CN108514816A - 一种用于船舶柴油机废气处理及余热回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种用于船舶柴油机废气处理及余热回收利用系统，柴油机的废气总管连通换热管道的进口，海水蒸馏淡化装置分别连接淡水导出管和浓盐水导出管，换热管道的出口依次连通水洗装置、电解催化反应器、干燥装置、燃烧室、小型蓄酸液罐、第一浓酸稀释装置、酸碱中和反应室，浓盐水导管依次连通海水电解装置、蓄碱液罐、酸碱中和反应室，第一浓酸稀释装置的残余废气导向管依次连通第二浓酸稀释装置、蓄碱液罐，海水电解装置的氯气导出管依次连通氯气水洗装置、第二浓酸稀释装置、酸碱中和反应室，淡水导出管连通蒸汽生成装置。本发明可产生淡水和为辅助设备热源提供蒸汽，还可处理尾气，保证尾气达标排放，实现循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种船舶柴油机，具体地说是船舶柴油机废气处理系统。
背景技术
20世纪70年代以来，由于环境污染的日益严重和人们对环境状况的日益关注，内燃机有害排放物对大气造成的危害受到了人们的高度重视。能源问题已成为经济发展中的重要问题，而船舶作为能量消耗巨大的运输工具，却承担着97％的世界贸易运输量，消耗世界能源的3％。
随着排放法规的实施以及排放法规的逐步严格，将对柴油机的研制开发、制造及使用产生巨大的影响，甚至在某种程度上引导着柴油机的发展方向。柴油机的余热回收利用系统可以有效的利用排气能量，并产生相当于主机功率11％的电力输出。充分利用余热并处理废气，达到排放标准，研究意义重大。
为了有效解决柴油机的排放问题，一般从柴油机的燃烧过程的改进、排气后处理以及改善燃油品质入手。有研究者通过燃油乳化和燃油脱硫的方法改善燃油，减少SOx和NOx的排放。还有通过改变柴油机的结构参数或运行参数控制柴油机的燃烧过程，来减少缸内有害排放的生成量。更多的是对尾气进行后处理，一方面是对炭烟等微粒的捕集，如水洗法、静电分离法、离心分离法等，另一方面是通过催化转化(SCR)的方法使NOx还原成N2。但是实际中能充分利用尾气余热并达到尾气净化的综合处理方法不多。
发明内容
本发明的目的在于提供可以解决船舶尾气综合利用和达标排放问题的一种用于船舶柴油机废气处理及余热回收利用系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种用于船舶柴油机废气处理及余热回收利用系统，其特征是：包括柴油机、海水蒸馏淡化装置、燃烧室、蒸汽生成装置、海水电解装置、蓄碱液罐，海水蒸馏淡化装置里充有海水，海水层以下设置换热管道，柴油机的废气总管连通换热管道的进口，海水蒸馏淡化装置分别连接淡水导出管和浓盐水导出管，换热管道的出口依次连通水洗装置、电解催化反应器、干燥装置、燃烧室、小型蓄酸液罐、第一浓酸稀释装置、酸碱中和反应室，浓盐水导管依次连通海水电解装置、蓄碱液罐、酸碱中和反应室，第一浓酸稀释装置设置残余废气导向管，残余废气导向管依次连通第二浓酸稀释装置、蓄碱液罐，蓄碱液罐上设置排气阀，海水电解装置上设置氯气导出管，氯气导出管依次连通氯气水洗装置、第二浓酸稀释装置、酸碱中和反应室，蒸汽生成装置里设置加热管道，淡水导出管连通蒸汽生成装置，加热管道的进口连接热量收集装置，热量收集装置分别连接燃烧室、第一浓酸稀释装置、第二浓酸稀释装置、酸碱中和反应室，加热管道连接并加热干燥装置，酸碱中和反应室下方设置排污口。
本发明还可以包括：
