CN210332285U - 一种船舶尾气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种船舶尾气处理装置，涉及一种船舶防污染技术。它解决了现有技术中船舶尾气难于处理的问题。本船舶尾气处理装置，包括氧化装置、脱硫脱硝塔、废液净化装置，装置之间具有联通路径，其特征在于，还包括利用尾气余热发电的温差发电装置、对压载水进行淡化的海水淡化装置，温差发电装置为电解装置供电，温差发电装置排出的冷却后的尾气通入到氧化装置，海水淡化装置产生的部分蒸汽与电解产生的氯气同时通入到氧化装置中，氧化装置排气管联通脱硫脱硝塔，脱硫脱硝塔及氧化装置的排排液管均联通废液净化装置。本实用新型既能利用柴油机尾气余热又能减少环境的污染，同时极大的减少了脱硫脱硝塔反应过程所需的海水量。

Description

一种船舶尾气处理装置

技术领域

本实用新型属于船舶技术领域，涉及一种船舶防污染技术，特别是一种船舶尾气处理装置。

背景技术

随着经济全球化的迅速，水路运输将是各国之间贸易最主要的方式。然而由于船舶柴油机燃烧的柴油品质较差，尾气中的有害气体及颗粒物较多。

根据国际海事组织(IMO)2014年统计数据显示，仅2012年穿用柴油机NOx排放量约为1900万吨，SOx排放量约为1024万吨，分别占全球NOx、SOx排放量的15％和13％。它们经大气循环迁移转化，在陆地、海洋和淡水生态系统产生沉积，导致生态系统衰退和海洋酸化，影响全球气候变化。尾气中NOx主要包括NO、NO2、N2O、N2O5等，其中NO占90％以上。NO在空气中容易氧化为NO2，会对人体的心脏和肺产生毒害作用。SOx中95％为SO2，SO3仅占5％。SO2对人体健康有直接的损害，并且也是酸雨的主要成因，对生态环境有严重影响。综上所述，控制船舶尾气NOx、SOx排放的关键是对NO和SO2进行脱除。

综上，本领域内缺乏一种高效节能、高效减排的船舶废气处理工艺系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种船舶尾气处理装置，本船舶尾气处理装置能够净化船舶尾气中的有害物质。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种船舶尾气处理装置，包括氧化装置、脱硫脱硝塔、废液净化装置，装置之间具有联通路径，还包括利用尾气余热发电的温差发电装置、对压载水进行淡化的海水淡化装置，温差发电装置为电解装置供电，电解装置电解海水淡化装置产生的NaCL溶液，电解产生的氢气储存到储存罐，温差发电装置排出的冷却后的尾气通入到氧化装置，海水淡化装置产生的部分蒸汽与电解产生的氯气同时通入到氧化装置中，氧化装置排气管联通脱硫脱硝塔，脱硫脱硝塔及氧化装置的排排液管均联通废液净化装置，电解装置排液管联通脱硫脱硝塔；还包括流体动能发电装置，流体动能发电装置利用从脱硫脱硝塔流出的Na2SO4、NaNO3、NaNO2、NaOH、NaCL组成的混合液发电。

一种船舶尾气处理装置，利用船舶尾气余热作为热源，利用海水淡化装置产生淡水作为冷源，进行温差发电，温差发电装置产生的电能用于为电解装置供电，海水淡化装置产生的NaCL溶液通入电解装置进行电解，电解产生的氢气储存到储存罐，温差发电装置排出的冷却后的尾气通入到氧化装置，将海水淡化装置产生的部分蒸汽与电解产生的氯气同时通入到氧化装置中，将尾气中的NO及SO2氧化为NO2和SO3；将尾气中的NO及SO2氧化为NO2和SO3；然后将含有少量HCL的NO2和SO3气体送到脱硫脱硝塔；使得从脱硫脱硝塔流出的Na2SO4、NaNO3、NaNO2、NaOH、NaCL组成的混合液流过流体动能发电装置发电，发出的电能为海水泵供电，海水泵为脱硫脱硝塔供水，将氧化过程产生的HCL和HCLO混合溶液及从流体动能发电装置出来的Na2SO4、NaNO3、NaNO2、NaOH、NaCL组成的混合液共同混合产生的混合液输送到废液净化装置中净化后排出，电解装置产生的NaOH溶液输送到脱硫脱硝塔中喷洒吸附氧化装置产生的NO2和SO3气体。

