一种船舶尾气处理装置

本发明涉及船舶领域，具体涉及一种船舶尾气处理装置。

背景技术：

1、海上交通运输在国际经济发展中发挥重要作用，船舶是海上运输业重要运输工具。目前，大多数商用船舶的动力设备是柴油机，柴油机具有高热效率、高经济性等优点，因此在船舶上具有广泛的运用。

2、柴油机在燃烧过程中会排放氮氧化物（nox）、固体颗粒物（pm）、硫氧化物（sox）、一氧化碳等多种污染物。国际海事组织imo在marpol公约的附则vi《防止船舶造成空气污染规则》就对船舶排放的污染物进行了限制，为使得船舶尾气符合排放要求，需要对船舶尾气进行处理。船舶尾气处理的技术有很多，针对氮氧化物的燃烧处理、scr法、针对硫氧化物的低硫燃料油、干法脱硫、海水洗涤法等，但缺少针对污染物的协同处理装置。

3、因此，本发明针对上述问题，结合船舶尾气排放监测技术，提供了一种船舶尾气处理装置。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明提供一种船舶尾气处理装置，用于实现船舶尾气污染物的协同处理。

2、为达到上述目的，提供一种船舶尾气处理装置，所述船舶包括柴油机和尾气处理装置，所述尾气处理装置包括脱硫罐和协同处理模块；协同处理模块包括co处理装置、颗粒捕集器和脱硝装置；所述柴油机、脱硫罐、协同处理模块依次通过管道连接；所述脱硫罐用于处理柴油机尾气中的sox，所述co处理装置用于处理柴油机尾气中的co，所述颗粒捕集器用于处理柴油机尾气中的pm，所述脱硝装置用于处理柴油机尾气中的nox;所述协同处理模块还包括控制器、颗粒传感器、nox传感器、温度传感器、压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；所述颗粒传感器设置在脱硫罐和所述协同处理模块之间，用于监测尾气中颗粒值；所述第一电磁阀设置在所述颗粒传感器和所述颗粒捕集器之间，所述第二电磁阀设置在所述颗粒传感器和所述co处理装置之间，所述第三电磁阀设置在所述颗粒捕集器和所述脱硝装置之间，所述第四电磁阀设置在所述co处理装置和所述脱硝装置之间；所述颗粒捕集器和所述co处理装置之间设置相互联通的管道；当脱硫处理后的尾气中的颗粒值大于等于阈值时，打开第一电磁阀和第四电磁阀，关闭第二电磁阀和第三电磁阀；当脱硫处理后的尾气中的颗粒值小于阈值时，相反地，关闭第一电磁阀和第四电磁阀，打开第二电磁阀和第三电磁阀。

3、进一步地，所述脱硫罐包括罐体、安装在罐体底部的尾气入口法兰、安装在尾气入口法兰上方的液体收集段、位于液体收集段上方的气液混合段、位于气液混合段上方的气液分离段以及位于气液分离段上方且安装在罐体顶部的尾气出口法兰；所述液体收集段、气液混合段和气液分离段均位于罐体内部；所述液体收集段包括液体分离器，所述液体分离器采用旋翼式液体分离器，通过安装支架固定在罐体的内壁上，所述液体分离器的上端设置有滤网；所述液体收集段的罐体侧壁上设置有液体出口；所述气液混合段的罐体内壁上设置沿轴向的丝杆，所述气液混合段内设置有液体喷洒装置，所述液体喷洒装置包括喷洒主体，所述喷洒主体用于容纳氢氧化钠溶液，所述喷洒主体下端设置有均布的多个喷头，所述喷洒主体的侧面连接有螺母，所述螺母安装在丝杆上，所述喷洒主体上端设置有连接管，用于输送氢氧化钠溶液；所述气液分离段设置有除湿器。

4、进一步地，所述co处理装置采用氧化催化剂技术，将尾气中的co氧化为co2，氧化催化剂技术以三氧化二铝和铈锆固溶体作为载体，采用铂金作为活性组分。

5、进一步地，所述颗粒捕集器采用壁流式结构，当尾气通过颗粒捕集器时，通道壁面过滤捕集pm。

6、进一步地，所述脱硝装置采用选择性催化还原脱硝技术，所述脱硝装置包括尿素罐、尿素泵、scr催化器、scr控制单元和喷嘴；经过颗粒捕集器/co处理装置的柴油机尾气和scr催化器之间泵入尿素水，尿素水在高温下分解为尿素晶体，尿素晶体热解生成氨气和异氰酸，异氰酸水解产生氨气和二氧化碳；氨气和柴油机尾气混合后进入scr催化器，在催化剂的催化作用下发生反应，生成氮气和水。

7、进一步地，所述温度传感器设置在所述脱硝装置的入口，所述压力传感器和nox传感器设置在所述脱硝装置的出口。

8、进一步地，所述脱硫罐采用钠碱法脱硫，以氢氧化钠溶液为脱硫剂吸收船舶尾气中的硫氧化物，钠碱系统吸收硫氧化物的产物为na2so3、nahso3和na2so4。

9、进一步地，所述控制器与所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、温度传感器、压力传感器、nox传感器连接。

10、进一步地，所述尾气进入颗粒捕集器中的流速控制在1-3m/s。

11、进一步地，所述氨气和柴油机尾气混合气体在脱硝装置中停留时间不低于0.7s。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1）本发明通过脱硫罐和协同处理系统全面地对船舶尾气的主要污染物进行处理，使船舶尾气在后处理后达到排放标准；