1、柴油机的废气经废气总管进入海水蒸馏淡化装置的换热管道，加热海水蒸馏淡化装置里的海水，将其分离成浓盐水和淡水，之后废气经水洗装置，除去废气中包括CO2、NO2的可溶性气体和颗粒，可溶气体形成稀酸溶液排进酸碱中和装置，不可溶气体继续经电解催化生成可燃气体CO、NO，经干燥器干燥气体后进入燃烧室进行充分燃烧，生成包括CO2、NO2、NO3的可溶于水气体，经小型蓄酸液罐水洗形成浓酸液，经第一浓酸稀释装置稀释形成稀酸液并排入酸碱中和装置；海水淡化装置中形成的浓盐水经浓盐水导出管导出进入海水电解装置，经电解生成浓碱液和氯气，浓碱液流出经蓄碱液罐稀释形成稀碱液，最后流入酸碱中和装置，氯气经氯气导出管进入氯气水洗装置形成浓酸液，浓酸液经稀释形成稀酸液用来氧化残余废气并排进酸碱中和装置；海水淡化装置中生成的淡水，一部分用于提供船舶上的淡水使用，其余部分经淡水导出管进入蒸汽生成装置。
2、经水洗后仍有残余CO和SO2有害气体的废气经残余废气导向管进入第二浓酸稀释装置氧化，并经蓄碱液罐清洗，最后由排气阀排出；水洗装置、第一浓酸稀释装置、第二浓酸稀释装置中形成的酸以及蓄碱液罐中的碱在酸碱中和装置中进行中和反应生成没有污染的盐和水，排进大海；燃烧室产生的热量、第一浓酸稀释装置、第二浓酸稀释装置产生的热量、酸碱中和反应室产生的热量，连接加热管道加热蒸汽生成装置里的淡水，生成过热蒸汽；加热管道连接并加热干燥装置。
本发明的优势在于：
1、本发明充分利用废气余热，产生淡水和处理残余废气的原材料，不需要额外购买处理尾气的化学原料。
2、本发明可以利用中间的反应放热来加热蒸汽产生装置，为辅助设备热源提供蒸汽，可以替代部分辅机和辅助锅炉，达到节能减排的效果。
3、本发明中蓄酸罐、蓄碱罐以及水洗装置中的水均可使用海水，可以减少船舶上淡水的使用。
4、废气经水洗、燃烧、氧化、碱液清洗，能有效较少有害气体的排放，实现尾气达标排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明系统的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-2，本发明一种用于船舶柴油机尾气综合利用及处理系统，主要包括柴油机1、废气总管2、进气总管3、浓盐水导出管4、海水蒸馏淡化装置5、淡水导出管6、水洗装置7、电解催化反应器8、干燥装置9、燃烧室10、小型蓄酸液罐11、大型蓄酸液罐12和21、酸碱中和反应室13、排污口14、蓄碱液罐15、浓碱导出管16、海水电解装置17、CI2导出管18、氯气水洗装置19、排气阀20、蒸汽生成装置22、干燥装置加热器23、热量收集装置24、单向阀25。
如图1所示，柴油机1燃烧之后产生的废气经排气总管2进入海水蒸馏淡化装置5，直接加热海水蒸馏淡化装置，生成浓盐水和淡水。废气经水洗装置7，除去废气中的CO2、NO2等可溶性气体和颗粒，并形成稀酸溶液排进酸碱中和装置13，不可溶气体继续经过电解催化反应器8，经电解催化生成可燃气体CO、NO，经干燥器8干燥气体后进入燃烧室10进行充分燃烧，生成可溶于水的气体CO2、NO2、NO3等，经小型蓄酸液罐11水洗形成浓酸液，经浓酸稀释装置12稀释形成稀酸液并排入酸碱中和装置13；废气经水洗后仍然可能残余CO和SO2等有害气体，所以将此残余废气经导向管26进入酸液氧化，并经碱液15清洗，最后由排气阀20排出；海水淡化装置5中形成的浓盐水，经浓盐水导出管导出进入海水电解装置17，经电解生成浓碱液和氯气，浓碱液流出经蓄碱液罐15稀释形成稀碱液，最后流入酸碱中和装置13，CI2经氯气导出管18进入氯气水洗装置19形成浓酸液，浓酸液经稀释形成稀酸液21用来氧化残余废气26并排进酸碱中和装置13；水洗装置7、浓酸稀释装置12和21中形成的酸以及蓄碱液罐15中的碱在酸碱中和装置中进行中和反应生成没有污染的盐和水，排进大海；燃烧室10燃烧产生的热量24，浓酸浓碱稀释产生的热量24，酸碱中和产生的热量24，用于加热蒸汽生成装置22，生成过热蒸汽；过程中生成的小部分热量23用于加热干燥装置，保证干燥装置的可循环使用；海水淡化装置5中生成的淡水部分用于提供船舶上的淡水使用，一部分经淡水导出管6进入蒸汽生成装置，经加热形成过热蒸汽，为辅助设备热源提供蒸汽，可以替代部分辅机和辅助锅炉，达到节能减排的效果。