在上述的船舶尾气处理装置中，所述船舶尾气排气管上设置有静电除尘装置，所述静电除尘装置包括静电发生器、及静电吸附装置，所述静电吸附装置包括设置在尾气排气管上的吸附电极，所述吸附电极可滑动的设置在导流管内，所述导流管的一部分管段位于尾气排气管内，一部分管段位于吸尘管路内，导流管壁上设置有通气孔，所述电极外形为圆锥体，圆锥体上设置有螺旋导向叶片，圆锥体底面支撑有复位弹簧，所述导流管内壁上设置有导电电极，当复位弹簧收缩到一定长度时，吸附电极与导电电极分开；所述尾气排气管横置，所述吸尘管路位于尾气排气管下方，所述导流管竖直设置。

静电发生器将流过的尾气电离，使得害气体分子氧化或分解为离子，同时使得颗粒物成为带电的粒子，从通气孔进入到导流管内，吸附电极通过导电电极联通电源的一极，使得吸附电极带电从而吸附与其带有相反电荷的粒子，由于吸附电极为锥形且表面具有螺旋形的叶片使得其上吸附的粒子可被后续的气流向圆锥底部推送，同时气流对圆锥电极作用有推力使得其克服弹簧力沿导流管移动，从而使得颗粒物从而吸尘管路内的导流管段上的通气孔进入到吸尘管路，从而将这些颗粒物富集到集尘袋等地方进行处理，当吸附电极上积累较多的颗粒物时，在自身重力及气流的推力的作用下，当吸附电极继续压缩弹簧使得吸附电极与导电电极脱离时，吸附电极的电场消失使得对颗粒物的吸附力降低，从而便于颗粒物从吸附电极上脱离。

在上述的船舶尾气处理装置中，两个对峙静电吸附装置相对尾气排气管轴线对称的设置，两个静电吸附装置的吸附电极对峙，两个静电吸附装置上的导电电极分别连接电源正负两极，两个对峙静电吸附装置的导流管分别联通正负粒子吸尘管路，正负粒子吸尘管路内分别设置负正电极。两个对峙的具有相反电场的吸附电极之间电脉冲放电将尾气电离，使得有害气体分解，使得带电颗粒物附着到吸附电极，继而被气流吹到吸尘管路。

在上述的船舶尾气处理装置中，两个静电吸附装置的导流管端部联通，导流管上设置有通气孔。即使得两个对峙的吸附电极位于同一个管体内。

在上述的船舶尾气处理装置中，所述静电吸附装置的吸附电极为圆柱体，圆柱体的两端为可在导流管内滑动的活塞，所述导流管位于尾气管内的管段具有一端吸尘通孔段，所述吸尘通孔段上分布有吸尘通孔，所述吸尘通孔段的长度小于圆柱体的长度，所述导流管具有一段位于吸尘管路内的除尘通孔段，所述除尘通孔段具有除尘通孔，活塞与吸尘管路之间连接复位弹簧，所述导流管内壁设置有导电电极，当复位弹簧收缩时，吸附电极与导电电极分开，当复位弹簧伸长时，吸附电极与导电电极接触；所述复位弹簧为形状记忆合金弹簧，当温度高于形状记忆合金的高温相变温度时，复位弹簧伸长，当温度低于形状记忆合金的低温相变温度时，复位弹簧收缩。当尾气排气管内有高温尾气流过时，复位弹簧伸长从而使得吸附电极与导电电极连接，使得吸附电极的圆柱体段与吸尘通孔段对应，从而使得吸附电极产生电场吸附带电的颗粒物，活塞挡住圆柱体两端从而使颗粒物只富集到圆柱体上；当无高温尾气流过时，复位弹簧收缩使得吸附电极与导电电极脱离，使得圆柱体移动到吸尘管路内的除尘通孔段，然后可以给吸尘管路通以气流从而将圆柱体上附着的颗粒吹走。