14、2）脱硫罐通过设置可上下移动的液体喷洒装置，可以实现船舶尾气和氢氧化钠溶液的充分接触，提高脱硫效率；

15、3）协同处理系统针对非硫污染物处理时根据颗粒物浓度调整处理模式，适应不同的船舶和不同的尾气情况。

技术特征：

1. 一种船舶尾气处理装置，所述船舶包括柴油机和尾气处理装置，所述尾气处理装置包括脱硫罐和协同处理模块；协同处理模块包括co处理装置、颗粒捕集器和脱硝装置；所述柴油机、脱硫罐、协同处理模块依次通过管道连接；所述脱硫罐用于处理柴油机尾气中的sox，所述co处理装置用于处理柴油机尾气中的co，所述颗粒捕集器用于处理柴油机尾气中的pm，所述脱硝装置用于处理柴油机尾气中的nox; 其特征在于，所述协同处理模块还包括控制器、颗粒传感器、nox传感器、温度传感器、压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；所述颗粒传感器设置在脱硫罐和所述协同处理模块之间，用于监测尾气中颗粒值；所述第一电磁阀设置在所述颗粒传感器和所述颗粒捕集器之间，所述第二电磁阀设置在所述颗粒传感器和所述co处理装置之间，所述第三电磁阀设置在所述颗粒捕集器和所述脱硝装置之间，所述第四电磁阀设置在所述co处理装置和所述脱硝装置之间；所述颗粒捕集器和所述co处理装置之间设置相互联通的管道；当脱硫处理后的尾气中的颗粒值大于等于阈值时，打开第一电磁阀和第四电磁阀，关闭第二电磁阀和第三电磁阀；当脱硫处理后的尾气中的颗粒值小于阈值时，相反地，关闭第一电磁阀和第四电磁阀，打开第二电磁阀和第三电磁阀。

2.根据权利要求1所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述脱硫罐包括罐体（1）、安装在罐体（1）底部的尾气入口法兰（2）、安装在尾气入口法兰（2）上方的液体收集段（3）、位于液体收集段（3）上方的气液混合段（4）、位于气液混合段（4）上方的气液分离段（5）以及位于气液分离段（5）上方且安装在罐体（1）顶部的尾气出口法兰（6）；所述液体收集段（3）、气液混合段（4）和气液分离段（5）均位于罐体（1）内部；所述液体收集段（3）包括液体分离器（7），所述液体分离器（7）采用旋翼式液体分离器，通过安装支架（8）固定在罐体（1）的内壁上，所述液体分离器（7）的上端设置有滤网（9）；所述液体收集段（3）的罐体（1）侧壁上设置有液体出口（10）；所述气液混合段（4）的罐体（1）内壁上设置沿轴向的丝杆（11），所述气液混合段（4）内设置有液体喷洒装置（12），所述液体喷洒装置（12）包括喷洒主体（121），所述喷洒主体（121）用于容纳氢氧化钠溶液，所述喷洒主体（121）下端设置有均布的多个喷头（122），所述喷洒主体（121）的侧面连接有螺母（123），所述螺母（123）安装在丝杆（11）上，所述喷洒主体（121）上端设置有连接管（124），用于输送氢氧化钠溶液；所述气液分离段（5）设置有除湿器（13）。

3.根据权利要求1所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述co处理装置采用氧化催化剂技术，将尾气中的co氧化为co2，氧化催化剂技术以三氧化二铝和铈锆固溶体作为载体，采用铂金作为活性组分。

4.根据权利要求1所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述颗粒捕集器采用壁流式结构，当尾气通过颗粒捕集器时，通道壁面过滤捕集pm。

5.根据权利要求1所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述脱硝装置采用选择性催化还原脱硝技术，所述脱硝装置包括尿素罐、尿素泵、scr催化器、scr控制单元和喷嘴；在经过颗粒捕集器/co处理装置的柴油机尾气和scr催化器之间泵入尿素水，尿素水在高温下分解为尿素晶体，尿素晶体热解生成氨气和异氰酸，异氰酸水解产生氨气和二氧化碳；氨气和柴油机尾气混合后进入scr催化器，在催化剂的催化作用下发生反应，生成氮气和水。

6.根据权利要求5所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述温度传感器设置在所述脱硝装置的入口，所述压力传感器和nox传感器设置在所述脱硝装置的出口。

7.根据权利要求2所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述脱硫罐采用钠碱法脱硫，以氢氧化钠溶液为脱硫剂吸收船舶尾气中的硫氧化物，钠碱系统吸收硫氧化物的产物为na2so3、nahso3和na2so4。

8.根据权利要求1所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述控制器与所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、温度传感器、压力传感器、nox传感器连接。

9.根据权利要求4所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述尾气进入颗粒捕集器中的流速控制在1-3m/s。

10.根据权利要求5所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述氨气和柴油机尾气混合气体在脱硝装置中停留时间不低于0.7s。

技术总结
本发明公开了一种船舶尾气处理装置，所述船舶包括柴油机和尾气处理装置，所述尾气处理装置包括脱硫罐和协同处理模块；协同处理模块包括CO处理装置、颗粒捕集器和脱硝装置；所述柴油机、脱硫罐、协同处理模块依次通过管道连接。根据对尾气的监测实现不同的尾气处理模式，实现有针对性的高效率的尾气处理。

技术研发人员：赵恩蕊,李家淦,苑仁民,刘刚,付振强,于光宇
受保护的技术使用者：山东交通学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21