一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置的制作方法

本发明涉及大气污染控制技术领域，尤其涉及一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置。

背景技术：

船舶承载全球贸易总量的80％以上，其经济性很高，但是船舶大气污染也非常严重。由于船舶航行于经济发达、人口密度大的沿海城市之间，这使得船舶大气污染的影响更为严重。《2013hongkongemissioninventoryreport》显示，2013年航运对香港的sox和nox排放的贡献分别为50％和31％。对波罗的海和北海而言，2013年高达80％的近地表一氧化氮，二氧化氮和二氧化硫浓度来自航运。

据marpol公约附则六规定，自2016年1月1日以后新建船舶经过排放控制区时，氮氧化物排放必须满足tierⅲ标准，即：转速低于130rpm的柴油机的排气中氮氧化物含量小于3.4g/kwh。这一数值是2000年建造船舶的排放限值(17.0g/kwh)的20％，是2011年1月1日以后建造船舶排放限值(14.4g/kwh)的23.6％。要满足最新的标准，必须减排80％以上。

船舶尾气中硫氧化物(sox)，颗粒物(particulatematter,pm)均可通过水洗脱除，而氮氧化物(nox)中90％以上为难溶于水的no，水洗脱硝困难。脱硝是一体化处理船舶尾气的关键。

工业应用中脱硝技术有选择性催化还原法(scr)、选择性非催化还原法(sncr)、等离子体法、液体吸收法、吸附法、微生物法等技术，其中较成熟的技术是scr与sncr，但是存在成本高，设备工艺复杂以及催化剂中毒等问题。所以到目前为止没有一种比较理想的脱硝技术。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，提供一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置。本发明利用空化和文丘里管产生的大量气泡、及特殊的化学反应条件，强化二氧化氯溶液对nox的氧化吸收，从而经济高效地脱除烟气中的nox。

本发明基于以下原理，二氧化氯首先会将no氧化，主要反应过程如下：

5no+2clo2+h2o＝5no2+2hcl(1)

二氧化氯将no氧化为no2之后，会吸收大部分no2为hno3，反应的方程式如下：

5no2+clo2+3h2o＝5hno3+hcl(2)

以上反应过程的总反应化学方程式为：

4no+3hclo2+2h2o＝4hno3+3hcl(3)

反应(1)的产物还会发生如下反应：

2no2+h2o＝hno2+hno3(4)

二氧化氯在水溶液中会发生水解，反应如下：

2clo2+h2o＝hclo3+hclo2(5)

反应(5)的产物还会发生如下反应：

4no+3hclo2+2h2o＝4hno3+3hcl(6)

为了提高clo2溶液的脱硝效率，基于以上原理，本发明采用的技术方案如下：

一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置，包括加药柜，所述加药柜通过计量泵ⅰ与混合柜连通，稀释溶液依次通过计量泵ⅱ和可控流量计ⅰ(可控流量计ⅰ计量所述计量泵ⅱ的进液量)进入所述混合柜；

所述混合柜通过变频泵或依次通过变频泵和可控流量计ⅱ(可控流量计ⅱ设定液体流过管路的流量，用于调节所述变频泵的工作)或依次通过离心泵和可控流量计ⅱ与至少一个文丘里射流器液体入口连通；

所述文丘里射流器吸气口与排烟管中部连通，所述文丘里射流器出口通过管路与分离装置侧壁底部连通；

所述排烟管靠近其排烟口处设有转换阀，当所述排烟管内烟气被所述文丘里射流器处理时，所述转换阀关闭，烟气不可以由所述排烟管排烟口排出；当所述排烟管内烟气不用所述文丘里射流器处理时，所述转换阀打开，烟气可以由所述排烟管排烟口排出。

所述分离装置下端设有与污泥柜连通的排污口，上端设有分离装置排烟口，所述分离装置侧壁底部设有与自动阀连通的排水口，所述分离装置中部设有用于在线连续监测所述分离装置内液体液位的液位监测器，所述分离装置靠近所述分离装置排烟口处设有用于在线连续监测从所述分离装置排烟口排出烟气中nox含量的烟气监测器；

所述文丘里射流器液体入口设有进液阀，所述文丘里射流器液体入口和所述进液阀之间设有压力表和压力传感器；

所述文丘里射流器出口设有压力表和压力传感器，并通过出液阀与所述分离装置侧壁底部连通；

所述水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置还包括采集所述液位监测器、所述烟气监测器和所述压力传感器的数据并控制所述计量泵ⅰ、所述自动阀和所述变频泵或所述变频泵和可控流量计ⅱ或所述离心泵和所述可控流量计ⅱ开度的cpu单元。

当液体流经所述文丘里射流器时，会在所述文丘里射流器中部产生真空，进而在所述排烟管内吸入气体。气液混合时会产生大量微小气泡。

所述液位监测器所测液位信号、所述烟气监测器所测烟气浓度信号和所述压力传感器所测所述文丘里射流器液体入口和所述文丘里射流器出口压力信号传给所述cpu单元，所述cpu单元根据液位信号控制所述自动阀开度，根据烟气浓度信号控制所述计量泵ⅰ和所述变频泵或所述变频泵和可控流量计ⅱ或所述离心泵和所述可控流量计ⅱ的开度，根据压力信号控制所述变频泵或所述变频泵和可控流量计ⅱ或所述离心泵和所述可控流量计ⅱ开度。当所测的液位信号较高时，所述cpu单元会发出增加所述自动阀开度信号；当所测的烟气浓度信号较高时，所述cpu单元会发出增加所述计量泵ⅰ和所述变频泵或所述变频泵和可控流量计ⅱ或所述离心泵和所述可控流量计ⅱ开度信号，当所测压力信号较高时，所述cpu单元会发出降低所述变频泵或所述变频泵和可控流量计ⅱ或所述离心泵和所述可控流量计ⅱ开度信号；

所述混合柜设有匀质器。

所述文丘里射流器吸气口与所述排烟管中部之间设有电磁阀，所述污泥柜和所述排污口之间均设有阀门；

所述进液阀和所述出液阀均为电磁阀。

所述稀释溶液为海水或淡水。

所述计量泵ⅰ和所述计量泵ⅱ均为可精准定量计量的泵。

所述自动阀的另一端与所述混合柜连通。

当所述排烟管中烟气量变动时，可以根据所述排烟管中的压力调整工作的所述文丘里射流器的数量，确保排烟压力的稳定；不工作的所述文丘里射流器，其对应的进液阀关闭、所述文丘里射流器吸气口关闭；工作的所述文丘里射流器，其对应的进液阀打开、所述文丘里射流器吸气口打开、所述文丘里射流器出口打开。

本发明的工作原理为二氧化氯试剂通过所述计量泵ⅰ从所述加药柜进入到所述混合柜，同时所述计量泵ⅱ向所述混合柜中补海水或淡水，混合后的溶液通过所述变频泵或依次通过变频泵和可控流量计ⅱ或依次通过离心泵和可控流量计ⅱ进入到管路中，液体流经所述文丘里射流器会在吸气口产生负压，所述排烟管中的烟气被吸入所述文丘里射流器中，二氧化氯和烟气中的nox在气液界面和气泡内部的气相环境下发生氧化吸收的化学反应。脱硝后的废液进入到所述分离装置，将废液中的污泥分离出来并排放到所述污泥柜，废液中的溶液经过所述自动阀排掉或者重新回到所述混合柜循环使用，随着所述混合柜内溶液的消耗，二氧化氯试剂和海水或淡水不断补充到所述混合柜中。

本发明采用水力空化联合二氧化氯溶液脱硝，可以提高脱硝效率，减少二氧化氯用量，降低成本，可以在较广泛的ph值范围内实现较好的脱硝效果，处理后的液体可以排出或者循环使用，适用于不同场合，有利于现有设备的改造。

本发明具有以下优点：

1、与其他氧化技术相比，采用空化联合二氧化氯氧化技术，可以提高脱硝效率，减少二氧化氯用量，降低成本；

2、溶液的脱硝效果受ph值影响较小，可以在较广泛的ph值范围内实现较好的脱硝效果；

3、本发明采用设备结构简单、方便安装、易于操作，降低了初始投资；

4、洗涤后的废液经过处理后可以排到外界，也可以循环使用，适用于不同场合，有利于现有设备的改造。

基于上述理由本发明可在大气污染控制技术等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例1中一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置的结构示意图。

图2是本发明的实施例2中一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置，包括加药柜1，所述加药柜1通过计量泵ⅰ2与混合柜3连通，稀释溶液依次通过计量泵ⅱ4和可控流量计ⅰ17进入所述混合柜3；

所述混合柜3通过变频泵5和可控流量计ⅱ18与多个文丘里射流器6液体入口连通；

所述文丘里射流器6吸气口与排烟管7中部连通，所述文丘里射流器6出口通过管路与分离装置8侧壁底部连通；

所述排烟管7靠近其排烟口处设有转换阀9；

所述分离装置8下端设有与污泥柜10连通的排污口，上端设有分离装置排烟口11，所述分离装置8侧壁底部设有与自动阀12连通的排水口，所述分离装置8中部设有用于在线连续监测所述分离装置8内液体液位的液位监测器13，所述分离装置8靠近所述分离装置排烟口11处设有用于在线连续监测从所述分离装置排烟口11排出烟气中nox含量的烟气监测器14；

所述文丘里射流器6液体入口设有进液阀19，所述文丘里射流器6液体入口和所述进液阀19之间设有压力表20和压力传感器21；

所述文丘里射流器6出口设有压力表20和压力传感器21，并通过出液阀22与所述分离装置8侧壁底部连通；

所述水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置还包括采集所述液位监测器13、所述烟气监测器14和所述压力传感器21的数据并控制所述计量泵ⅰ2、所述变频泵5、可控流量计ⅱ18和所述自动阀12开度的cpu单元16。

所述混合柜3设有匀质器15。

所述文丘里射流器6吸气口与所述排烟管7中部之间设有电磁阀23，所述污泥柜10和所述排污口之间均设有阀门；

所述进液阀19和所述出液阀22均为电磁阀。

所述稀释溶液为海水。

所述计量泵ⅰ2和所述计量泵ⅱ4均为可精准定量计量的泵。

当所述排烟管7中烟气量变动时，可以根据所述排烟管7中的压力调整工作的所述文丘里射流器6的数量；不工作的所述文丘里射流器6，其对应的进液阀19关闭、所述文丘里射流器6吸气口关闭；工作的所述文丘里射流器6，其对应的进液阀19打开、所述文丘里射流器6吸气口打开、所述文丘里射流器6出口打开。

二氧化氯试剂通过所述计量泵ⅰ2从所述加药柜1进入到所述混合柜3，同时所述计量泵ⅱ4向所述混合柜3中补海水，混合后的溶液依次通过变频泵5和可控流量计ⅱ18进入到管路中，液体流经所述文丘里射流器6会在吸气口产生负压，所述排烟管7中的烟气被吸入所述文丘里射流器6中，二氧化氯和烟气中的nox在气液界面和气泡内部的气相环境下发生氧化吸收的化学反应。当所述排烟管7内烟气被所述文丘里射流器6处理时，所述转换阀9关闭，烟气不可以由所述排烟管排7烟口排出。脱硝后的废液进入到所述分离装置8，将废液中的污泥分离出来并排放到所述污泥柜10，废液中的溶液经过所述自动阀12排掉，随着所述混合柜3内溶液的消耗，二氧化氯试剂和海水不断补充到所述混合柜3中，所述烟气监测器14在线连续监测从所述分离装置8排烟口排出烟气中nox含量，根据烟气浓度信号，所述cpu单元16控制所述计量泵ⅰ2和所述变频泵5开度，所述液位监测器13在线连续监测所述分离装置8内液体液位，所述cpu单元16根据液位信号控制所述自动阀12开度，根据所述压力传感器21所测所述文丘里射流器6液体入口和所述文丘里射流器6出口压力信号控制所述变频泵5和可控流量计ⅱ18开度。

实施例2

如图2所示，一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置，其与实施例1所述的一种水力空化强化二氧化氯脱除船舶尾气中氮氧化物的装置的区别在于，所述自动阀12的另一端与所述混合柜3连通，废液中的溶液经过所述自动阀12重新回到所述混合柜3循环使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。