在上述的船舶尾气处理装置中，所述导电电极为极性相反的两个，复位弹簧的伸缩实现吸附电极在两个导电电极之间的接触切换。从而使得吸附电极位于吸尘管路内时，产生与颗粒物极性相同的电场，从而对颗粒物产生斥力的作用，便于颗粒物的脱离。

在上述的船舶尾气处理装置中，与所述吸附电极对应的在吸尘管路上设置有电磁铁。通过电磁铁对吸附电极的吸引与释放从而实现对吸附电极在导流管内的移动，例如可根据排出尾气的情况控制吸附电极在吸尘管路与尾气排气管之间移动的时间，从而更好的控制对颗粒物的吸附或脱离。

与现有技术相比，本船舶尾气处理装置及处理方法具有以下优点：

整个工艺系统既能利用柴油机尾气余热又能减少环境的污染，节省了成本，同时极大的减少了脱硫脱硝塔反应过程所需的海水量，脱硫脱硝塔的建筑体积极大减小，节省了空间，减少了造价，同时脱硫脱硝塔产生的废液动能又能转化成电能循环利用，并且通过高温、高浓度盐溶液、电解、强酸等环境共同作用将压载水中所携带的外来物种消灭，保护了海洋的生态环境。整套工艺系统极大的降低了排污成本，保护了海洋环境，并且安装及结构相对简单。

附图说明

图1是系统各模块之间的连接关系示意图；

图2是静电除尘装置管段处的示意图；

图3是实施例二的示意图；

图4是实施例三的示意图。

图中，氧化装置1、脱硫脱硝塔2、废液净化装置3，温差发电装置4、海水淡化装置5，电解装置6，储存罐7，流体动能发电装置8，海水泵9，电离电极10，排气管11，吸尘管路12，导流管13，吸尘通孔131，除尘通孔132，端部弯折133，吸附电极14，螺旋导向叶片141，圆柱体段142，活塞143，复位弹簧15，导电电极16，第一导电电极161、第二导电电极162，电磁铁17。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，一种船舶尾气处理装置，本系统主要包括氧化装置1、脱硫脱硝塔2、废液净化装置3，装置之间具有联通路径，例如管路或电路，以便于各装置之间进行物料转移或能量转移从而构成一个系统。还包括利用尾气余热发电的温差发电装置4、对压载水进行淡化的海水淡化装置5，例如船舶上常用的蒸发式的海水淡化装置，温差发电装置发出来的电用于作为电解装置用电，目前温差发电用于尾气余热利用的装置较多，可根据实际的尾气量及温度情况选择适合的装置，电解装置6电解海水淡化装置产生的NaCL溶液，电解装置可采用较为成熟的海水电解制氯装置，电解产生的氢气储存到储存罐7，温差发电装置排出的冷却后的尾气通入到氧化装置，海水淡化装置产生的水蒸汽与电解装置产生的氯气同时通入到氧化装置中，使得氯气、水蒸气及尾气发生氧化反应，将尾气中的NO及SO2氧化为NO2和SO3；然后将含有少量HCL的NO2和SO3混合气体送到脱硫脱硝塔，脱硫脱硝塔及氧化装置的排液管均联通废液净化装置，电解装置排液管联通脱硫脱硝塔；还包括流体动能发电装置8，例如水轮机，流体动能发电装置利用从脱硫脱硝塔流出的Na2SO4、NaNO3、NaNO2、NaOH、NaCL组成的混合液流经水轮机发电。