高温废气直接加热海水蒸馏淡化装置，产成淡水和浓盐水。浓盐水经盐水泵送至电解装置，生成氯气和浓碱液，氯气经氯气水洗装置形成浓酸液，碱液经稀释后清洗残余废气和中和酸液。
从柴油机出来的废气先加热海水淡化装置，然后进入水洗区水洗可溶于水的气体和颗粒，接着进入电解催还反应器，将不可燃的有害气体催化形成可燃气体，经干燥后，进入燃烧室燃烧生成可溶于水的有害气体，再进行二次水洗，水洗后的气体排进氯气水洗装置中进行残余有害气体的氧化，氧化后排进碱液中进行最后清洗，经检验达到排放标准后排出大气。
燃烧室可燃气体的燃烧放热，浓酸液和浓碱液的稀释放热，酸碱中和放热，用于加热蒸汽产生装置，产生辅助设备热源需要的蒸汽。过程中生成的酸液和碱液最终汇集到酸碱中和装置，中和生成没有污染的盐和水排放进大海。过程中放出的热量一部分用于加热干燥装置，保证干燥装置的可循环使用。
水洗装置中所需要的水均可经过单向阀导入。
Claims (3)
1.一种用于船舶柴油机废气处理及余热回收利用系统，其特征是：包括柴油机、海水蒸馏淡化装置、燃烧室、蒸汽生成装置、海水电解装置、蓄碱液罐，海水蒸馏淡化装置里充有海水，海水层以下设置换热管道，柴油机的废气总管连通换热管道的进口，海水蒸馏淡化装置分别连接淡水导出管和浓盐水导出管，换热管道的出口依次连通水洗装置、电解催化反应器、干燥装置、燃烧室、小型蓄酸液罐、第一浓酸稀释装置、酸碱中和反应室，浓盐水导管依次连通海水电解装置、蓄碱液罐、酸碱中和反应室，第一浓酸稀释装置设置残余废气导向管，残余废气导向管依次连通第二浓酸稀释装置、蓄碱液罐，蓄碱液罐上设置排气阀，海水电解装置上设置氯气导出管，氯气导出管依次连通氯气水洗装置、第二浓酸稀释装置、酸碱中和反应室，蒸汽生成装置里设置加热管道，淡水导出管连通蒸汽生成装置，加热管道的进口连接热量收集装置，热量收集装置分别连接燃烧室、第一浓酸稀释装置、第二浓酸稀释装置、酸碱中和反应室，加热管道连接并加热干燥装置，酸碱中和反应室下方设置排污口。
2.根据权利要求1所述的一种用于船舶柴油机废气处理及余热回收利用系统，其特征是：柴油机的废气经废气总管进入海水蒸馏淡化装置的换热管道，加热海水蒸馏淡化装置里的海水，将其分离成浓盐水和淡水，之后废气经水洗装置，除去废气中包括CO2、NO2的可溶性气体和颗粒，可溶气体形成稀酸溶液排进酸碱中和装置，不可溶气体继续经电解催化生成可燃气体CO、NO，经干燥器干燥气体后进入燃烧室进行充分燃烧，生成包括CO2、NO2、NO3的可溶于水气体，经小型蓄酸液罐水洗形成浓酸液，经第一浓酸稀释装置稀释形成稀酸液并排入酸碱中和装置；海水淡化装置中形成的浓盐水经浓盐水导出管导出进入海水电解装置，经电解生成浓碱液和氯气，浓碱液流出经蓄碱液罐稀释形成稀碱液，最后流入酸碱中和装置，氯气经氯气导出管进入氯气水洗装置形成浓酸液，浓酸液经稀释形成稀酸液用来氧化残余废气并排进酸碱中和装置；海水淡化装置中生成的淡水，一部分用于提供船舶上的淡水使用，其余部分经淡水导出管进入蒸汽生成装置。
3.根据权利要求2所述的一种用于船舶柴油机废气处理及余热回收利用系统，其特征是：经水洗后仍有残余CO和SO2有害气体的废气经残余废气导向管进入第二浓酸稀释装置氧化，并经蓄碱液罐清洗，最后由排气阀排出；水洗装置、第一浓酸稀释装置、第二浓酸稀释装置中形成的酸以及蓄碱液罐中的碱在酸碱中和装置中进行中和反应生成没有污染的盐和水，排进大海；燃烧室产生的热量、第一浓酸稀释装置、第二浓酸稀释装置产生的热量、酸碱中和反应室产生的热量，连接加热管道加热蒸汽生成装置里的淡水，生成过热蒸汽；加热管道连接并加热干燥装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180911 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |