CN104941421A - 内燃机以及从废气中移除硫氧化物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于海洋船舶的内燃机,所述内燃机具有至少包括碱储存罐、缓冲罐和洗涤单元的排气系统。碱储存罐具有用于通过碱加药管向缓冲罐供给碱的加药装置。缓冲罐具有碱性洗涤水供应管流出流,所述碱性洗涤水供应管流出流通过洗涤水供应管连接至洗涤单元的预备好的洗涤水流入流,并且缓冲罐还包括洗涤水流入流。洗涤单元还包括通过分流器连接至洗涤水流入流的废洗涤水流出流,以及来自燃烧室的一种或多种废气流入流和耗尽SOx的废气流出流。
Description
本发明涉及用于海洋船舶的内燃机,所述内燃机具有多个带有燃烧室的气缸和排气系统,所述排气系统至少包括碱储存罐、缓冲罐和洗涤单元,所述碱储存罐具有用于通过碱加药管向缓冲罐供给碱的加药装置;所述缓冲罐还设置有碱性洗涤水供应管流出流,所述碱性洗涤水供应管流出流通过预备好的洗涤水供应管连接至洗涤单元的预备备好的洗涤水流入流,并且缓冲罐还包括洗涤水流入流;洗涤单元还包括通过分流器连接至洗涤水流入流的废洗涤水流出流,所述洗涤单元还包括来源于燃烧室的一种或多种废气流入流和耗尽SOx的废气流出流,并且在另一个方面中,本发明涉及从废气中移除硫氧化物的方法。
要求通过燃烧低硫燃料油或将废气清洁来降低船舶排放的SOx。在近些年,对于大口径柴油内燃机废气排放的国际和国内法律要求已经变得更加严格。通常接受的是,更成本有效的是废气的清洁,而不是使用更清洁的燃料油。
湿法SOx洗涤是用于从废气中移除硫氧化物的方法。总体而言,存在两种类型的湿法洗涤技术:在被表示为“开路操作(open loop operation)”的一种类型的洗涤中,将海水从海中泵送至洗涤器并且随后重新排出至海中。海水自然地包含碳酸盐和其他盐,这些盐中和开路操作中的酸性气体,然后排放回至海中。这描述于尤其是WO 2008/015487中。
在被表示为“闭路操作(closed loop operation)”另一种类型的洗涤中,在闭路中通过洗涤器泵送淡水。通过将碱加入至洗涤水中并且将其再循环而将洗涤水的pH值维持在所需的pH范围内,因而基本上没有洗涤水通入海中。
无论是开路洗涤器或是闭路洗涤器,促进SOx移除的化学反应均相同。SOx与水和氧反应,形成硫酸盐和水合氢离子(H3O+)(或形成硫酸(H2SO4)和亚硫酸(H2SO3))。废气中大部分的硫是二氧化硫(SO2)(约95%)的形式。当二氧化硫与水混合时,发生以下反应:
通过与碱反应形成亚硫酸氢根(HSO3 -)和亚硫酸根(SO3 2-)离子:
当二氧化硫溶解时,在还含有氧的水中硫酸氢根和亚硫酸根容易氧化成硫酸根(SO4 2-)。
废气中约5%的硫是SO3形式的。当SO3与水时,发生以下反应:
需要将所得到的H3O+中和以有效地移除硫并且避免洗涤器系统的腐蚀。在闭路操作中,在大多数情况下,中和是通过加入强碱水溶液如氢氧化钠(NaOH)完成的。
闭路操作中的洗涤器描述于US 2008/0044335中,其中在洗涤器中循环由淡水和所加入的硫移除剂(比如氢氧化钠)组成的洗涤溶液。优化硫移除剂的量,以使得没有过量的洗涤溶液被循环,并且因为尤其是所加入的硫移除剂仅被使用与有效移除硫氧化物所需的那么多,所以pH被维持在低至约pH 6的水平。
在开路构造中,这是由作为海水的天然部分的碳酸氢根(HCO3 -)得到的。
因此,最终SO2作为硫酸盐被移除,而硫酸盐很可能作为排入海中或置于岸上的盐。
在闭路洗涤器设置中,需要将pH值维持在某些窗口内,以便提供高效率的SOx移除。然而,随着酸性气体进入洗涤单元并且与中和添加剂反应,pH降低。
目前,双碱体系已经超过石灰石(碳酸钙)或熟石灰(氢氧化钙)洗涤器,因为双碱洗涤器运行更简单并且具有更低的试剂成本。
已经使用各种碱性试剂,如碳酸钠或碳酸氢钠。钠盐的溶解度大大高于钙盐,从而在洗涤器中,所有盐均在溶液中并且液体几乎不含固体。从洗涤器中提取包含亚硫酸钠的液体并且在反应槽中用石灰(CaO)或石灰石使碱性再生,形成石膏作为废产物和碳酸钠(碳酸氢钠)洗涤液。一些碳酸钠随废物流损失并且需要在溢流槽中添加。钙作为石膏移除或者是浆料中未反应的碳酸钙。
尽管双碱体系已经克服了在常规石灰石洗涤器中出现的大部分的结垢(scaling),但是仍然形成包含气体与洗涤水之间反应的产物的沉淀固体,如亚硫酸盐、硫酸盐和碳酸盐。尽管一些废产物可以再处理并再利用,其他废产物,比如石膏可能会引起洗涤器系统的凝固(clotting)或者需要大的储存室。
US 3,919,394描述了其中通过将氢氧化镁加入至氢氧化钙洗涤系统中以克服使用氧化钙或氢氧化钙的结垢问题的方法。镁离子为具有较少加入碱的洗涤水提供较高的碱度(pH 5.5-10.0)。因为镁盐具有比钙盐高的溶解度,钙盐的形成将会减少,并且因此,在洗涤器系统内较少发生结垢。然而,在pH 10.0以上,氢氧化镁不会溶解在洗涤水中并且得不到降低结垢的效果。因此,这种系统建立在常规钙洗涤器上。
