CN111715072A - 一种超重力式柴油机尾气协同净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超重力式柴油机尾气协同净化装置，装置采用旋转填料床增强气液混合能力，强化气液间传质，能实现多种污染物协同净化，尾气净化效率高。旋转轴为部分中空轴，在轴上中空部分安装喷嘴，吸收液从中空部分进入喷嘴。通过轴的旋转使吸收液从喷嘴喷孔喷出实现一次雾化，再进入旋转填料床形成超重力状态，实现二次雾化并与尾气混合。本装置中静止的供液管与旋转的中空轴之间采用胶盖轴承接触连接方式，在旋转轴外部端面用胶盖和螺钉加以固定。转子右侧设置有挡板，可增长气体在反应器内的停留时间。净化装置设有减震装置，并且尾气进气口采用柔性体连接，大大加强了尾气净化装置在船舶上的适用能力。

Description

一种超重力式柴油机尾气协同净化装置
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种超重力式柴油机尾气协同净化装置。
背景技术
近年来，随着国际航运业的发展和繁荣，船舶的尾气排放已成为海滩和港口的主要污染源。根据国际海事组织(IMO)的统计，全球运行的柴油发动机每年排放约1000万吨氮氧化物和约850万吨硫化物，特别是在港口、海峡和一些密集通道和停泊大型船只的水域，船舶柴油机尾气排放是该地区的主要污染源。中国作为运输大国，其在长江三角洲，珠江三角洲地区排放的柴油废气约占全球城市污染源的20％，由于季风气候的影响，污染的大气可以飘散到1000公里以外的区域，影响全球环境。船舶柴油机尾气控制重要性对环境的重要性，引起了全世界的关注。研究如何净化船用柴油机尾气是一项非常紧迫的任务。船用柴油机排放的废气中的有害物质主要是颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、硫化物(SOx)，它们是船用柴油机废气的主要控制目标。然而，使用目前普遍使用的方法如选择性催化还原技术(SCR)来净化废气时，通常存在过滤材料需要更换、催化剂易失效、成本高等弊端，不适合安装在渔船这样出海时间长、运行工况恶劣、空间有限的运动载体上。针对这种不足，设计了一种基于超重力原理通过液体来吸收废气的净化装置。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种超重力式柴油机尾气协同净化装置，实现柴油机尾气中PM2.5、NOx、SOx的高效协同净化。
技术方案：一种超重力式柴油机尾气协同净化装置，其特征在于：包括壳体，旋转填料床和雾化喷嘴；所述的旋转填料床主要由转子、填料和旋转轴组成；转子焊接在旋转轴上，旋转轴左半部中空，用于喷嘴以及供液；旋转轴右半部实心，用于以提高轴强度，旋转轴右端装有带轮，带轮通过皮带与电机相连，由电机驱动旋转填料床旋转；
所述的压力雾化喷嘴通过螺纹安装在旋转轴中空部，加固转子与旋转轴之间的固定，以及填料和转子之间的固定，同时使吸收液初步雾化；填料采用不锈钢钢丝网，固定在转子内部，由转子带动旋转；
所述的旋转轴左部插入供液管，供液管通过胶盖轴承与旋转轴相连，并在外部安装有四氟环根密封环、密封胶盖等密封材料加强气液密封；
所述的转子右侧设置有挡板，可增长气体在反应器内的停留时间，有效地防止液体不完全接触，挡板底部开有小孔，使飞溅到装置右部的反应液能通过排液口流出。
作为优化：所述的转子是核心部件，主要用于固定填料和驱动填料床进行旋转运动，增强气体和液体的接触和微混合。
作为优化：所述的超重力式柴油机尾气协同净化装置底部开有排液口，用来排入反应后的废液。
一种所述的超重力式柴油机尾气协同净化装置的工作方法，所述的超重力式柴油机尾气净化装置中的气体和液体以交错的方式流动，尾气从左上方的进气口流入，进气口用柔性体连接，以适应柴油机振动和颠簸的情况，尾气从右上方的排气口流出，进气口与排气口上-上方式布置，延长尾气在净化装置中的反应时间，排气口内装有风机，以防止柴油机排气背压过大，影响柴油机性能；吸收液从左侧的供液管入口进入空心轴，并通过压力雾化喷嘴沿径向喷射到填料层中；旋转轴高速旋转，液体达到超重力状态，同时液体在填料层内不断被切割形成微小液滴，使吸收液与尾气充分混合，在高温尾气的作用下，尿素溶液中的尿素迅速被加热至160℃以上分解，产生氨气NH3，与尾气发生化学反应，除去其中的氮氧化物和硫化物，尾气中的PM由于喷淋作用沉降后由装置底部的排液口排出，实现NOx、SOx、PM的协同净化；反应后的溶液由排液口排出，经过滤后排入储液箱，循环利用。
本发明的具体优势如下：
1.基于超重力原理，采用旋转填料床净化尾气，增强气液混合能力，强化传质，净化效率高。
2.考虑到船舶上空间有限，净化装置结构紧凑、占地空间小。
3.考虑到船舶海上航行时的颠簸，净化装置设有减震装置，并且尾气进气口采用柔性体连接，大大加强了尾气净化装置在船舶上的适用能力。
4.能实现NOx、SOx、PM多种污染物协同净化。
5.旋转轴为部分中空轴，从轴中空部分供给吸收液，在轴上中空部分安装喷嘴，吸收液从中空部分进入喷嘴。通过轴的旋转使吸收液从轴上喷嘴喷孔喷出实现一次雾化，再进入旋转填料床形成超重力状态，实现二次雾化并与尾气混合。
6.考虑到液体的密封，本装置中静止的供液管与旋转的中空轴之间的接触连接方式，采用胶盖轴承接触连接方式，并加采用四氟密封环密封，并在旋转轴外部端面用胶盖和螺钉加以固定。
7.旋转轴通过带轮、皮带与电机连接，安装灵活。
8.转子右侧设置有挡板，可延长气体在反应器内的停留时间。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图；其中，1.带轮2.键3.旋转轴4.毡圈5.螺钉6.端盖7.深沟球轴承8.套筒9.风机10.挡板11.排气口12.螺栓13.垫圈14.进气口15.柔性体16.转子17.填料18.压力雾化喷嘴19.上壳体20.四氟环根密封环21.密封胶盖22.供液管23.下壳体24.排液口；
图2是本发明的外形结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-2所示，一种超重力式柴油机尾气协同净化装置，包括壳体，旋转填料床和液体分配器；所述的旋转填料床主要由转子16、填料17和旋转轴3组成；转子16是核心部件，主要用于固定填料17和驱动填料床进行旋转运动，从而增强了气体和液体的接触和微混合。转子16焊接在旋转轴3上。旋转轴3左半部中空，用于喷嘴18以及供液。旋转轴3右半部实心，以提高轴强度。旋转轴3右端装有带轮1，带轮1通过皮带与电机相连，由电机驱动旋转填料床旋转。
所述的液体分配器采用压力喷嘴18，通过螺纹安装在旋转轴3中空部，加固转子16与旋转轴3之间的固定，以及填料17和转子16之间的固定，同时使吸收液初步雾化。填料17采用不锈钢钢丝网制成，固定在转子16内部，由转子16带动旋转。
旋转轴3左部插入供液管22，供液管22通过胶盖轴承与旋转轴3相连，并在外部安装有四氟环根密封环20、密封胶盖21等密封材料加强气液密封。
转子16右侧设置有挡板10，可延长气体在反应器内的停留时间，挡板10底部开有小孔，使飞溅到装置右部的反应液能通过排液口24流出。
装置底部开有排液口24，用来排放反应后的溶液。
气体和液体以交错的方式流动。尾气从左上方的进气口14流入，进气口14用柔性体15连接，以应对船上颠簸的情况，尾气从右上方的排气口11流出，进气口14与排气口11上-上布置，增加尾气在净化装置中的反应时间，排气口11内装有风机9，以防止柴油机排气背压过大，影响柴油机性能。吸收液(尿素溶液)从左侧的供液管22入口进入空心轴，并通过液体分配器(喷嘴18)沿径向喷射到填料层中。旋转轴3高速旋转，液体达到超重力状态，同时液体在填料层内不断被切割形成微小液滴，使吸收液(尿素溶液)与尾气充分混合，在高温尾气的作用下，尿素溶液中的尿素迅速被加热至160℃以上分解，产生氨气NH3，与尾气发生化学反应，除去其中的氮氧化物和硫化物，尾气中的PM由于喷淋作用沉降后由装置底部的排液口24排出。最终实现NOx、SOx、PM的协同净化。反应后的溶液由排液口24排出，经过滤后排入储液箱，循环利用。其中，氨水同时脱硫脱销的反应原理如下：
