排气后处理系统及用于排气后处理的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种排气后处理系统。本发明还涉及一种用于排气后处理的方法。
【背景技术】
[0002] 在固定式内燃机（例如用于发电厂的固定式内燃机）的燃烧过程中，以及在非固 定式内燃机（例如用于船舶的非固定式内燃机）的燃烧过程中，产生硫氧化物如SOdPSO 3, 其中这些硫氧化物通常形成于含硫化石燃料（如煤、矿煤、褐煤、石油或重质燃料油）的燃 烧期间。因此，这种内燃机被配备有排气后处理系统，该系统特别用于离开内燃机的排气的 脱硫。
[0003] 对于排气脱硫，从现有技术主要已知的是吸附法，所述吸附法主要使用生石灰 (CaO)或消石灰（Ca(OH) 2)或碳酸钙（CaCO3)作为吸附剂。在此过程中，形成粉尘或颗粒， 其中为了从排气中除去硫酸钙粉尘，必须在脱硫下游使用过滤装置。
[0004] 从DE 36 03 365C2中已知用于处理包含氮氧化物和粉尘的排气的方法以及排气 后处理系统。
【发明内容】
[0005] 由此着手，本发明的目的是基于创建一种新型排气后处理系统和一种新型排气后 处理方法。
[0006] 这一目的通过根据权利要求1的排气后处理系统来实现。
[0007] 根据本发明的用于内燃机的排气后处理系统包括布置在内燃机下游用于将含钙 和/或含钠粉末引入到排气流中的装置，以及布置在该装置下游呈包含颗粒的移动床反应 器或流化床反应器形式的分离器。本发明提出一种能够使排气有效脱硫的排气后处理系 统。借助于分离器，脱硫期间产生的硫酸钙粉末和/或硫酸钠粉末可以与排气有效分离。
[0008] 根据有利的进一步发展，经由所述装置被引入到排气流中的含钙和/或含钠粉末 的粒度小于1_，优选小于0. 5_，特别优选小于0. 25_，所述粉末的1?和/或钠具有至少 氧化阶段+1，其中所述含钙和/或含钠粉末优选包含CaO和/或Ca(OH)JP /或CaCO 3和 /或NaHCOjP /或Na 2C03。因此所述排气的特别有利的脱硫是可能的。被引入到排气中的 所述含钙和/或含钠粉末的相对小粒度有助于将硫氧化物有效转化为硫酸钙和/或硫酸 钠。作为吸附剂的具有相对小粒度的含钙和/或含钠粉末提供了大的表面积用于所述吸附 剂与硫氧化物的反应。
[0009] 根据有利的进一步发展，移动床反应器或流化床反应器中的颗粒粒度为大于2_， 优选大于3mm，特别优选大于4mm，其中所述颗粒优选为含钙或含钠或含镁的并且包含CaO 和 / 或 Ca (OH) 2和 / 或 CaCO 3和 / 或 Na 2C03。
[0010] 此外，可以使用堇青石、碳化硅、花岗岩、金属球（不锈钢）或ai2o3。
[0011] 所述吸附剂与硫氧化物反应期间形成的硫酸钙粉末和/或硫酸钠粉末可以经由 所述颗粒被有效地从连接下游的移动床反应器或流化床反应器中分离出来，并与所述颗粒 一起从移动床反应器或流化床反应器中排出。
[0012] 特别当使用含钙颗粒作为所述颗粒时，可以进一步改善根据本发明的排气后处理 系统中根据本发明的排气后处理。
[0013] 由于当时含钙颗粒的所选的粒度，可以确保所述颗粒不与硫氧化物反应直至中 心，并且因此至少在核中还是由之后被硫酸钙外壳包围的未反应组分所组成。颗粒从移动 床反应器或流化床反应器排出后，然后将硫酸钙外壳与颗粒的核分离开以便进一步利用所 述颗粒的核。
[0014] 根据更有利的进一步发展，用于502氧化的氧化催化转化器布置在内燃机的下游 且在用于将含钙和/或含钠粉末引入到排气流中的装置的上游。通过使用将SO 2氧化为SO3 的氧化催化转化器，可以进一步改善排气的脱硫，因为相比S02, 303与用作吸附剂的含钙和 /或含钠粉末反应更快。
[0015] 在排气增压内燃机的情况下，所述氧化催化转化器位于排气增压器的涡轮的上 游，其中用于引导含钙和/或含钠粉末的装置位于氧化催化转化器的下游。通过存在于涡 轮上游的相对高的温度和压力，有助于在氧化催化转化器中将SO 2氧化为so3。
[0016] 根据更有利的进一步发展，排气后处理系统包括用于将NH3 (尿素）或气态NHjI 入到排气中的装置，该装置布置在氧化催化转化器的下游。因此可以进一步改善排气的脱 硫。
[0017] 根据本发明的排气后处理方法限定于权利要求18中。
【附图说明】
[0018] 由从属权利要求（subclaim)和以下说明书获得本发明的优选的进一步发展。借 助于附图更详细地解释本发明的示例性实施方案，而非限制于此。其显示为：
[0019] 图1 :根据本发明的第一排气后处理系统的框图；
[0020] 图2 :根据本发明的第二排气后处理系统的框图；
[0021] 图3 :根据本发明的第三排气后处理系统的框图；以及
[0022] 图4 :根据本发明的第四排气后处理系统的框图。
[0023] 本发明涉及用于内燃机的排气后处理系统，例如涉及用于发电厂中的固定式内燃 机或船舶上使用的非固定式内燃机。
[0024] 图1示出了位于内燃机1下游的排气后处理系统2的第一示例性实施方案，其中 根据本发明的排气后处理系统2包括用于将含钙和/或含钠粉末引入到离开内燃机1的排 气中的装置3,因此相应地用于将含钙和含钠粉末引入到排气中的装置3布置在内燃机1的 下游。
[0025] 此外，根据本发明的排气后处理系统2包括至少一个布置在用于引入含钙和/或 含钠粉末的装置3的下游的分离器，其中所述分离器4为包含颗粒的移动床反应器或流化 床反应器。
[0026] 根据本发明的排气后处理系统2的用于将含钙和/或含钠粉末引入到内燃机1的 排气中的装置3将粒度小于1_，优选小于0. 5_，特别优选小于0. 25mm的含1?和/或含 钠粉末引入到排气中，其中所述含钙和/或含钠粉末的钙和/或钠具有至少氧化阶段+1。 优选地，含钙和/或含钠粉末包含CaO和/或Ca (OH) 2和/或CaCO 3和/或NaHCO 3和/或 Na2CO30
[0027] 所述装置3可以将含钙和/或含钠粉末以与作为载气的空气形成气溶胶的干燥形 式或者以与作为溶剂的水形成乳液的湿润形式引入到排气流中。
[0028] 将此种含钙和/或含钠粉末用作吸附剂以及上述经由装置3将含钙和/或含钠 粉末引入到排气中确保了用于使含钙和/或含钠粉末与内燃机1的排气中包含的硫氧化 物（即SOjP SO3)发生反应的大的表面积，由此可以将所述硫氧化物有效地转化为硫酸钙 CaSOjP /或硫酸钠 Na2SO4。含钙和/或含钠粉末与SOjP SO 3的反应通常根据以下反应方 程式来进行，即对于Ca (OH) 2根据以下反应方程式
[0044] 通过经由分离器4上游的装置3将含钙和/或含钠粉末引入到排气中，形成了粉 末状硫酸钙CaSOjP /或硫酸钠 Na 2S04，所述粉末状硫酸钙CaSOjP /或硫酸钠 Na 2S04可以 与设计为移动床反应器或流化床反应器的分离器4的颗粒一起被排出。
[0045] 在移动床反应器或流化床反应器和这样的分离器4中，使用相比于经由装置3引 入到排气中的含钙和/或含钠粉末具有相对较大粒度的颗粒，即大于2mm，优选大于3mm，特 别优选大于4mm的粒度。
[0046] 可以使用惰性颗粒作为此处的颗粒，所述颗粒与仍然存在于排气中的硫氧化物反 应。然而特别优选的是使用含钙、含钠、含镁的颗粒，该颗粒包含CaO和/或Ca (OH) 2和/或 CaCOjP / 或 Na 2(：03和 / 或 NaHCO 3和 / 或 MgO。
[0047] 特别地当含钙或含钠颗粒用作颗粒时，仍然存在于排气中的硫氧化物可以与所述 颗粒反应。由于上述颗粒的相对较大的粒度，硫氧化物没有反应直至中心，而是在核中至少 部分由还未与硫氧化物反应的组分所组成，该组分之后被硫酸钙的外壳包围。
[0048] 设计为移动床反应器或流化床反应器的分离器4优选地配有一个装置以将移动 床或流化床中的颗粒与经由所述颗粒截留的硫酸钙或硫酸钠分离，所述硫酸钙或硫酸钠 与颗粒一起从移动床反应器或流化床反应器中被排出。该装置可以为例如滚筒式剥皮机 (drum peeler)、转筒筛或碾磨机。随后可以使不含硫酸钙的颗粒再次返回至移动床反应器 或流化床反应器中从而由此形成颗粒回路和更有效地利用所述颗粒。通过使用碾磨机将所 述颗粒轻微地碾碎并添加在反应器前部，由此可以获得更好的利用度。特别地当在移动床 反应器或流化床反应器中使用含钙或含钠或含镁颗粒时，这是有利的，其可与仍然存在于 排气中的硫氧化物反应。在这种情况下，然后颗粒的硫酸钙或硫酸钠或MgSO 4外壳可以与 还未与硫氧化物反应的颗粒的核分离。
[0049] 图2示出