一种船舶尾气处理装置的处理方法，利用船舶尾气余热作为热源，利用海水淡化装置产生淡水作为冷源，进行温差发电，温差发电装置产生的电能用于为电解装置供电，海水淡化装置产生的NaCL溶液通入电解装置进行电解，电解产生的氢气储存到储存罐，温差发电装置排出的冷却后的尾气通入到氧化装置；将海水淡化装置产生的部分蒸汽与电解产生的氯气同时通入到氧化装置中，将尾气中的NO及SO2氧化为NO2和SO3；并将NO2和SO3以及少量HCL组成的混合气体通入到脱硫脱硝塔中，海水泵为脱硫脱硝塔供水与电解装置产生的NaOH溶液输送到脱硫脱硝塔中喷洒吸附氧化装置产生的NO2和SO3气体，产生Na2SO4、NaNO3、NaNO2、NaOH、NaCL组成的混合液；使得从脱硫脱硝塔流出的Na2SO4、NaNO3、NaNO2、NaOH、NaCL组成的混合液流过流体动能发电装置发电，发出的电能为海水泵9供电，将氧化装置产生的HCL和HCLO混合溶液以及从流体动能发电装置出来的Na2SO4、NaNO3、NaNO2、NaOH、NaCL组成的混合液共同混合产生的混合液输送到废液净化装置中净化处理成符合排放标准的液体排入大海。

如图2所示，所述船舶尾气排气管上设置有低温等离子静电除尘装置，静电除尘装置可设置在尾气进入温差发电装置之前的管路上也可设置在温差发电装置与氧化装置之间的管路上，起到对尾气辅助净化的作用，低温等离子体技术是一项全新的柴油机排气后处理净化技术，通过对尾气的高压离,它能同时对柴油机的多种排放有害物进行净化；能将NOX、SOX、碳烟微粒、HC化合物等同步净化。

在反应装置中，电极产生直流电晕放电，并得到稳定流光电晕，使得NO和SO2氧化成NO2和SO3，HC也氧化成CO3和H2O。尾气中的微粒在等离子体作用下带上了电荷，变成了带电的粒子可以被电场吸附，从而做到船舶柴油机尾气脱硫脱硝除微粒一体化净化。为了加强氧化在尾气中通入湿空气，从而加强尾气的电离及氧化。

所述静电除尘装置包括静电发生器、及静电吸附装置，静电发生器为设置在尾气排气管内的可产生高压电场的电离电极10，以便于将尾气电离。

所述静电吸附装置包括设置在尾气排气管上的吸附电极14，所述吸附电极可滑动的设置在导流管13内，所述导流管的一部分管段位于尾气排气管11内，一部分管段位于吸尘管路12内，排气管内的导流管壁上朝向来流的方向设置有吸尘通孔131，吸尘管路内的导流管的管段上设置有除尘通孔132，所述电极外形为圆锥体，圆锥体上设置有螺旋导向叶片141，圆锥体底面支撑有复位弹簧15，所述导流管内壁上设置有导电电极16，当复位弹簧收缩到一定长度时，吸附电极的圆锥体底部边缘与导电电极分开；所述尾气排气管横置，所述吸尘管路位于尾气排气管下方，所述导流管竖直设置。导流管端部设置有朝向来流方向的端部弯折133，以便于气流进入导流管。所述导流管的个数可根据实际需要设置。

静电发生器将流过的尾气电离，使得害气体分子氧化或分解为离子，同时使得颗粒物成为带电的粒子，从通气孔进入到导流管内，吸附电极通过导电电极联通电源的一极，使得吸附电极带电从而吸附与其带有相反电荷的粒子，由于吸附电极为锥形且表面具有螺旋形的叶片使得其上吸附的粒子可被后续的气流向圆锥底部推送，同时气流对圆锥电极作用有推力使得其克服弹簧力沿导流管移动，从而使得颗粒物从而吸尘管路内的导流管段上的通气孔进入到吸尘管路，从而将这些颗粒物富集到集尘袋等地方进行处理，当吸附电极上积累较多的颗粒物时，在自身重力及气流的推力的作用下，当吸附电极继续压缩弹簧使得吸附电极与导电电极脱离时，吸附电极的电场消失使得对颗粒物的吸附力降低，从而便于颗粒物从吸附电极上脱离。

