NO329851B1 - Fremgangsmate og anlegg for a rense eksos fra dieselmotorer - Google Patents

Fremgangsmate og anlegg for a rense eksos fra dieselmotorer Download PDF

Info

Publication number
NO329851B1
NO329851B1 NO20083628A NO20083628A NO329851B1 NO 329851 B1 NO329851 B1 NO 329851B1 NO 20083628 A NO20083628 A NO 20083628A NO 20083628 A NO20083628 A NO 20083628A NO 329851 B1 NO329851 B1 NO 329851B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
exhaust gas
diesel engine
gas
line
nox
Prior art date
Application number
NO20083628A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20083628L (no
Inventor
Tor Christensen
Henrik Fleischer
Knut Borseth
Original Assignee
Sargas As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sargas As filed Critical Sargas As
Priority to NO20083628A priority Critical patent/NO329851B1/no
Priority to PCT/EP2009/060816 priority patent/WO2010020684A1/en
Publication of NO20083628L publication Critical patent/NO20083628L/no
Publication of NO329851B1 publication Critical patent/NO329851B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/004Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 specially adapted for marine propulsion, i.e. for receiving simultaneously engine exhaust gases and engine cooling water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2340/00Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • F01N2340/06Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04Sulfur or sulfur oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

En fremgangsmåte og et anlegg for rensing av eksosgass fra en marinedieselmotor, omfattende en dieselmotor og en kompressor for kompresjon av luft for introduksjon inn i motoren, hvor kompressoren blir drevet av en turboekspander som blir drevet av eksosgass fra dieselmotoren, hvori eksosgassen som forlater dieselmotoren blir renset i en enhet for fjerning av NOX og en enhet for fjerning av SOX før eksosgassen blir ekspandert i turboekspanderen, blir beskrevet.

Description

Oppfinnelsens felt
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et anlegg for rensing av eksosgass fra en dieselmotor. Mer spesielt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og et anlegg for fjerning av eller betydelig reduksjon av partikler, SOx, NOx og eventuelt CO2fra eksosgassen fra dieselmotorer, slik som marine dieselmotorer.
Bakgrunn for oppfinnelsen
Marine dieselmotorer er store utslippkilder for SOx, NOx, partikler og CO2. Utslipp av SOx og NOx er av stor bekymring for industrien.
SOx (hovedsakelig SO2, noe SO3) stammer fra forbrenningen av svovelholdige forbindelser i brenseloljen. Typisk er tunge brenseloljer foretrukket på grunn av lavere kostnader. Tunge brenseloljer inneholder de største mengdene svovelforbindelser (typisk 4,5 vekt% eller mer) og forårsaker derfor de største utslippene av SOx. Nye regulering kan kreve anvendelsen av brenselolje med lavere svovelinnhold, typisk under 1, vekt%. Slike brenseloljer vil koste omkring 10 til 15% mer. Selv med denne forbedrede brenseloljen vil eksosgassen inneholde flere hundre ppm SOx på volumbasis.
Til sammenligning vil en eksosgass fra kullfyring med en passende sorbent tilsatt til forbrenneren inneholde godt under 20 ppm SOx.
Kravene om å benytte lavsvovel brenselolje betyr at det vil bli et øket behov for denne brenseloljen, og en tilsvarende reduksjon i behovet for brenselolje med høyt svovelinnhold. Brenselolje med høyt svovelinnhold kan derfor bli relativt mindre kostbar og de økonomiske fordelene ved bruk av slik olje kan øke med tiden.
Anvendelse av olje med lavt svovelinnhold vil ytterligere kreve modifikasjoner i anvendelsen av additiver for å redusere slitasje i sylinderforingen.
Som et alternativ til brenseloljer med lavt svovelinnhold, kan skip ha rensesystemer for eksosgassen som fanger SOx.
Miljømessige effekter av SOx omfatter redusert sikt på grunn av fine partikler som sprer og absorberer lyset. SOx akselererer metallkorrosjon og forårsaker skader på bygningsmaterialer. Gassen forårsaker også sur nødbør og skade på vegetasjon. Selv om det er vanskelig å måle, er der indikasjoner på at SOx kan forårsake midlertidig pustebesvær og redusert lungefunksjon hos mennesker. Alle påkrevde reduksjoner i SOx utslipp blir drevet av slike miljøhensyn.
NOx (hovedsakelig NO, noe NO2) stammer fra brenselet (brensel-NOx) of fra reaksjoner mellom nitrogen og oksygen i forbrenningsprosessen (termisk NOx). