CN111886402B - 排放气体污染物质减少装置 - Google Patents

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Abstract

适用本发明的一实施例提供一种排放气体污染物质减少装置。适用本发明之一实施例的排放气体污染物质减少装置，能够包括：排放气体管，用于供应搭载于海洋结构体中的燃烧机构的排放气体；洗涤水供应管，用于供应洗涤水；洗涤器，与排放气体管以及洗涤水供应管连接，在内部安装有用于向从排放气体管供应过来的排放气体喷射洗涤水的喷嘴；第1氧化单元，通过将第1氧化剂喷射到排放气体管而对排放气体进行第1次氧化；以及，第2氧化单元，通过将作为第2氧化剂的包含过渡元素氢氧化物的无机金属化合物与包含亚砜的有机化合物的混合物即氧化催化剂喷射到洗涤器的内部而对排放气体进行第2次氧化并防止逆反应。

Description

排放气体污染物质减少装置
技术领域
本发明涉及一种排放气体污染物质减少装置，尤其涉及一种能够有效地对在造船、海洋领域产生的排放气体中所包含的污染物质以及因为对排放气体进行净化而受到污染的纯净水进行处理的排放气体污染物质减少装置。
背景技术
通常，安装在船舶上的各种引擎是通过燃烧燃料而生成动力，而在燃料的燃烧过程中产生的排放气体包含如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)以及微细粉尘(PM)等有害物质。随着环保意识的逐渐增强，对包含于排放气体中的各种有害物质的相关管制变得越来越严格，尤其是，排放气体中的氮氧化物以及硫氧化物是由联合国旗下机构即国际海事组织(IMO，International Martime Organization)对其排放进行管制的代表性的污染物质。自从于2016年开始适用3级(Tire III)标准以来，氮氧化物的排放量被限制在3.4g/kwh以下，而自从2015年开始，硫排放控制区域(SECA，Sulfur Emission Control Area)将硫氧化物的排放限制在0.1％以下。因此，正在引入用于对船舶的排放气体进行处理的各种装置以及方法。
对于硫氧化物，通常采用利用湿式洗涤器进行去除的方法，而当利用如臭氧、紫外线等首先对排放气体进行氧化之后再与洗涤水进行气液接触时，能够同时减少硫氧化物以及氮氧化物。
但是，用于生成臭氧、紫外线的装置会因为体积过大而导致狭窄的船舶内空间利用率的下降，而且还会因为所消耗的电量过多而导致装置效率的下降。此外，还会因为与洗涤水发生气液接触之前的被氧化的硫氧化物以及氮氧化物发生还原而导致污染物质的减少效果下降的问题。
发明内容
发明要解决的课题
本发明拟解决的技术课题在于提供一种能够有效地对在造船、海洋领域产生的排放气体中所包含的污染物质以及因为对排放气体进行净化而受到污染的纯净水进行处理的排放气体污染物质减少装置。
本发明的技术课题并不限定于在上述内容中提及的技术课题，相关从业人员将能够通过下述记载进一步明确理解未被提及的其他技术课题。
用于解决课题的技术方案
为了达成如上所述的技术课题，适用本发明之实施例的排放气体污染物质减少装置，包括：排放气体管，用于供应搭载于海洋结构体中的燃烧机构的排放气体；洗涤水供应管，用于供应洗涤水；洗涤器，与上述排放气体管以及上述洗涤水供应管连接，在内部安装有用于向从上述排放气体管供应过来的上述排放气体喷射上述洗涤水的喷嘴；第1氧化单元，通过将第1氧化剂喷射到上述排放气体管而对上述排放气体进行第1次氧化；以及，第2氧化单元，通过将作为第2氧化剂的包含过渡元素氢氧化物的无机金属化合物与包含亚砜的有机化合物的混合物即氧化催化剂喷射到上述洗涤器的内部而对上述排放气体进行第2次氧化并防止逆反应。
上述过渡金属氢氧化物能够被担载到硅纳米粒子。
上述硅纳米粒子以及上述过渡金属氢氧化物能够以浮游在包含亚砜的有机化合物与水的混合物中的形态存在。
上述过渡金属氢氧化物，能够包含从钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、铬(Cr)、铑(Rh)、钌(Ru)、钼(Mo)、锇(Os)、铂(Pt)、钨(W)、锌(Zn)、钒(V)、钛(Ti)、锆(Zr)、钯(Pd)、铱(Ir)中选择的一种以上的金属。上述排放气体污染物质减少装置，还能够包括：储藏部，用于对从上述洗涤器排出的上述洗涤水以及上述氧化催化剂进行储藏；以及，循环管，通过对上述储藏部与上述洗涤水供应管之间进行连接而使得上述洗涤水以及上述氧化催化剂再循环。
上述排放气体污染物质减少装置，还能够包括：水处理单元，用于对从上述洗涤器排出的上述洗涤水与上述氧化催化剂的混合液中的盐进行去除并将上述洗涤水以及上述氧化催化剂再循环到上述洗涤器。
上述水处理单元，能够包括：氧化催化剂分离单元，接收上述混合液的供应并利用比重差异将其分离成上述氧化催化剂以及包含盐的洗涤水。
上述水处理单元，还能够包括：第1冷却单元，接收上述包含盐的洗涤水的供应并通过进行第1次冷却而析出硫酸盐；以及，过滤器单元，通过连接到上述第1冷却单元的后端而从上述包含盐的洗涤水中分离出固态硫酸盐。
