CN106139863A - 一种船舶废气综合处理回收系统 - Google Patents

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韩志涛
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Abstract

本发明公开了一种船舶废气综合处理回收系统，包括硫氧化物和二氧化氮处理系统以及二氧化碳和一氧化氮回收系统；所述的二氧化碳和一氧化氮回收系统安装在硫氧化物和二氧化氮处理系统之后。所述二氧化碳和一氧化氮回收系统包括压缩机组、膨胀机组、换热器组、冷凝器组、外部制冷装置组、低温泵组和液态气体储存装置组。本发明不仅做到了现要求的硫和氮的排放要求，还对大气环境有巨大影响的二氧化氮和一氧化氮气体液化回收，达到纯净排放的目标；在实现过程中，加入压缩膨胀系统，利用逆布雷顿理论，使需液化气体达到一个较低温度，易于船舶实现气体液化回收；利用膨胀机和换热器构成能量回收系统，回收部分可利用能量，提高整个系统利用效率。

Description

一种船舶废气综合处理回收系统
技术领域
本发明涉及船舶的废气处理技术，尤其是一种船舶废气的综合处理系统。
背景技术
随着人类对环境保护越来越重视，船舶尾气排放标准日益严格。为了减少船舶尾气中的硫氧化物，人们开发了多种船舶尾气脱硫技术，如：海水洗涤法、弱碱洗涤法、电解法等，使船舶废气中的硫氧化物排放满足规定标准。船舶尾气中含有大量的氮氧化物，其中95％为NO，5％为NO2。目前，选择性催化还原方法可以高效地脱除船舶柴油机尾气中的氮氧化物，但该方法存在装置尺寸大、投资成本高、催化剂易中毒等问题，限制了该方法在船舶领域的广泛应用。由于NO难溶于水，它不能直接通过湿法洗涤的方法进行脱除。对于船舶尾气中的二氧化碳，行业内尚没有成熟的处理技术。面对海运业收取碳排放税的发展趋势，废气中二氧化碳处理技术研发已经迫在眉睫。虽然其他行业对二氧化碳的处理已有许多手段，比较成熟的技术包括：吸收法、吸附法，它们需引入其他试剂，会产生二次污染，而且回收的二氧化碳为气态，不利于保存和转移。另外，对于船舶来说，吸收法和吸附法均不能长时间稳定运行，投入的成本相对偏高。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种投资成本低，既能去除废气中硫氧化物和二氧化氮、又能去除废气中二氧化碳和一氧化氮，并达到废气纯净排放的船舶废气综合处理回收系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种船舶废气综合处理回收系统，包括硫氧化物和二氧化氮处理系统以及二氧化碳和一氧化氮回收系统；
所述硫氧化物和二氧化氮处理系统包括废气排烟管、尾气洗涤处理装置和干燥器，所述尾气洗涤处理装置和干燥器通过废气排烟管相连，废气先通过尾气洗涤处理装置再进入干燥器；
所述二氧化碳和一氧化氮回收系统包括压缩机组、膨胀机组、换热器组、冷凝器组、外部制冷装置组、低温泵组和液态气体储存装置组，所述压缩机组包括压缩机A、压缩机B、压缩机C和压缩机D，所述膨胀机组包括膨胀机A、膨胀机B和膨胀机C，所述换热器组包括换热器A、换热器B、换热器C和换热器D，所述冷凝器组包括冷凝器A和冷凝器B，所述外部制冷装置组包括外部制冷装置A和外部制冷装置B，所述低温泵组包括低温泵A和低温泵B，所述液态气体储存装置组包括液态气体储存装置A和液态气体储存装置B；所述压缩机A的输入端通过废气管与干燥器连接、输出端通过废气管依次连接换热器A、压缩机B、换热器B、膨胀机A、冷凝器A、压缩机C、换热器C、压缩机D、换热器D、膨胀机B、冷凝器B和膨胀机C，所述膨胀机C的输出端通过废气管依次经换热器D和换热器B后接入大气中；所述压缩机B和膨胀机A通过联轴器A相连，联轴器A通过变频电马达A输入动力；所述压缩机D和膨胀机B通过联轴器B相连，联轴器B通过变频电马达B输入动力；所述换热器A和换热器C分别与冷却水管相连；所述冷凝器A通过低温泵B连接到液态气体储存装置B，所述冷凝器B通过低温泵A连接到液态气体储存装置A，所述膨胀机C与发电机连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明在现有尾气处理装置洗涤塔后加入了二氧化碳和一氧化氮回收系统，不仅做到了现要求的硫和氮的排放要求，还对大气环境有巨大影响的二氧化氮和一氧化氮气体液化回收，达到纯净排放的目标；在实现过程中，加入压缩膨胀系统，利用逆布雷顿理论，使需液化气体达到一个较低温度，易于船舶实现气体液化回收；利用膨胀机C、换热器D和换热器B构成能量回收系统，回收部分可利用能量，提高整个系统利用效率。
2、本发明旨从物理的角度，采用低温捕集法，避免对环境造成二次污染，将船舶废气中的二氧化碳和一氧化氮液化回收，实现船舶废气真正的纯净排放。
3、本发明是一套完整的运行系统，无需其他额外的化学试剂或者需要定期更换的设备，只需要必要的维护保养就能长期稳定运行，另外，回收的液态二氧化碳和一氧化氮也有广泛的商业用途，从长远角度来看，对于长期运营的远洋运输船舶来说，大大降低了投入资本。
附图说明
附图1是本发明的系统流程图。
图中：1、尾气洗涤处理装置，2、干燥器，3、压缩机A，4、换热器A，5、压缩机B，6、联轴器A，7、变频电马达A，8、换热器B，9、膨胀机A，10、冷凝器A，11、外部制冷装置A，12、压缩机C，13、换热器C，14、压缩机D，15、联轴器B，16、变频电马达B，17、换热器D，18、膨胀机B，19、冷凝器B，20、外部制冷装置B，21、膨胀机C，22、发电机，23、低温泵A，24、液态气体储存装置A，25、低温泵B，26、液态气体储存装置B。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明进一步说明，如附图1所示，在船舶尾气综合处理过程中，来自废气锅炉的废气，首先进入尾气洗涤处理装置1，由碱性液体将硫氧化物和二氧化氮等酸性气体反应吸收掉，同时能除去颗粒物，再进入干燥器2，吸收掉废气里面的水蒸气，防止在冷凝器和低温管道中结冰堵塞，干燥后的废气由压缩机A3等熵压缩升压，压缩后的尾气进入换热器A4由低温冷却水等压冷却降温，再进入压缩机B5进一步压缩至更高压力，之后进入换热器B8，将排往大气的纯净低温尾气换热降温，降温后的尾气经由膨胀机A9等熵膨胀降压降温，之后废气成为为高压低温气体，再通往冷凝器A10中，由外部制冷装置A11进一步降温将气态二氧化碳液化，液化后的二氧化碳经由低温泵B25输送到液态气体储存装置B26，除去二氧化碳的废气再经由一套压缩膨胀系统，由压缩机C12、压缩机D14升压，换热器A13、换热器B17降温，膨胀机B18降压降温成为压力更高温度更低的混合气体，再进入更低温的冷凝器B19，由外部制冷装置B20降温，将一氧化氮液化，由低温泵A23输送至液态气体储存装置A24，经处理后的废气中只含有低温高压的氧气和氮气，先进入膨胀机C21，使膨胀机C21带动发电机22发电产生电能，再先后流经换热器D17、换热器B8排往大气，完成废气的纯净排放。
本发明中，压缩机和膨胀机之间由联轴器相连，气体在膨胀机中膨胀对外输出的机械功可由联轴器直接传送给压缩机，压缩机可以由膨胀机和变频电马达带动运行，实现能量的回收利用。
本发明中，排往大气的低温高压的氧气和氮气流经膨胀机，再由膨胀机带动发电机发电，之后流经两个换热器，为未处理的废气降温，让系统的能量回收利用，提高系统效率和经济性。
虽然以上描述了本发明的具体连接方式，但本领域内的技术人员应当理解，这些仅是原理说明，可以对本发明中的实施方式和所采用的连接控制方式做出多种变更和修改，而不背离本发明的原理和实质。