关于当前碱闭路洗涤器的另一个问题是,它们遭遇由酸侵害导致的腐蚀并且因此设备需要是防酸的。在防止腐蚀的尝试中,加入碱性试剂以降低酸度。使用例如通常使用的氢氧化钠的一个问题是,需要大量加入氢氧化钠以中和来自废气的酸性气体,并且氢氧化钠是昂贵的。
因此,本发明旨在降低腐蚀问题而不损害洗涤的效率,并且同时降低操作和安装成本。
鉴于此,本发明在一个方面中提供一种从废气中移除硫氧化物(SOx)的方法,所述方法包括下列步骤:
a.向缓冲罐(A1)提供基于淡水的洗涤水流(L1);
b.将强碱例如碱金属氢氧化物、或碱土金属氢氧化物、或任何适用的强碱加入至洗涤水流(L1)中以获得碱性洗涤水流(L2);
c.将碱性洗涤水流进料至洗涤单元(A2);
d.向洗涤单元中的碱性洗涤水流(L2)提供包含CO2的废气(G1),以获得耗尽硫氧化物的洗涤气体(G2)以及废洗涤水流(L3),所述废洗涤水流(L3)包含由硫氧化物和来自碱性氢氧化物的阳离子形成的沉淀的盐,
e.从废洗涤水流(L3)中移除沉淀的盐以生成在步骤a中使用的洗涤水(L1);
其中在当时的条件(prevailing conditions)下,以使得碱性洗涤水的pH维持在碳酸氢根/碳酸根平衡的pKa附近或以上的速率将强碱例如碱金属氢氧化物、或碱土金属氢氧化物、或任何适用的强碱加入至洗涤水流(L1)中。
当在当时的条件下将pH维持在碳酸氢根/碳酸根的缓冲能力内时,来自废气的CO2与水在洗涤水中反应成为CO3 2-和HCO3 -。因此洗涤水中存在的CO3 2-将来源于来自废气的硫氧化物的酸中和,由此避免腐蚀。
碳酸氢根缓冲体系的pKa约10并且因此体系中优选的pH为10以上,更优选的10-12,如10、11或12。强碱可以适合维持高pH并且将碱性洗涤水维持在碳酸氢根/碳酸根平衡的pKa附近或以上。
强碱是在溶液中完全解离的碱。因此,碱与溶剂的反应充分完成,从而未在水溶液中留下未解离的溶质分子。
在一个实施方案中,强碱可以是碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物、或非氢氧化物碱。适用于使洗涤水碱化的碱金属氢氧化物的实例是氢氧化钾(KOH)、氢氧化铯(CsOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化锂(LiOH)、氢氧化铷(RbOH),优选的碱是NaOH和KOH并且最优选的是NaOH。适用于使洗涤水碱化的碱土金属氢氧化物的实例是氢氧化锶(Sr(OH)2)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化钙(Ca(OH)2)和氢氧化钡(Ba(OH)2)。也可以使用非氢氧化物强碱如氨(NH3)。也考虑了碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物和非氢氧化物碱的组合。
在一个实施方案中,在被提供给洗涤单元之前或同时将废气冷却。当将废气冷却时,可以降低流向废气中的碱性洗涤水的流量。
在另一个实施方案中,与内燃机产生的能量有关的碱性洗涤水的流量在2.0至3.01/kWh、优选约2.51/kWh的范围内。这将保证足够的冷却和废气的洗涤。
考虑到的是,将碱加入至洗涤水中以使碱性洗涤水在25℃和1atm下具有在9-12的范围内、或优选在10-12的范围内、更优选在10-11的范围内的pH。
在一个实施方案中,在步骤c)中在向所述碱性洗涤水流提供所述废气之前,将CO2、H2CO3、HCO3 -或CO3 2-中的一种或多种加入至洗涤水中以建立碳酸氢根/碳酸根缓冲体系。向该方法加入碳酸盐通常在开始该方法时完成。
为了抑制由废气中酸性气体导致的排气系统的腐蚀,当酸性气体溶解在碱性洗涤水中时,通过将碱加药至洗涤系统,将pH值维持在足够高的水平。
通过提供其中废气中的二氧化碳能够与水反应形成碳酸氢根和碳酸根的条件,提供了其中通过碳酸氢根/碳酸根酸/碱对的反应的缓冲作用得到整个洗涤过程中碱性区域中基本上恒定的pH值的条件。
缓冲体系为通过以比现有技术方法更低的比率使用碱金属氢氧化物而由废气本身建立的缓冲体系。因此,该体系能够针对气体中存在的SOx和NOx处理废气并且同时缓解由气体的酸性导致的pH的波动。这不具有面临由另外的酸性环境导致的设备腐蚀的风险并且未在系统中产生大量污泥。
另外的优点是,将废气中的一些二氧化碳溶解于水中并且因此将会降低二氧化碳的排放。
任选地在过滤或者进一步清洁之后,可以将洗涤气体排出至环境中。备选地,洗涤气体可以再次洗涤以进一步确保SOx完全移除,或者在废气再循环相关的情况下可以部分地在循环至内燃机的入口空气侧。
在闭路洗涤器系统中应用的水是淡水,这意味着它尤其不含有任何碳酸盐。因此,将会避免关于现有技术中描述的在高pH下严重沉淀的问题。在由产生废气的内燃机推进的船舶上,通常基于海水在淡水生成器中在低压下的蒸发产生淡水。
废气通常含有约5-7%体积的CO2。在高pH下,即大约10-11以上,二氧化碳将与水反应,根据以下反应形成碳酸氢根/碳酸根:
其中归因于消耗H+离子的氢氧化物的大量存在,将会迫使平衡朝向碳酸根。
在缓冲作用内,废气中的在水中形成酸的酸性气体(SOx、CO2、NOx)(如上所述)最初被溶解在水中的碳酸氢根/碳酸根的碱性中和,如由以下反应例示出:
并且通过加入根据本发明的碱由此形成的碳酸氢根/重碳酸根被转化为其碱的形式(碳酸根和水),参见反应:
优点是利用来源于废气本身的碳酸氢根/碳酸根的缓冲能力,并且此外,与其中只利用碱金属氢氧化物进行中和的标准洗涤器操作相比,碱金属氢氧化物,如氢氧化钠的消耗将会较小。因为需要供给较少的碱,所以与现有技术方法相比,排放将会处于最低值。最后,洗涤器中较高的平均和稳定的pH值引起SOx的更有效的移除。
利用碳酸氢根/碳酸根的缓冲能力的另一个优点是通过防止pH的局部降低来防止腐蚀。这意味着,因为可以避免腐蚀,所以可以采用更廉价的设备。
在本发明的另一个方面中,提供一种用于海洋船舶的内燃机,所述内燃机具有多个带有燃烧室的气缸和排气系统,所述排气系统至少包括碱储存罐、缓冲罐和洗涤单元,
所述碱储存罐具有用于通过碱加药管向缓冲罐供给碱的加药装置;所述缓冲罐还设置有碱性洗涤水供应管流出流,所述碱性洗涤水供应管流出流通过预备好的洗涤水供应管连接至洗涤单元的预备好的洗涤水流入流,并且缓冲罐还包括洗涤水流入流;洗涤单元还包括通过分流器连接至洗涤水流入流的废洗涤水流出流,所述洗涤单元还包括来自燃烧室的一种或多种废气流入流和耗尽SOx的废气流出流,并且其中排气系统还设置有pH传感器,并且排气系统具有适用于接收来自pH传感器的测量的pH值的控制单元,所述控制单元适用于控制加药装置加入来自碱储存罐的碱,从而在当时的条件下将碱性洗涤水的pH维持在碳酸氢根/碳酸根的缓冲能力内。
利用碳酸氢根/碳酸根的缓冲能力的优点是通过防止pH的局部降低来防止腐蚀。这意味着可以避免腐蚀并且因此可以采用更廉价的设备。
在一个实施方案中,排气系统的部件的管和设备由选自下列各种材料中的一种材料制成:非耐腐蚀钢(non-corrosion resistant steel)、塑料材料、增强塑料材料、纤维增强材料、或玻璃纤维增强塑料。
在另一个实施方案中,所述洗涤单元包括由选自下列各种材料中的一种材料制成的壁:非耐腐蚀钢、塑料材料、增强塑料材料、纤维增强材料、或玻璃纤维增强塑料。
废气处于可以变化但是通常约450℃的高温下。碱性洗涤水的冷淡水将废气冷却,但是优点可以是为废气提供进一步的冷却以便减少洗涤器流。这可以通过在例如洗涤单元的上游提供至少一个废气冷却器实现。通过将废气冷却,可以将进料至洗涤单元的废气降低至在40至100℃的范围内的温度,这使得在洗涤单元中使用更轻更廉价的设备成为可能。
在一个实施方案中,经由废气流入流将水注入废气中实现冷却。水的这种注入还将确保系统中的水平衡。
在另一个实施方案中,通过使洗涤单元设置有一个或多个喷淋装置而实现冷却,所述喷淋装置将碱性洗涤水喷淋至流动至洗涤器装置的废气中。通过将碱性洗涤水喷淋至洗涤单元中,防止了洗涤单元内的压降并且因此使驱动气体通过洗涤单元所需的电力最小化。此外,碱性洗涤水滴中的移动防止了可能的水垢沉积或沉淀的污泥的堵塞。
还考虑到的是,洗涤单元具有带有第一阵列喷淋装置的室,所述第一阵列喷淋装置位于横跨洗涤单元中废气流路延伸的第一体积填充材料上方,并且任选地,该室至少具有第二阵列喷淋装置,所述第二阵列喷淋装置位于至少一种横跨洗涤单元中废气流路延伸的第二体积填充材料上方。
也考虑了以上的组合,在洗涤单元的上游和在洗涤单元中均提供冷却。
填充材料改善了与气体接触的液体表面。这可以增强平衡并且因此增加洗涤效率。在一个实施方案中,填充材料由塑性体或塑料片制成。
此外,因为大范围的冷却提供低于60℃,如30-55℃、35-50℃、40-55℃,如40℃的温度,所以可以有利的是使用提供更大表面的由塑料制成的填充材料并且因此甚至可以得到更有效的废气洗涤。在高于60℃的温度下也可以使用塑料的填充材料。
在另一个实施方案中,存在将洗涤单元与缓冲罐连接的分流器。这将允许使用过的缓冲物的排放。
以下参照示意性的附图更详细地描述根据本发明的实施方案的实例,其中
图1是根据本发明的排气系统的流程图。
图2是具有位于洗涤单元上游的间接废气冷却器的根据本发明的排气系统的流程图。
图3是整合在洗涤单元中的根据本发明的排气系统的流程图。