上述水处理单元，还能够包括：分离单元，通过安装在上述第1冷却单元与上述过滤器单元之间而利用比重差异分离出上述不包含固态硫酸盐的洗涤水；以及，第2冷却单元，通过将利用上述分离单元分离出的上述不包含固态硫酸盐的洗涤水第2次冷却至低于上述第1冷却单元的温度而析出硫酸盐。
通过上述第2冷却单元之后的洗涤水，能够被重新供应至上述分离单元。
上述洗涤器，能够包括：第1接触部，上部与上述排放气体管连通，沿着上述排放气体的流动方向安装有至少一个用于对上述排放气体和上述洗涤水以及上述氧化催化剂进行混合的搅拌板以及混合器；以及，第2接触部，与上述第1接触部连通并构成折曲部，安装有通过与上述排放气体接触而对水分粒子进行凝缩的液滴分离器。
上述洗涤器，还能够包括：排气扇，安装于上述液滴分离器的上端，用于将上述排放气体排出到外部。
发明效果
在本发明中，并不是利用臭氧、紫外线对排放气体进行氧化，而是在利用第1氧化剂对排放气体进行第1次氧化之后再利用第2氧化剂对排放气体进行第2次氧化，从而能够提升排放气体的氧化效率以及船舶内的空间利用率。此外，作为氧化催化剂的第2氧化剂能够在对排放气体进行氧化的同时防止被氧化的排放气体重新还原，从而能够将污染物质的减少效果极大化。
此外，能够析出因为对排放气体进行净化而受到污染的纯净水中所包含的硫酸盐并从洗涤水进行分离，从而能够提取出只包含硝酸或硝酸盐的洗涤水并单独储藏。因此，与同时储藏硫酸盐以及硝酸盐的传统方式相比能够减少储藏罐的大小以及数量，从而能够节省储藏罐的安装以及维护成本并增加船舶内的空间利用率。
附图说明
图1是对适用本发明之实施例的排放气体污染物质减少装置进行概要性图示的示意图。
图2是对安装在洗涤器中的搅拌板以及混合器进行放大图示的示意图。
图3是用于对排放气体污染物质减少装置的动作进行说明的运行图。
具体实施方式
本发明的优点和特征及其达成方法，将通过结合附图进行详细说明的后续实施例得到进一步明确。但是，本发明并不限定于在下述内容中公开的实施例，而是能够以多种不同的形态实现，下述实施例只是用于更加完整地公开本发明并向具有本发明所属技术领域之一般知识的人员更加完整地介绍本发明的范畴，本发明只应通过权利要求书中的范畴做出定义。在整个说明书中，相同的参考符号代表相同的构成要素。
接下来，将参阅图1以及图2对适用本发明之实施例的排放气体污染物质减少装置进行详细的说明。
适用本发明之实施例的排放气体污染物质减少装置，是一种能够在减少排放气体中所包含的各种污染物质(氮氧化物、硫氧化物以及微细粉尘等)的浓度并排出符合排放气体标准的空气的同时对在减少排放气体的浓度的过程中所使用的洗涤水进行处理的装置，主要能够通过搭载于船舶上而用于对在造船、海洋领域产生的排放气体进行处理。
排放气体污染物质减少装置，并不是利用臭氧、紫外线对排放气体进行氧化，而是在利用第1氧化剂对排放气体进行第1次氧化之后再利用第2氧化剂对排放气体进行第2次氧化，从而能够提升排放气体的氧化效率以及船舶内的空间利用率。此外，作为氧化催化剂的第2氧化剂能够在对排放气体进行氧化的同时防止被氧化的排放气体重新还原，从而能够将污染物质的减少效果极大化。此外，能够析出因为对排放气体进行净化而受到污染的纯净水中所包含的硫酸盐并从洗涤水进行分离，从而能够提取出只包含硝酸或硝酸盐的洗涤水并单独储藏。因此，与同时储藏硫酸盐以及硝酸盐的传统方式相比能够减少储藏罐的大小以及数量，从而能够节省储藏罐的安装以及维护成本并增加船舶内的空间利用率。
接下来，将参阅图1以及图2对排放气体污染物质减少装置进行详细的说明。
图1是对适用本发明之实施例的排放气体污染物质减少装置进行概要性图示的示意图，图2是对安装在洗涤器中的搅拌板以及混合器进行放大图示的示意图。
适用本发明的排放气体污染物质减少装置1，包括排放气体管10、洗涤水供应管20、洗涤器30、第1氧化单元40以及第2氧化单元50。
排放气体管10是用于供应搭载于海洋结构体中的燃烧机构(未图示)或锅炉(未图示)的排放气体的管路，被连接到后续说明的洗涤器30中。排放气体管10直接连接到燃烧机构的排气口中，可供高温的排放气体直接移动，或者供通过各种热交换器对大部分排放气体中的热量进行再利用之后的残留废气移动。其中，燃烧机构是指通过燃烧燃料而生成传播所需要的各种动力的装置，例如，能够由主引擎、发电机等构成。排放气体管10能够被连接到多个燃烧机构的排气口中，而多个燃烧机构能够选择性地运行。燃烧机构通常是通过燃烧化石燃料而生成动力，因此在化石燃料燃烧的过程中会产生排放气体。所产生的排放气体中包含大量的氮氧化物、硫氧化物、微细粉尘等，能够通过连接到燃烧机构的一侧的排放气体管10供应到洗涤器30中。
洗涤水供应管20是用于将海水或清水或海水与清水的混合水中的至少一种作为洗涤水供应到洗涤器30中的管路，一端部能够连接到海水流入口(sea-chest)与清水储藏罐21中的至少一个，而另一端部能够连接到洗涤器30中。即，洗涤水供应管20能够选择性地接收海水与清水的供应并供应到洗涤器30中。接下来，将限定为洗涤水为清水的情况，以主要使清水通过洗涤水供应管20流入并供应到洗涤器30中的过程为重点进行说明。洗涤水供应管20的一端部被连接到清水储藏罐21中，而另一端部连接到洗涤器30中。此时，在洗涤水供应管20上能够安装有用于对清水进行加压的至少一个泵P1，从而将清水流畅地供应到洗涤器30中。在附图中是对从海水流入口供应的海水被合流到泵P1后端的洗涤水供应管20中的情况进行了图示，但是并不限定于此，从海水流入口供应的海水也能够被直接供应到洗涤器30中。