Claims (1)

1.一种船舶废气综合处理回收系统，包括硫氧化物和二氧化氮处理系统以及二氧化碳和一氧化氮回收系统；
所述硫氧化物和二氧化氮处理系统包括废气排烟管、尾气洗涤处理装置(1)和干燥器(2)，所述尾气洗涤处理装置(1)和干燥器(2)通过废气排烟管相连，废气先通过尾气洗涤处理装置(1)再进入干燥器(2)；
所述二氧化碳和一氧化氮回收系统包括压缩机组、膨胀机组、换热器组、冷凝器组、外部制冷设备组、低温泵组和液态气体储存装置组，所述压缩机组包括压缩机A(3)、压缩机B(5)、压缩机C(12)和压缩机D(14)，所述膨胀机组包括膨胀机A(9)、膨胀机B(18)和膨胀机C(21)，所述换热器组包括换热器A(4)、换热器B(8)、换热器C(13)和换热器D(17)，所述冷凝器组包括冷凝器A(10)和冷凝器B(19)，所述外部制冷设备组包括外部制冷装置A(11)和外部制冷装置B(20)，所述低温泵组包括低温泵A(23)和低温泵B(25)，所述液态气体储存装置组包括液态气体储存装置A(24)和液态气体储存装置B(26)；所述压缩机A(3)的输入端通过废气管与干燥器(2)连接、输出端通过废气管依次连接换热器A(4)、压缩机B(5)、换热器B(8)、膨胀机A(9)、冷凝器A(10)、压缩机C(12)、换热器C(13)、压缩机D(14)、换热器D(17)、膨胀机B(18)、冷凝器B(19)和膨胀机C(21)，所述膨胀机C(21)的输出端通过废气管依次经换热器D(17)和换热器B(8)后接入大气中；所述压缩机B(5)和膨胀机A(9)通过联轴器A(6)相连，联轴器A(6)通过变频电马达A(7)输入动力；所述压缩机D(14)和膨胀机B(18)通过联轴器B(15)相连，联轴器B(15)通过变频电马达B(16)输入动力；所述换热器A(4)和换热器C(13)分别与冷却水管相连；所述冷凝器A(10)通过低温泵B(25)连接到液态气体储存装置B(26)，所述冷凝器B(19)通过低温泵A(23)连接到液态气体储存装置A(24)，所述膨胀机C(21)与发电机(22)连接。
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