为了操作图1中所示的排气系统或闭路洗涤器,为排气系统B供给淡水,可以在任何点供给水,但是优选首先供给至缓冲罐A1。将碱例如碱金属氢氧化物经由碱加药管L0加入至缓冲罐A1中的水中,以便达到CO2与水反应从而形成碳酸盐的pH值。以这种方式,得到制备好的洗涤水流L2。优选继续向淡水中加入碱例如碱金属氢氧化物,直到pH在9-12的范围内,或适宜地在10-12的范围内,并且更优选在10-11的范围内。在室温下碳酸根/碳酸氢根平衡的pKa为10.23,因此pH可以根据温度变化,只要平衡偏向碳酸根即可(pKa是-log10Ka,其中Ka是酸度常数)。
碱通常作为固体或在水溶液中提供,因为其可作为块体从化工中获得。NaOH通常作为在其使用前可以用水溶解的粒料或薄片出现或者其可以以多至50%的水溶液获得。从安全性角度来看,水溶液是优选的。
在重新装载碱性洗涤水之后或同时,启动并且在低发动机负荷的稳定状态下运行具有多个各自带有燃烧室A4的气缸的内燃机。存在多个燃烧室,数量表示为n并且为整数,通常地,对于十字头式二冲程内燃机来说在4至15的范围内,或者对于四冲程中速内燃机来说在4至36的范围内。二冲程类型的内燃机可以由MAN Diesel and Turbo制造,如MC或ME型号。或者可以由制造,如RTA或RTA-flex型号,或者可以由Mitsubishi制造。这些发动机被用作船舶上的推进发动机,比如集装箱船、散装船、油轮、成品油轮、汽车运输船、渡船、液化气船、滚装船、补给船等。四冲程类型的内燃机是所提到的船舶类型的轮机舱中的辅助发动机,或者是船舶比如客轮、游轮、近海设施等的推进发动机。内燃机还可以是为电网发电的固定电厂中的原动机(prime mover)。内燃机通常为涡轮增压发动机,并且其通常补充重燃料油类型或轻柴油(solar oil)类型的燃料油供给或者补充燃料气体。
将废气G1n引导至洗涤单元A2,其中n为来自燃烧室的气流的数量。
洗涤单元A2可以补充在一个或多个层中的一个或多个喷淋装置,从而将碱性洗涤水流L2引导至第一阵列喷淋装置等。
当废气与洗涤水接触时,酸性气体溶解于洗涤水中以提供用于中和尤其是由SOx形成的硫酸的缓冲液。
从洗涤中提供洗涤气体G2和废洗涤水L3。
洗涤气体G2离开洗涤单元A2,含有在4.0至5.0体积%范围内、并且优选约4.5体积%的CO2含量和在0至10ppm范围内的SOx含量。从这个出口中,洗涤气体G2从洗涤单元A2流至废气管中。
还考虑到的是,对洗涤气体G2进行一个或多个额外的洗涤步骤。并且因此还考虑到的是,所使用的洗涤器气体出口连接至第二洗涤单元。第二洗涤单元设置有从缓冲罐(优选为缓冲罐A1)供给的根据本发明的洗涤水。可以考虑三个以上连续洗涤单元。还考虑到的是,所使用的洗涤器气体出口连接至用于NOx的洗涤器,或者连接至将一部分废气再循环至内燃机的空气入口侧的废气再循环系统。
包含氢氧化物碱、碳酸盐缓冲液和硫酸盐的废洗涤水流L3通常经过间歇式分流器A3从洗涤单元A2被引导至缓冲罐A1。
分流器A3可以将一部分废洗涤水L4引导至澄清单元(其可以为澄清器)、过滤单元、絮凝单元、离心机或沉淀槽(未示出)。
在另一个实施方案(未示出)中,还考虑到的是,从各个单元中获取缓冲罐和/或洗涤单元中沉淀的沉淀物并且将该沉淀物引导至澄清单元。
澄清单元可以是增稠器、离心机或其他此类固液分离器或简单沉降槽。
在澄清单元中,维持一部分废洗涤水L4并且固体将从废洗涤水中沉淀,固体是如碳酸盐、亚硫酸盐和硫酸盐之类的化合物。在澄清单元中,沉淀将形成废洗涤水的下层增稠部分并且可以将该馏份丢弃,并且可以将上清液返回至排气系统。
将废洗涤水L3返回至缓冲罐。根据槽相对于彼此的位置,可以放置一个或多个液体泵以促进液体的循环。
在操作期间,可以将补充水供给至系统,如供给至缓冲罐,以便补偿亚硫酸盐、硫酸盐和碳酸盐的沉淀浆料的排出。
可以存在用于洗涤期间形成的固体的重悬的污泥槽。如果碱金属氢氧化物是氢氧化钠,则洗涤期间形成的盐是:
由于使用淡水,与使用海水相比,洗涤器中的钙离子浓度非常低。
归因于碱性洗涤水的高碱度,迫使碳酸氢根和碳酸根之间的平衡朝向碳酸盐。这通常将面临不希望的碳酸钙沉淀形成的风险。然而,尤其是,钠盐比钙当量具有更高的溶解度,并且因此将会更快地沉淀,而将钙离子留在溶液中。因此,尽管存在少量的钙,但是可以忽略根据本发明的系统中的水垢(lime scale)(主要是CaCO3)或石膏(CaSO4·2H2O)的形成。
可以在所述过程中的任何点测量pH。最适宜地,在缓冲罐A1中和/或洗涤单元A2中测量pH。将使用关于pH的信息评价碱金属氢氧化物向缓冲罐中的加药,以确保为洗涤单元提供适当的碱性pH,并且在洗涤中进一步监测将确保碱度足够高以驱动所需的反应。
在另一个实施方案中,考虑到的是,分别在进入洗涤单元A2和在洗涤单元A2中之前或同时将废气G1冷却。
在图2中示出了在洗涤单元上游的废气冷却器A5的位置。在图3中示出了与洗涤单元A2整合的废气冷却器。其余的流和单元与对于图1描述的相同。
废气冷却器A5可以是直接或间接冷却器如间接换热器,例如使用海水或水冷却气体的板式换热器。如果需要,转移的热量可以用于加热船舶中的其他地方。
如果废气冷却器是直接冷却器,则可以在进入洗涤单元之前或同时将水简单地注入至气体流中。如果将水用于冷却,则这可以构成系统的补充水。
在冷却器的入口处,废气通常具有大约450℃的温度。在洗涤单元的入口处,废气在冷却之后将会具有在约100℃的范围内的温度。
考虑到的是,可以在洗涤单元中提供冷却,这可以作为单独的冷却方式或者作为在将气体进料至洗涤单元A2之前或同时冷却的补充。可以通过为洗涤单元提供将一定体积的碱性洗涤水或淡水喷淋至废气中的一个或多个喷淋装置而实现在洗涤单元A2中的冷却。以这种方式,表面将更大并且温度将降低至低于60℃如约40℃。
可以将上述实施方案的细节在专利权利要求的范围内组合为另外的实施方案。
Claims (20)
1.一种从废气中移除硫氧化物(SOx)的方法,所述方法包括下列步骤:
a.向缓冲罐(A1)提供基于淡水的洗涤水流(L1);
b.将强碱加入至所述洗涤水流(L1)中以获得碱性洗涤水流(L2);
c.将所述碱性洗涤水流(L2)进料至洗涤单元(A2);
d.向所述洗涤单元(A2)中的所述碱性洗涤水流(L2)提供包含CO2的废气(G1),以获得耗尽硫氧化物的洗涤气体(G2)以及废洗涤水流(L3),所述废洗涤水流(L3)包含由所述硫氧化物和来自所述强碱的阳离子形成的沉淀的盐,
e.从所述废洗涤水流(L3)中移除沉淀的盐以生成在步骤a.中使用的洗涤水流(L1);
其中在当时的条件下,以使得所述碱性洗涤水的pH维持在碳酸氢根/碳酸根平衡的pKa附近或以上的速率将所述强碱加入至所述洗涤水流(L1)中。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述强碱是碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、或非氢氧化物碱,或它们的任何组合。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述碱金属氢氧化物选自由下列各项组成的组:氢氧化钠或氢氧化钾,或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的方法,其中在被提供给所述洗涤单元(A2)之前或同时将所述废气(G1)冷却。
5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法,其中与内燃机产生的能量有关的碱性洗涤水的流量在2.0至3.01/kWh的范围内。
6.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法,其中将所述碱性氢氧化物加入至所述洗涤水(L1)中,以使所述碱性洗涤水(L2)在25℃和1atm下具有在9-12、优选9-11、更优选10-11的范围内的pH。
7.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法,其中将所述碱性氢氧化物加入至所述洗涤水(L1)中,以使所述碱性洗涤水(L2)在25℃和1atm下具有在9-11的范围内的pH。
8.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法,其中将所述碱性氢氧化物加入至所述洗涤水(L1)中,以使所述碱性洗涤水(L2)在25℃和1atm下具有在10-11的范围内的pH。
9.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法,其中在步骤c)中在向所述碱性洗涤水流提供所述废气(G2)之前,将CO2、H2CO3、HCO3 -和CO3 2-中的至少一种加入至所述洗涤水(L1)中以建立碳酸氢根/碳酸根缓冲体系。
10.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法,其中在步骤e.中,通过选自离心、澄清、沉降、过滤或絮凝的方法从所述废洗涤水中移除沉淀的盐。
11.一种用于海洋船舶的内燃机,所述内燃机具有多个带有燃烧室(A4)n的气缸和排气系统(B),所述排气系统至少包括碱储存罐(A0)、缓冲罐(A1)和洗涤单元(A2),
所述碱储存罐(A0)具有用于通过碱加药管(L0)向所述缓冲罐(A1)供给碱的加药装置;所述缓冲罐(A1)还设置有碱性洗涤水供应管流出流(L2),所述碱性洗涤水供应管流出流(L2)通过预备好的洗涤水供应管连接至所述洗涤单元(A2)的预备好的洗涤水流入流,并且所述缓冲罐还包括洗涤水流入流(L1);所述洗涤单元还包括通过分流器(A3)连接至所述洗涤水流入流(L1)的废洗涤水流出流(L3),所述洗涤单元(A2)还包括来源于所述燃烧室(A4)n的一种或多种废气流入流(G1)n和耗尽SOx的废气流出流(G2),并且其中所述排气系统(B)还设置有pH传感器,并且所述排气系统具有适用于接收来自所述pH传感器的测量的pH值的控制单元,所述控制单元适用于控制所述加药装置以加入来自所述碱储存罐(A0)的碱,从而在当时的条件下将所述碱性洗涤水的pH维持在碳酸氢根/碳酸根的缓冲能力内。
12.根据权利要求11所述的内燃机,其特征在于所述洗涤水管由选自下列各项材料中的至少一种材料制成的管制成:非耐腐蚀钢、塑料、增强塑料材料、纤维增强材料、或玻璃纤维增强塑料。
13.根据权利要求11所述的内燃机,其中所述洗涤单元(A2)包括由选自下列各项材料中的至少一种材料制成的壁:非耐腐蚀钢、塑料材料、增强塑料材料、纤维增强材料、或玻璃纤维增强塑料。
14.根据权利要求12所述的内燃机,其中所述洗涤单元(A2)包括由选自下列各项材料中的至少一种材料制成的壁:非耐腐蚀钢、塑料材料、增强塑料材料、纤维增强材料、或玻璃纤维增强塑料。
15.根据权利要求11至14中一项或多项所述的内燃机,其中设置至少一个废气冷却器(A5)。
16.根据权利要求15所述的内燃机,其中所述至少一个废气冷却器(A5)位于所述洗涤单元(A2)的上游并且通过所述废气进料管(G1)连接至所述洗涤单元(A2)。
17.根据权利要求15所述的内燃机,其中所述废气冷却器是间接或直接接触式冷却器。
18.根据权利要求11至14中一项或多项所述的内燃机,其中所述废气冷却器(A5)整合在所述洗涤单元(A2)中,所述洗涤单元(A2)设置有第一喷淋装置,所述第一喷淋装置用于将洗涤水喷淋至流向所述洗涤单元(A2)的废气中。
19.根据权利要求11所述的内燃机,其中所述洗涤单元(A2)具有带有第一阵列喷淋装置的室,所述第一阵列喷淋装置位于横跨所述洗涤单元(A2)中废气流路延伸的第一体积填充材料上方,并且任选地,所述室至少具有第二阵列喷淋装置,所述第二阵列喷淋装置位于至少一个横跨所述洗涤单元(A2)中废气流路延伸的第二体积填充材料上方。
20.根据权利要求19所述的内燃机,其中所述填充材料由塑性体或塑料片制成。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113302383A (zh) * | 2019-01-02 | 2021-08-24 | 韩国造船海洋株式会社 | 废气处理装置和具备该废气处理装置的船舶 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3243560A1 (en) | 2016-05-11 | 2017-11-15 | Yara Marine Technologies AS | Desulphurization of marine exhaust flue gas |
KR102345286B1 (ko) * | 2020-07-21 | 2021-12-31 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 egr 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박 |
KR102345284B1 (ko) * | 2020-07-21 | 2022-01-03 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 egr 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박 |
KR102470193B1 (ko) * | 2021-05-31 | 2022-11-24 | (주)로우카본 | 선박용 이산화탄소 및 황산화물 포집, 및 탄소자원화 시스템 |
KR102470189B1 (ko) * | 2021-05-31 | 2022-11-23 | (주)로우카본 | 육상용 이산화탄소 및 황산화물 포집, 및 탄소자원화 시스템 |
KR20230114028A (ko) * | 2022-01-24 | 2023-08-01 | (주)로우카본 | 선박용 이산화탄소 포집 및 탄소자원화 시스템 및 그 방법 |
KR20230152870A (ko) * | 2022-04-27 | 2023-11-06 | (주)로우카본 | 석탄가스화 복합발전용 이산화탄소 및 황산화물 포집, 및 탄소자원화 시스템 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1772345A (zh) * | 2005-10-25 | 2006-05-17 | 四川大学 | 以软锰矿和pH缓冲剂为复合吸收剂进行废气脱硫的方法 |
CN102160960A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-24 | 中冶华天工程技术有限公司 | 烧结烟气的钠碱湿法脱硫工艺及系统 |
CN103041685A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-04-17 | 天津市亿博制钢有限公司 | 一种锅炉脱硫除尘的方法 |
CN103331093A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-10-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备 |
CN103638794A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-19 | 哈尔滨工程大学 | 船用柴油机脱硫填料塔 |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5322593Y2 (zh) * | 1976-02-02 | 1978-06-12 | ||
JPS53119780A (en) * | 1977-11-21 | 1978-10-19 | Kureha Chem Ind Co Ltd | Treating method for exhaust gas |
JPS5633024A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Wet process exhaust gas desulfurizing method |
JPS6021764B2 (ja) * | 1983-01-10 | 1985-05-29 | 住友金属鉱山株式会社 | 銅分と亜硫酸ガスを含有する排ガスの処理方法 |
JPS6242726A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-24 | Ngk Insulators Ltd | 排ガス処理方法 |
JPH0824569A (ja) * | 1994-07-11 | 1996-01-30 | Chiyoda Corp | 排ガスの脱硫処理方法及び装置 |
JP3834341B2 (ja) * | 1995-01-24 | 2006-10-18 | 千代田化工建設株式会社 | 排ガスの処理方法 |
JP3924822B2 (ja) * | 1996-10-31 | 2007-06-06 | 太平洋セメント株式会社 | 灰塵の洗浄処理方法およびその装置 |
JP2001271074A (ja) | 2000-03-28 | 2001-10-02 | Kawasaki Steel Corp | コークス炉ガスの脱硫方法 |
JP2002243134A (ja) * | 2001-02-20 | 2002-08-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 廃液処理方法 |
JP2005230678A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Kenji Nakajima | 排ガス処理装置と排ガス処理方法 |
FI20065330L (fi) * | 2006-05-16 | 2007-11-17 | Kvaerner Power Oy | Menetelmä ja laitteisto laivamoottorin rikkidioksidipäästöjen vähentämiseksi |
WO2009151821A1 (en) * | 2008-05-05 | 2009-12-17 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Systems and methods for sequestering sulfur |
AU2008357630B2 (en) * | 2008-06-13 | 2013-08-01 | Sigan Peng | Ship Flue Gas Desulphurization Method and Equipment |
US20100224062A1 (en) * | 2009-03-05 | 2010-09-09 | Ronald Patterson | Caustic-assisted seawater scrubber system |
JP2011050808A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Toshiba Corp | 充填材、脱硫器、及び二酸化炭素回収システム |
JP5787500B2 (ja) * | 2010-08-24 | 2015-09-30 | 三菱重工業株式会社 | エンジン排気ガス浄化装置及び船舶 |
WO2012066088A1 (en) * | 2010-11-18 | 2012-05-24 | A.P. Møller - Mærsk A/S | A scrubbing system |
EP2688661A2 (en) * | 2011-03-22 | 2014-01-29 | Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd | Systems and methods for exhaust gas cleaning and/or ballast water treatment |
JP5835940B2 (ja) * | 2011-05-12 | 2015-12-24 | 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 | 排ガス処理方法及び排ガス処理装置 |
JP2014055567A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 排気ガス浄化装置及びこれを備える船舶機関システム |
EP2918803A4 (en) * | 2012-09-19 | 2016-09-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | WET CLEANING DEVICE, THERMAL MOTOR SYSTEM AND VESSEL |
-
2014
- 2014-03-28 DK DK201470161A patent/DK178135B1/en active
-
2015
- 2015-03-23 KR KR1020150039868A patent/KR101722982B1/ko active IP Right Grant
- 2015-03-26 CN CN201510136420.7A patent/CN104941421B/zh active Active
- 2015-03-27 JP JP2015066062A patent/JP6113774B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1772345A (zh) * | 2005-10-25 | 2006-05-17 | 四川大学 | 以软锰矿和pH缓冲剂为复合吸收剂进行废气脱硫的方法 |
CN102160960A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-24 | 中冶华天工程技术有限公司 | 烧结烟气的钠碱湿法脱硫工艺及系统 |
CN103041685A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-04-17 | 天津市亿博制钢有限公司 | 一种锅炉脱硫除尘的方法 |
CN103331093A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-10-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种船舶柴油机废气洗涤脱硫的设备 |
CN103638794A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-19 | 哈尔滨工程大学 | 船用柴油机脱硫填料塔 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113302383A (zh) * | 2019-01-02 | 2021-08-24 | 韩国造船海洋株式会社 | 废气处理装置和具备该废气处理装置的船舶 |
CN113302383B (zh) * | 2019-01-02 | 2023-02-28 | 韩国造船海洋株式会社 | 废气处理装置和具备该废气处理装置的船舶 |
Also Published As
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KR101722982B1 (ko) | 2017-04-04 |
CN104941421B (zh) | 2020-01-17 |
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KR20150112824A (ko) | 2015-10-07 |
DK178135B1 (en) | 2015-06-15 |
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