如上所述，排放气体供应管10与洗涤水供应管20被分别连接到洗涤器30中，而在洗涤器30的内部安装有用于向从排放气体管10供应过来的排放气体喷射洗涤水的喷嘴30a，从而使得排放气体与洗涤水发生气液接触。喷嘴30a能够将洗涤水以微粒形态进行喷雾，且能够分支成多个并沿着排放气体的流动方向一列配置。通过将多个喷嘴30a沿着排放气体的流动方向一列配置，能够增加排放气体与洗涤水的接触面积以及接触次数，从而更加有效地去除排放气体中所包含的氮氧化物、硫氧化物以及微细粉尘等污染物质。去除氮氧化物、硫氧化物以及微细粉尘等污染物质之后的排放气体能够通过排气管34排出到外部。通过排气管34排出的排放气体是已经去除氮氧化物、硫氧化物以及微细粉尘等污染物质的状态，因为符合排放气体标准而能够直接排放到大气中。洗涤器30包括第1接触部31以及第2接触部32。
第1接触部31是构成洗涤器30的一侧的圆筒形状的部件，其上部能够与排放气体管10连通。通过使第1接触部31的上部与排放气体管10连通，流入到第1接触部31中的排放气体能够向下方流动。在第1接触部31的内部安装有用于诱导旋转流动的搅拌板31b以及混合器31a中的至少一个，从而能够对排放气体、洗涤水以及从后续说明的第2氧化单元50供应过来的氧化催化剂进行混合。通过对排放气体、洗涤水以及氧化催化剂进行混合，能够在对排放气体进行氧化的同时去除排放气体中所包含的污染物质。此外，能够借助于洗涤水以及氧化催化剂降低排放气体的温度并借此减少排放气体的流速以及提及，还能够借助于搅拌板31b以及混合器31a阻隔排放气体的逆向流动并借此防止其逆流到排放气体管10中。
参阅图2的(a)，混合器31a是通过对金属丝(wire)311a进行纵横编织而构成筛网(sieve)的网(net)状部件，能够在第1接触部31的内部相互交错配置多个。在交错编织的金属丝311a之间介有第1支撑体312a并借此形成单位体，而重叠配置的单位体之间介有第2支撑体313a并借此相互间隔配置。通过利用网状部件形成混合器31a，能够增加排放气体与洗涤水以及氧化催化剂的接触面积并借此增加对污染物质的去除效率，还能够借此实现洗涤器30的小型化。此外，因为洗涤器30内的压力损失较小而能够利用小型化的洗涤器30对大量的排放气体进行处理，还能够节省用于将排放气体诱导到洗涤器30中的引风扇(未图示)的动力。此外，除纵横编织的金属丝311a之外没有封闭的面且能够利用网状结构以一定的间隔形成孔隙，因此还具有开孔比较高的优点。此外，还能够根据排放气体的条件对混合器31a或单位体的数量进行调节，从而轻易地对其去除效率以及压力变化进行调节。
接下来，参阅图2的(b)，搅拌板31b是在内部形成用于诱导涡流流动的翼的圆筒形状的部件，能够在相同的平面上配置多个。此时，多个搅拌板31b能够借助于独立的固定板311b固定到第1接触部3部中。但是，并不限定于在第1接触部31中配置多个搅拌板31b的情况，例如，还能够仅配置单一的搅拌板31b。在搅拌板31b中形成的翼的截面为流线形，能够通过以一定的角度扭曲而使得一侧与另一侧相互错开。借此，能够使得排放气体和洗涤水以及氧化催化剂进行涡流流动并借此充分混合，还能够防止不同压力的排放气体中的一部分因为受到逆向诱导而发生逆流。
在附图中是对在第1接触部31的内部沿着排放气体的流动方向依次配置喷嘴30a、搅拌板31b、混合器31a以及喷嘴30a的情况进行了图示，但是并不限定于此，能够对其配置进行各种变形。第1接触部31与第2接触部32连通。
第2接触部32是构成洗涤器30的另一侧的圆筒形状的部件，其下侧能够与第1接触部31连通并构成折曲部，而其上侧能够与排放气体管34连通。通过使第2接触部32的下侧与第1接触部31连通并使其上侧与排气管34连通，沿着第1接触部31向下方流动并流入到第2接触部32中的排放气体能够向上方流动并通过排气管34得到排出。此外，通过使第2接触部32与第1接触部31连通并构成U字形的折曲部，能够延长排放气体在洗涤器30内部的流动路径，还能够增加排放气体与洗涤水发生接触的时间，从而将污染物质的减少效果极大化。第2接触部32能够在与第1接触部31连通的下侧安装混合器31a，而且能够按照与第1接触部31相同的方式沿着排放气体的流动方向配置多个喷嘴30a。此外，第2接触部32能够在与排气管34接近的上部安装通过与排放气体接触而对水分粒子进行凝缩的液滴分离器32a。通过安装液滴分离器32a，能够从因为与洗涤水发生接触而含有水分粒子的排放气体中去除水分粒子，从而使得排放气体以干燥的状态通过排气管34得到排出。此外，还能够使得从排放气体去除的水分粒子向下方跌落并与向上部流动的排放气体重新发生气液接触，从而追加去除所残留的污染物质。在液滴分离器32a上端的第2接触部32或排气管34上安装有用于将排放气体排出到外部的排气扇32b，从而减少在通过搅拌板31b、混合器31a的过程中增加的排放气体的一部分压力。
此外，在排放气体管10中流动的排放气体能够在第1氧化单元40中得到第1次氧化。第1氧化单元40通过向排放气体管10喷射第1氧化剂而对排放气体进行第1次氧化，其中，第1氧化剂能够是过氧化氢(H2O2)、高锰酸盐(HMnO4)、次溴酸(HBrO)、二氧化氯(ClO2)、次氯酸钠(NaOCl)、过硫酸氢钾(KHSO5)以及臭氧(O3)中的一种。通过利用第1氧化单元40向排放气体管10喷射第1氧化剂而对排放气体进行第1次氧化，能够使得排放气体中所包含的一氧化氮被氧化成二氧化氮。二氧化氮与一氧化氮相比易溶于水，因此能够在洗涤器30中轻易地溶解于洗涤水中并得到去除。第1氧化单元40能够利用如喷嘴、超声波振荡器、喷雾器以及加热板等对第1氧化剂进行微粒化、液滴化或蒸汽化，从而提高对排放气体的氧化效率。排放气体中所包含的氮氧化物将按照如下所述的反应式发生反应并被第1次氧化。
<反应式>
H2O2→H2O+O-
NO+O-→NO2
在第1氧化单元40中得到第1次氧化之后供应到洗涤器30中的排放气体，能够在第2氧化单元50中得到第2次氧化。
第2氧化单元50通过向洗涤器30内部喷射第2氧化剂而对排放气体进行第2次氧化并防止逆反应，其中，第2氧化剂能够是指包含过渡金属的无机金属化合物与包含亚砜的有机化合物的混合物即氧化催化剂。利用第1氧化剂人为氧化之后的排放气体很容易重新还原成原来的状态。当排放气体重新还原时很难溶解于洗涤水中得到去除，因此第2氧化单元50能够在通过注入第2氧化剂而对排放气体进行第2次氧化的同时防止排放气体重新还原。通过利用第2氧化剂对排放气体进行第2次氧化的同时防止其重新还原，即使是在第1氧化剂的氧化效率部分降低的情况下，也能够使得排放气体中所包含的污染物质轻易地溶解于洗涤水中并得到去除。第2氧化剂能够通过洗涤水供应管20分别喷射到第1接触部31以及第2接触部32中，或通过如喷嘴、喷雾器等独立的喷射装置分别喷射到第1接触部31以及第2接触部32中。
第2氧化剂是包含从由钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、铬(Cr)、铑(Rh)、钌(Ru)、钼(Mo)、锇(Os)、铂(Pt)、钨(W)、锌(Zn)、钒(V)、钛(Ti)、锆(Zr)、钯(Pd)、铱(Ir)中选择的一种以上的金属的过渡金属氢氧化物被担载到管(tube)状载体即硅纳米粒子中，其中，硅纳米粒子的大小能够是4～10nm。通过将具有氧化功能的过渡金属氢氧化物担载到硅纳米粒子，能够增加与排放气体的接触面积并有效地达成氧化以及逆反应防止效果。此外，硅纳米粒子以及过渡金属氢氧化物能够以浮游在包含亚砜(sulfoxide)的有机化合物与水的混合物中的形态存在。通过使硅纳米粒子以及过渡金属氢氧化物存在于包含亚砜的有机化合物与水的混合物中，能够使得第2氧化剂成为液状的有无机混合物形态并借此实现微粒化、液滴化或蒸汽化，从而提升氧化效率以及逆反应防止效率。
排放气体中所包含的氮氧化物将按照如下所述的反应式发生反应并被第2次氧化以及防止逆反应。
<反应式>
第2次氧化：LPC·Co/SiO2+NO+1/2O2→NO2
逆反应防止：2NO2+H2O+1/2O2→2HNO2
HNO2+LPC·Co/SiO2→LPC·Co/SiO2·HNO2
LPC·Co/SiO2·HNO2+1/2O2→HNO3+LPC·Co/SiO2·HNO3
(其中，LPC是指化学式为RCO·Co/SiO2＝OHR的氧化催化剂，而LPC·Co/SIO2是指包含被担载到硅纳米粒子中的过渡金属氢氧化物的有无机混合物即氧化催化剂。此外，R为烷基，是指在链状饱和烃中排除1个氢之外的剩余的原子团。)
一氧化氮(NO)通过与第2氧化剂(LPC·Co/SiO2)发生反应而被第2次氧化成二氧化氮(NO2)，二氧化氮(NO2)与水(H2O)发生反应生成的亚硝酸(HNO2)与第2氧化剂(LPC·Co/SiO2)以及氧气(O2)发生反应时将生成硝酸(HNO3)，而碱性药品(Na+、NH4 +、Mg2+、Ca2+)将与其反应而生成盐并借此防止逆反应。
排放气体中所包含的硫氧化物将按照如下所述的反应式发生反应而生成亚硫酸，而在氧化催化剂中亚硫酸将被氧化而生成硫酸。
<反应式>
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+LPC·Co/SiO2→LPC·Co/SiO2·H2SO3
LPC·Co/SiO2·H2SO3+O2→H2SO4+LPC·Co/SiO2·H2SO4
洗涤器30的下部与洗涤水排出管33连接。洗涤水排出管33是可供洗涤器30内部的洗涤水以及第2催化剂即氧化催化剂排出的管路，一端部能够被连接到第1接触部31与第2接触部32之间，而另一端部能够被连接到储藏部60中。
储藏部60连接到洗涤器30的下部，用于对从洗涤器30排出的洗涤水以及氧化催化剂进行储藏，在内部能够配备有搅拌器。如上所述，第2氧化剂是包含如Co(OH)2/SiO2等过渡金属氢氧化物的无机化合物与包含亚砜的有机化合物的混合物即氧化催化剂，因此在被储藏到储藏部60中时会因为与洗涤水的比重差异而与洗涤水发生相分离。通过在储藏部60的内部配备搅拌器，能够防止第2氧化剂与洗涤水发生相分离，而且即使是在第2氧化剂与洗涤水发生相分离的情况下也能够被重新混合到洗涤水中。第2氧化单元50如图所示，能够向储藏部60供应第2氧化剂，而被供应到储藏部60中的第2氧化剂能够通过后续说明的循环管61供应到洗涤器30的内部。
储藏部60的一侧能够与中和剂供应部70连接。中和剂供应部70用于向储藏部60供应中和剂而对酸性化的洗涤水进行中和，例如，中和剂能够是如氢氧化钠(NaOH)或次氯酸钠(NaOCl)或氨水等碱性溶液，能够通过对海水等进行电解的方式获得。中和剂供应部70能够是单纯地储藏有中和剂的储藏罐，也能够是通过包含电解装置而直接生产中和剂的装置。此时，中和剂供应部70能够向储藏部60或洗涤器30的第2接触部32的上端供应中和剂。洗涤水将按照如下所示的反应式发生中和。
<反应式>
HNO3+LPC·Co/SiO2·HNO3+NaOH→NaNO3+H2O+LPC·Co/SiO2
H2SO4+LPC·Co/SiO2·H2SO4+NaOH→Na2SO4+2H2O+LPC·Co/SiO2
在供应到洗涤器30内部的洗涤水与排放气体发生气液接触时氮氧化物以及硫氧化物将发生溶解并生成强酸性的硝酸以及硫酸。而通过利用中和剂供应部70供应中和剂，能够对强酸性的洗涤水进行中和，从而将洗涤水的氢离子浓度指数(pH)调节至适合于循环到洗涤器30中进行再利用或直接排放到海中的状态，例如大约pH 6.0～7.0。在储藏部60的内部能够安装用于对pH进行测定的传感器部71，而中和剂供应部70能够根据传感器部71所测定到的pH值对供应至储藏部60中的中和剂的量进行调节。中和剂供应部70与传感器部71能够分别与控制部72连接，而控制部72能够接收传感器部71所测定到的pH值并对中和剂供应部70的运行进行控制。在储藏部60与洗涤水供应管20之间，能够连接循环管61。循环管61是用于对储藏在储藏部60中的洗涤水以及氧化催化剂中的一部分例如大约90％进行再循环的管路，在循环管61上能够配备有第1过滤单元62以及泵P2。第1过滤单元62用于从在循环管61上流动的洗涤水与氧化催化剂的混合液中去除粒子较大的固态物质，能够包括离心分离机、重力分离机以及过滤器中的某一个。洗涤水与氧化催化剂的混合液中所包含的固态物质会因为有机物质、氧化催化剂等原因而呈现出粘度(viscosity)较高的粘稠性质。因此，如果不及时去除固态物质，就会因为沉积在流动管63以及各种装置内部而诱发管路的堵塞或腐蚀、装置的腐蚀或故障等。为了防止如上所述的现象，能够通过将第1过滤单元62配置在与储藏部60临近的循环管61的前端一侧而对粒子较大的固态物质进行去除。在第1过滤单元62后端的循环管61上配备有泵P2，泵P2能够对去除固态物质之后的洗涤水与氧化催化剂的混合液进行加压并供应至洗涤水供应管20。
此外，储藏在储藏部60中的洗涤水与氧化催化剂中的剩余的一部分例如大约10％能够通过流动管63供应到水处理单元80中。此时，在流动管63上同样配备有泵P3，泵P3能够对洗涤水与氧化催化剂的混合液进行加压并供应至水处理单元80。水处理单元80能够对从洗涤器30排出的洗涤水与氧化催化剂的混合液中的盐进行去除，并将去除盐之后的洗涤水与氧化催化剂再循环到洗涤器30中。水处理单元80，包括第2过滤单元81、氧化催化剂分离单元82、第1冷却单元84、分离单元85、第2冷却单元86以及过滤器单元88。
第2过滤单元81是用于对洗涤水与氧化催化剂的混合液中所包含的固态粒子进行分离的装置，能够被连接到储藏部60与后续说明的氧化催化剂分离单元82之间的流动管63上。如上所述，洗涤水与氧化催化剂的混合液中所包含的固态粒子会因为有机物质、氧化催化剂等原因而呈现出粘度(viscosity)较高的粘稠性质。因此，能够通过将第2过滤单元81配置在与储藏部60临近的流动管63的前端一侧而事先对洗涤水与氧化催化剂的混合液中所包含的固态粒子进行去除。第2过滤单元81与第1过滤单元62相同，能够包括离心分离机、重力分离机以及过滤器中的某一个，通过第2过滤单元81去除的固态粒子能够被储藏到独立的污泥槽81a中。例如，当第2过滤单元81是利用过滤器对固态粒子进行分离时，固态粒子能够被过滤成滤饼(cake)形态。在第2过滤单元81中对固态粒子进行分离之后的洗涤水与氧化催化剂的混合液将移动到氧化催化剂分离单元82。
氧化催化剂分离单元82用于接收洗涤水与氧化催化剂的混合液并将其分离成氧化催化剂以及包含盐的洗涤水，能够被连接到第2过滤单元81与后续说明的第1冷却单元84之间的流动管63上。在洗涤器30的内部与排放气体发生接触的洗涤水中，能够包含因为被氧化的硫氧化物以及氮氧化物发生溶解而生成的硫酸盐以及硝酸盐和氧化催化剂，氧化催化剂分离单元82能够利用比重差异从混合液中分离出氧化催化剂。即，氧化催化剂分离单元82能够是一般的重力分离机。第2氧化剂如上所述，是包含过渡金属氢氧化物的无机金属化合物与包含亚砜的有机化合物的混合物即氧化催化剂，因为包含油脂成分，因此其比重约为0.9，小于洗涤水的比重。因此，在将洗涤水与氧化催化剂的混合液供应至氧化催化剂分离单元82时，比重相对较大的洗涤水将向下沉降而比重相对较小的氧化催化剂将向上浮起，从而能够将洗涤水与氧化催化剂相互分离。所分离出的氧化催化剂，能够通过单独的管路被供应至第2氧化单元50或洗涤器30或储藏部60或洗涤水供应管20中。
氧化催化剂分离单元82在内部垂直安装有至少一个隔壁82a，因此能够从对氧化催化剂进行分离之后的洗涤水中分离出包含盐的洗涤水以及不包含盐的洗涤水。对氧化催化剂进行分离之后的洗涤水中包含盐的洗涤水能够通过流动管63被供应至后续说明的盐储藏罐83中，而不包含盐的洗涤水能够通过单独的管路被供应至洗涤水供应管20或储藏部60或洗涤器30中。但是，氧化催化剂分离单元82并不限定于利用重力分离机构成的情况，也能够变形为可以从洗涤水与氧化催化剂的混合液中分离出氧化催化剂的各种装置。已经去除氧化催化剂且包含盐的洗涤水能够通过流动管63供应至盐储藏罐83中。
盐储藏罐83用于对已经去除氧化催化剂且包含盐的洗涤水进行储藏，还能够起到一种缓冲罐(buffer tank)的作用，以便于一定量的洗涤水能够通过流动管63发生循环。洗涤水中所包含的固态的硫酸盐以及硝酸盐的比重约为1.2，大于洗涤水的比重，而且其溶解度也存在差异，因此在从洗涤水分离出之后将被沉积到盐储藏罐83中，而去除固态盐之后的洗涤水能够通过流动管63供应至第1冷却单元84。但是，并不需要限定于将盐储藏罐83连接到氧化催化剂分离单元82后端的流动管63上的情况，也能够根据需要省略盐储藏罐83。已经去除固态盐而包含液态盐的洗涤水将被供应至第1冷却单元84。
第1冷却单元84用于通过接收包含液态盐的洗涤水的供应并进行第1次冷却而析出硫酸盐，能够被连接到盐储藏罐83与分离单元85之间的流动管63上。第1冷却单元84能够通过对包含液态盐的洗涤水与从外部流入的海水进行热交换而冷却至约20℃。从外部流入并作为洗涤水的用途供应至洗涤器30中的海水温度约为20℃，而在洗涤器30的内部与高温的排放气体发生气液接触之后排出的洗涤水约为50～55℃。第1冷却单元84能够通过对所流入的约20℃的海水与约50～55℃的洗涤水进行热交换而将洗涤水冷却至约20℃，而在将洗涤水冷却至约20℃的情况下，在洗涤水中以液态溶解的硫酸盐中的一部分能够析出成固体状态。即，在对冷却水进行冷却的情况下，基于温度的溶解度变化相对较大的硫酸盐中的一部分将析出成固体状态，而基于温度的溶解度变化相对较小的硝酸盐，即使是在对洗涤水进行冷却的情况下也会以液态存在。通过由第1冷却单元84通过海水与洗涤水的热交换而对洗涤水进行自然冷却，既能够节省对洗涤水进行冷却所需要的成本，还能够析出硫酸盐。
过滤器单元88用于从包含盐的洗涤水中分离出固态硫酸盐，能够被连接到第1冷却单元84后端的流动管63上。过滤单元88例如能够由相分离器构成，从而对固态硫酸盐进行分离，然后将所分离出的硫酸盐排放到海中。因为硫酸盐在水中的溶解度较高，并没有单独的相关管制标准出台，因此即使直接排放到海中也并无不可。尤其是，因为是已经在上述的第2过滤单元81以及氧化催化剂分离单元82中事先分别对洗涤水中所包含的固态粒子以及氧化催化剂进行去除的状态，因此从过滤器单元88分离出的硫酸盐能够是几乎不包含杂质的纯净状态。但是，过滤器单元88并不限定于利用相分离器构成的情况，也能够变形为可以从洗涤水中分离出所析出的硫酸盐的各种装置。例如，过滤器单元88与第2过滤单元81相同，能够包括离心分离机、重力分离机以及过滤器中的某一个，过滤器单元88不仅能够对硫酸盐进行分离，还能够对在第1冷却单元84中以固态析出的一部分硝酸盐进行分离。在过滤器单元88中去除固态硫酸盐之后的洗涤水将被储藏到储藏罐89中。
储藏罐89用于对已经去除固态硫酸盐之后的包含硝酸或硝酸盐的洗涤水进行储藏，能够被连接到过滤器单元88后端的流动管63上。即，在储藏罐89中储藏有硝酸或液态的硝酸盐被高浓度浓缩之后的洗涤水。因为只有去除大部分硫酸盐且只包含硝酸或硝酸盐的洗涤水会被储藏到储藏罐89中，因此与同时包含硫酸盐以及硝酸盐的洗涤水进行储藏的现有情况相比能够减少储藏罐的大小以及数量，从而能够节省储藏罐的安装以及维护成本。此外，还能够减小配置储藏罐所需要的空间，从而增加狭窄的船舶内的空间利用率。
被储藏到储藏罐89中的洗涤水能够在船舶到达港口等位置时供应到单独的处理设施中进行处理。例如，洗涤水中所包含的硝酸盐能够作为农业用肥料进行使用。如上所述，因为储藏在储藏罐89中的洗涤水是已经去除杂质且硝酸或硝酸盐被浓缩成高浓度的状态，因此作为肥料有较高的利用价值。此外，所存储的洗涤水能够在公海上利用海水或清水进行稀释，从而以所包含的硝酸盐浓度在管制值以下的状态得到排出。
此外，在第1冷却单元84与过滤器单元88之间的流动管63上能够安装有分离单元85。
分离单元85能够利用比重差异分离出包含固态硫酸盐的洗涤水以及不包含硫酸盐的洗涤水，例如，能够利用相分离器构成。分离单元85能够将包含硫酸盐的洗涤水供应至过滤器单元88，并将不包含硫酸盐的洗涤水供应至第2冷却单元86。
第2冷却单元86能够将从分离单元85分离出的不包含固态硫酸盐的洗涤水第2次冷却至比第1冷却单元84更低的温度而追加析出硫酸盐，能够被连接到分离单元85与过滤器单元88之间的流动管63上。第2冷却单元86的一侧与分离单元85连接而另一侧与冷却器87连接，能够通过对不包含固态硫酸盐的洗涤水与冷媒进行热交换而将其冷却至约0～10℃。通过将洗涤水冷却至约0～10℃，能够析出90％以上的以液态溶解的硫酸盐，同时还能够析出约30％的硝酸盐。换言之，在冷却至0～10℃的洗涤水中，能够包含固态硫酸盐(约90％以上)、固态硝酸盐(约30％)、硫酸或液态的硫酸盐(不足10％)以及硝酸或液态的硝酸盐(约70％)。