SO2+2NH3+H2O→(NH4)2SO3
SO2+NH3+H2O→NH4HSO3
4NH3+4NO+O2→4N2↑+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2↑+6H2O
尾液回收原理如下：
NH4HSO3+NH4OH→(NH4)2SO3+H2O
(NH4)2SO3+0.5O2→(NH4)2SO4
本发明采用旋转填料床净化尾气，增强气液混合能力，强化气液间传质，能实现多种污染物协同净化，尾气净化效率高。净化装置结构紧凑、占地空间小。净化装置设有减震装置，并且尾气进气口采用柔性体连接，大大加强了尾气净化装置在船舶上的适用能力。能实现多种污染物协同净化，旋转轴为部分中空轴，从轴中空部分供给吸收液，在轴上中空部分安装喷嘴，吸收液从中空部分进入喷嘴。通过轴的旋转使吸收液从轴上喷嘴喷孔喷出实现一次雾化，再进入旋转填料床形成超重力状态，实现二次雾化并与尾气混合。本装置中静止的供液管与旋转的中空轴之间的接触连接方式，采用胶盖轴承接触连接方式，并加采用四氟密封环密封，并在旋转轴外部端面用胶盖和螺钉加以固定。旋转轴通过带轮、皮带与电机连接，安装灵活，能更好地适应船上空间。转子右侧设置有挡板，可增长气体在反应器内的停留时间。净化装置设有减震装置，并且尾气进气口采用柔性体连接，大大加强了尾气净化装置在船舶上的适用能力。

Claims (4)

1.一种超重力式柴油机尾气协同净化装置，其特征在于：包括壳体，旋转填料床和液体分配器；所述的旋转填料床主要由转子、填料和旋转轴组成；转子焊接在旋转轴上，旋转轴左半部中空用于供液；旋转轴右半部实心，用于以提高轴强度，旋转轴右端装有带轮，带轮通过皮带与电机相连，由电机驱动旋转填料床旋转；
所述的压力雾化喷嘴通过螺纹安装在旋转轴中空部，加固转子与旋转轴之间的固定，以及填料和转子之间的固定，同时使吸收液初步雾化；填料采用不锈钢钢丝网制成，固定在转子内部，由转子带动旋转；
所述的旋转轴左部插入供液管，供液管通过胶盖轴承与旋转轴相连，并在外部安装有四氟环根密封环、密封胶盖等密封材料加强气液密封；
所述的转子右侧设置有挡板，可增长气体在反应器内的停留时间，有效地防止液体不完全接触，挡板底部开有小孔，使飞溅到装置右部的反应液能通过排液口流出。
2.根据权利要求1所述的超重力柴油机尾气协同净化装置，其特征在于：所述的转子是核心部件，主要用于固定和驱动填料床进行旋转运动，实现气体和液体的接触和微观混合。
3.根据权利要求1所述的超重力式柴油机尾气协同净化装置，其特征在于：所述的超重力柴油机尾气净化装置底部开有排液口，用来排出反应后的废液。
4.一种根据权利要求1所述的超重力式柴油机尾气协同净化装置的工作方法，其特征在于：所述的超重力式柴油机尾气净化装置中的气体和液体以交错的方式流动，尾气从左上方的进气口流入，进气口用柔性体连接，以适应柴油机振动簸的情况，尾气从右上方的排气口流出，进气口与排气口采用上-上布置方式，以延长尾气在净化装置中的反应时间，排气口内装有风机，以防止柴油机排气背压过大，影响柴油机性能；吸收液从左侧的供液管入口进入空心轴，经过压力雾化喷嘴沿径向喷射到填料层中；旋转轴高速旋转时吸收液达到超重力状态，在填料层内不断被切割形成微小液滴，使吸收液与尾气充分混合，在高温尾气的作用下，尿素溶液中的尿素迅速被加热至160℃以上分解，产生氨气NH3，与尾气发生化学反应，除去其中的NOx和SOx，尾气中的PM由于喷淋作用沉降后由装置底部的排液口排出，最终实现NOx、SOx、PM的协同净化；反应后的溶液由排液口排出，经过滤后进入储液箱，循环再利用。
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