与所述吸附电极对应，在吸尘管路上设置有电磁铁17。通过电磁铁对吸附电极的吸引与释放从而实现对吸附电极在导流管内的移动，例如可根据排出尾气的情况控制吸附电极在吸尘管路与尾气排气管之间移动的时间，从而更好的控制对颗粒物的吸附或脱离。

实施例二

如图3所示，与上述实施例不同的是，在上述的船舶尾气处理装置中，两个对峙静电吸附装置相对尾气排气管轴线对称的设置，两个静电吸附装置的吸附电极对峙，两个静电吸附装置上的导电电极分别连接电源正负两极，两个对峙静电吸附装置的导流管分别联通正负粒子吸尘管路，正负粒子吸尘管路内分别设置负正电极。两个对峙的具有相反电场的吸附电极之间电脉冲放电将尾气电离，使得有害气体分解，使得带电颗粒物附着到吸附电极，继而被气流吹到吸尘管路。

进一步，本实施例采用的是两个静电吸附装置的导流管端部联通，导流管上设置有通气孔。即使得两个对峙的吸附电极位于同一个管体内。

进一步，所述复位弹簧采用双程形状记忆合金弹簧，随着吸附电极的不断放电自身温度会逐渐升高，当温度高于形状记忆合金的高温相变温度时，复位弹簧缩短，从而使得吸附电极向吸尘管路侧移动，使得吸附电极与导电电极脱离，使得导流管内积累的颗粒物进入到吸尘管路，当温度低于形状记忆合金的低温相变温度时，复位弹簧又使得吸附电极伸进尾气管路侧，使得吸附电极与导电电极电连接继续放电。

实施例三

如图4所示，在上述的船舶尾气处理装置中，所述静电吸附装置的吸附电极中间为圆柱体段142，圆柱体段的两端为可在导流管内滑动的活塞143，圆柱体段相对较细，使得其与导流管之间有一定的空间，以便存储吸附的颗粒物，所述导流管位于尾气管内的管段具有一端吸尘通孔段，所述吸尘通孔段上分布有吸尘通孔，以便颗粒物进入导流管，所述吸尘通孔段的长度小于圆柱体段的长度，所述导流管具有一段位于吸尘管路内的除尘通孔段，所述除尘通孔段具有除尘通孔，以便颗粒物排出导流管，活塞与吸尘管路之间连接复位弹簧，所述导流管内壁设置有导电电极，当复位弹簧收缩时，吸附电极与导电电极分开，当复位弹簧伸长时，吸附电极与导电电极接触；所述复位弹簧为双程形状记忆合金弹簧，当温度高于形状记忆合金的高温相变温度时，复位弹簧伸长，当温度低于形状记忆合金的低温相变温度时，复位弹簧收缩。当尾气排气管内有高温尾气流过时，复位弹簧伸长从而使得吸附电极与导电电极连接，使得吸附电极的圆柱体段段与吸尘通孔段对应，从而使得吸附电极产生电场吸附带电的颗粒物，活塞挡住圆柱体段两端从而使颗粒物只富集到圆柱体段上；当无高温尾气流过时，复位弹簧收缩使得吸附电极与导电电极脱离，使得圆柱体段移动到吸尘管路内的除尘通孔段，然后可以给吸尘管路通以气流从而将圆柱体段上附着的颗粒吹走，例如吸尘管路端部可以联通吸尘器或鼓风机，从而将颗粒物收集到集尘袋中，可利用吸附电极与导电电极的通断关系控制吸尘器或鼓风机的工作，例如当吸附电极与导电电极接触时，吸尘器或鼓风机停止工作，当吸附电极与导电电极脱离时，吸尘器或鼓风机工作，加快吸尘管路内的气流流动。