通过第2冷却单元86之后的洗涤水将以包含固态硫酸盐以及硝酸盐的状态重新供应至分离单元85，而分离单元85将通过第2冷却单元86之后的洗涤水分离成包含固态硫酸盐以及硝酸盐的洗涤水和不包含固态硫酸盐以及硝酸盐的洗涤水。此时，包含固态硫酸盐以及硝酸盐的洗涤水将被供应至过滤器单元88，而不包含固态硫酸盐以及硝酸盐的洗涤水将被重新供应至第2冷却单元86。即，分离单元85能够对分别通过第1冷却单元84以及第2冷却单元86的洗涤水进行混合并将其分离成包含固态硫酸盐以及硝酸盐的洗涤水和不包含固态硫酸盐以及硝酸盐的洗涤水。通过利用分离单元85对分别通过第1冷却单元84以及第2冷却单元86的洗涤水进行混合，能够追加析出通过第1冷却单元84的洗涤水中所包含的硫酸或液态的硫酸盐以及硝酸或液态的硝酸盐中的一部分。
分离单元85在必要时还能够在内部配备搅拌器，而在配备搅拌器的情况下，能够更加轻易地对通过第第1冷却单元84的洗涤水以及通过第2冷却单元86的洗涤水进行混合。此外，过滤器单元88能够对所析出的硫酸盐以及硝酸盐进行分离并排放到海中。如上所述，因为硝酸盐是仅析出约30％的状态，因此能够在对硝酸盐的浓度进行测定以及控制之后仅将允许排放到海中的量排放到海中。
接下来，将参阅图3对排放气体污染物质减少装置的运行过程进行更为详细的说明。
图3是用于对排放气体污染物质减少装置的动作进行说明的运行图。
适用本发明的排放气体污染物质减少装置1，并不是利用臭氧、紫外线对排放气体进行氧化，而是在利用第1氧化剂对排放气体进行第1次氧化之后再利用第2氧化剂对排放气体进行第2次氧化，从而能够提升排放气体的氧化效率以及船舶内的空间利用率。此外，作为氧化催化剂的第2氧化剂能够在对排放气体进行氧化的同时防止被氧化的排放气体重新还原，从而能够将污染物质的减少效果极大化。此外，能够析出因为对排放气体进行净化而受到污染的纯净水中所包含的硫酸盐并从洗涤水进行分离，从而能够提取出只包含硝酸或硝酸盐的洗涤水并单独储藏。因此，与同时储藏硫酸盐以及硝酸盐的传统方式相比能够减少储藏罐的大小以及数量，从而能够节省储藏罐的安装以及维护成本并增加船舶内的空间利用率。
在排放气体管10中流动的排放气体能够在从第1氧化单元40喷射出的第1氧化剂的作用下被第1次氧化并供应到洗涤器30中，而储藏在清水储藏罐21中的洗涤水能够通过洗涤水供应管20供应到洗涤器30中。洗涤器30能够通过使排放气体与洗涤水发生气液接触而对排放气体中所包含的氮氧化物、硫氧化物、微细粉尘等进行去除，与此同时，第2氧化单元50能够通过向洗涤器30的内部喷射作为第2氧化剂的包含过渡金属氢氧化物的无机金属化合物与包含亚砜的有机化合物的混合物即氧化催化剂而对排放气体进行氧化并防止被氧化的排放气体重新还原的逆反应。此时，第2氧化单元50能够直接将第2氧化剂供应到洗涤器30的内部，也能够通过注入到洗涤水供应管20或储藏部60中而供应到洗涤器30中。排放气体和洗涤水以及氧化催化剂能够被安装在洗涤器30的第1接触部31中的混合器31a以及搅拌板31b混合，借此，能够在排放气体维持被氧化状态的情况下去除污染物质。去除污染物质之后的排放气体能够在借助于安装在第2接触部32中的液滴分离器32a去除水分粒子之后通过排气管34排出。
因为与排放气体发生接触而包含污染物质的洗涤水将通过洗涤水排出管33储藏到储藏部60中，而储藏在储藏部60中的洗涤水与氧化催化剂的混合液能够借助于从中和剂供应部70供应的中和剂中和至适当的pH值。被中和的洗涤水与氧化催化剂的混合液中的一部分能够通过循环管61循环到洗涤器30中，而剩余的一部分能够通过流动管63得到水处理。在循环管61与流动管63上分别安装有第1过滤单元62以及第2过滤单元81，从而能够对粒子较大的固态物质进行去除。
在第2过滤单元81中去除固态粒子之后的洗涤水将被供应到氧化催化剂分离单元82中并对氧化催化剂进行分离，而从洗涤水分离出的氧化催化剂能够通过单独的管路供应到第2氧化剂单元50或洗涤器30或储藏部60或洗涤水供应管20中重新使用。此外，已经去除氧化催化剂的洗涤水中不包含盐的洗涤水能够通过单独的管路供应到洗涤水供应管20或储藏部60或洗涤器30中。
已经去除氧化催化剂的洗涤水中包含盐的洗涤水能够通过流动管63供应至盐储藏罐83中并对固态的盐进行去除。在盐储藏罐83中去除固态盐之后的洗涤水能够在第1冷却单元84中借助于与海水的热交换而得到第1次冷却，此时，以液态溶解于洗涤水中的硫酸盐中的约30％能够以固态析出。所析出的硫酸盐将包含于洗涤水中被供应到分离单元85，而分离单元85能够将其分离成包含固态硫酸盐的洗涤水和不包含固态硫酸盐的洗涤水，其中包含固态硫酸盐的洗涤水能够被供应至过滤器单元88，而不包含固态硫酸盐的洗涤水能够被供应至第2冷却单元86。
第2冷却单元86能够将不包含固态硫酸盐的洗涤水通过与冷媒的热交换进行第2次冷却并追加析出硫酸盐，此时，洗涤水能够被冷却至低于第1冷却单元84的冷却温度的约0～10℃的温度。通过将洗涤水冷却至0～10℃，以液态溶解于洗涤水中的硫酸盐中的90％以上能够以固态析出，而以液态溶解的硝酸盐中的约30％能够以固态析出。通过第2冷却单元86之后的洗涤水将以包含所析出的硫酸盐以及硝酸盐的状态重新供应至分离单元85，而分离单元85能够对通过第1冷却单元84的洗涤水以及通过第2冷却单元86的洗涤水进行混合，并将包含固态硫酸盐以及硝酸盐的洗涤水供应至过滤器单元88。
过滤器单元88能够从洗涤水中分离出固态硫酸盐以及硝酸盐并排放到海中，而分离出固态硫酸盐以及硝酸盐之后的洗涤水，具体来讲是包含硫酸或液态硫酸盐以及硝酸或液态硝酸盐的洗涤水将被供应至储藏罐89中。因为是析出以液态溶解于洗涤水中的硫酸盐中的90％以上并排放到海中的状态，因此在储藏罐89中能够对硝酸或液态硝酸盐高浓度浓缩的洗涤水进行储藏。储藏在储藏罐89中的高浓度的硝酸盐能够在港口等位置进行处理，或在公海上以与洗涤水混合稀释的状态进行排放。
此外，在仅运行洗涤器30而仅去除硫氧化物的情况下，第1氧化单元40以及第2氧化单元50无需运行，通过排放气体管10的排放气体与通过洗涤水供应管20供应的清水或海水或清水与海水的混合水将在洗涤器30中发生气液接触。通过气液反应能够去除排放气体中所包含的硫氧化物，而去除硫氧化物之后的洗涤水能够通过洗涤水排出管33以及单独的流动管(未图示)排放到海中。
在上述内容中结合附图对适用本发明的实施例进行了说明，但是具有本发明所属技术领域之一般知识的人员应能够理解，本发明能够在不对其技术思想或必要特征进行变更的前提下以其他具体的形态实施。因此，在上述内容中记述的实施例在所有方面仅为示例性目的而非限定。
附图标记说明
1：排放气体污染物质减少装置；
10：排放气体管；
20：洗涤水供应管；
21：清水储藏罐；
30：洗涤器；
30a：喷嘴；
31：第1接触部；
31a：混合器；
31b：搅拌板；
32：第2接触部；
32a：液滴分离器；
32b：排气扇；
33：洗涤水排出管；
34：排气管；
40：第1氧化单元；
50：第2氧化单元；
60：储藏部；
61：循环管；
62：第1过滤单元；
63：流动管；
70：中和剂供应部；
71：传感器部；
72：控制部；
80：水处理单元；
81：第2过滤单元；
82：氧化催化剂分离单元；
82a：隔壁；
83：盐储藏罐；
84：第1冷却单元；
85：分离单元；
86：第2冷却单元；
87：冷却器；
88：过滤器单元；
89：储藏罐。

Claims (9)

1.一种排放气体污染物质减少装置，其特征在于，包括：
排放气体管，用于供应搭载于海洋结构体中的燃烧机构的排放气体；
洗涤水供应管，用于供应洗涤水；
洗涤器，与上述排放气体管以及上述洗涤水供应管连接，在内部安装有用于向从上述排放气体管供应过来的上述排放气体喷射上述洗涤水的喷嘴；
第1氧化单元，通过将第1氧化剂喷射到上述排放气体管而对上述排放气体进行第1次氧化；
第2氧化单元，通过将作为第2氧化剂的包含过渡元素氢氧化物的无机金属化合物与包含亚砜的有机化合物的混合物即氧化催化剂喷射到上述洗涤器的内部而对上述排放气体进行第2次氧化并防止逆反应；以及
水处理单元，用于对从上述洗涤器排出的上述洗涤水与上述氧化催化剂的混合液中的盐进行去除，并将上述洗涤水以及上述氧化催化剂再循环到上述洗涤器，
上述水处理单元包括：
氧化催化剂分离单元，接收上述混合液的供应并利用比重差异将其分离成上述氧化催化剂以及包含盐的洗涤水；
第1冷却单元，接收上述包含盐的洗涤水的供应并通过进行第1次冷却而析出硫酸盐；以及
过滤器单元，通过连接到上述第1冷却单元的后端而从上述包含盐的洗涤水中分离出固态硫酸盐。
2.根据权利要求1所述的排放气体污染物质减少装置，其特征在于：
上述过渡金属氢氧化物被担载到硅纳米粒子。
3.根据权利要求2所述的排放气体污染物质减少装置，其特征在于：
上述硅纳米粒子以及上述过渡金属氢氧化物以浮游在包含亚砜的有机化合物与水的混合物中的形态存在。
4.根据权利要求1所述的排放气体污染物质减少装置，其特征在于：
上述过渡金属氢氧化物，包含从钴Co、镍Ni、铜Cu、铁Fe、锰Mn、铬Cr、铑Rh、钌Ru、钼Mo、锇Os、铂Pt、钨W、锌Zn、钒V、钛Ti、锆Zr、钯Pd、铱Ir中选择的一种以上的金属。
5.根据权利要求1所述的排放气体污染物质减少装置，其特征在于，还包括：
储藏部，用于对从上述洗涤器排出的上述洗涤水以及上述氧化催化剂进行储藏；以及，
循环管，通过对上述储藏部与上述洗涤水供应管之间进行连接而使得上述洗涤水以及上述氧化催化剂再循环。
6.根据权利要求1所述的排放气体污染物质减少装置，其特征在于：
上述水处理单元，还包括：
分离单元，通过安装在上述第1冷却单元与上述过滤器单元之间而利用比重差异分离出上述不包含固态硫酸盐的洗涤水；以及，
第2冷却单元，通过将利用上述分离单元分离出的上述不包含固态硫酸盐的洗涤水第2次冷却至低于上述第1冷却单元的温度而析出硫酸盐。
7.根据权利要求6所述的排放气体污染物质减少装置，其特征在于：
通过上述第2冷却单元之后的洗涤水，被重新供应至上述分离单元。
8.根据权利要求1所述的排放气体污染物质减少装置，其特征在于：
上述洗涤器，包括：
第1接触部，上部与上述排放气体管连通，沿着上述排放气体的流动方向安装有至少一个用于对上述排放气体和上述洗涤水以及上述氧化催化剂进行混合的搅拌板以及混合器；以及，
第2接触部，与上述第1接触部连通并构成折曲部，安装有通过与上述排放气体接触而对水分粒子进行凝缩的液滴分离器。
9.根据权利要求8所述的排放气体污染物质减少装置，其特征在于：
上述洗涤器，还包括：
排气扇，安装于上述液滴分离器的上端，用于将上述排放气体排出到外部。
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