在上述的船舶尾气处理装置中，所述导电电极为极性相反的第一导电电极161、第二导电电极162，复位弹簧的伸缩实现吸附电极在两个导电电极之间的接触切换。从而使得吸附电极位于吸尘管路内时，产生与颗粒物极性相同的电场，从而对颗粒物产生斥力的作用，便于颗粒物的脱离。

尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种船舶尾气处理装置，包括氧化装置、脱硫脱硝塔、废液净化装置，装置之间具有联通路径，其特征在于，还包括利用尾气余热发电的温差发电装置、对压载水进行淡化的海水淡化装置，温差发电装置为电解装置供电，电解装置电解海水淡化装置产生的NaCL溶液，电解产生的氢气储存到储存罐，温差发电装置排出的冷却后的尾气通入到氧化装置，海水淡化装置产生的部分蒸汽与电解产生的氯气同时通入到氧化装置中，氧化装置排气管联通脱硫脱硝塔，脱硫脱硝塔及氧化装置的排排液管均联通废液净化装置，电解装置排液管联通脱硫脱硝塔；还包括流体动能发电装置，流体动能发电装置利用从脱硫脱硝塔流出的Na₂SO₄、NaNO₃、NaNO₂、NaOH、NaCL组成的混合液发电。

2.根据权利要求1所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述船舶尾气排气管上设置有静电除尘装置，所述静电除尘装置包括静电发生器、及静电吸附装置，所述静电吸附装置包括设置在尾气排气管上的吸附电极，所述吸附电极可滑动的设置在导流管内，所述导流管的一部分管段位于尾气排气管内，一部分管段位于吸尘管路内，导流管壁上设置有通气孔，所述电极外形为圆锥体，圆锥体上设置有螺旋导向叶片，圆锥体底面支撑有复位弹簧，所述导流管内壁上设置有导电电极，当复位弹簧收缩到一定长度时，吸附电极与导电电极分开；所述尾气排气管横置，所述吸尘管路位于尾气排气管下方，所述导流管竖直设置。

3.根据权利要求2所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，两个对峙静电吸附装置相对尾气排气管轴线对称的设置，两个静电吸附装置的吸附电极对峙，两个静电吸附装置上的导电电极分别连接电源正负两极，两个对峙静电吸附装置的导流管分别联通正负粒子吸尘管路，正负粒子吸尘管路内分别设置负正电极。

4.根据权利要求3所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，两个静电吸附装置的导流管端部联通，导流管上设置有通气孔。

5.根据权利要求3所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述复位弹簧为形状记忆合金弹簧，当温度高于形状记忆合金的高温相变温度时，复位弹簧伸长，当温度低于形状记忆合金的低温相变温度时，复位弹簧收缩。

6.根据权利要求2所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述静电吸附装置的吸附电极为圆柱体，圆柱体的两端为可在导流管内滑动的活塞，所述导流管位于尾气管内的管段具有一端吸尘通孔段，所述吸尘通孔段上分布有吸尘通孔，所述吸尘通孔段的长度小于圆柱体的长度，所述导流管具有一段位于吸尘管路内的除尘通孔段，所述除尘通孔段具有除尘通孔，活塞与吸尘管路之间连接复位弹簧，所述导流管内壁设置有导电电极，当复位弹簧收缩时，吸附电极与导电电极分开，当复位弹簧伸长时，吸附电极与导电电极接触；所述复位弹簧为形状记忆合金弹簧，当温度高于形状记忆合金的高温相变温度时，复位弹簧伸长，当温度低于形状记忆合金的低温相变温度时，复位弹簧收缩。

7.根据权利要求6所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，所述导电电极为极性相反的两个，复位弹簧的伸缩实现吸附电极在两个导电电极之间的接触切换。

8.根据权利要求6所述的船舶尾气处理装置，其特征在于，与所述吸附电极对应的在吸尘管路上设置有电磁铁。

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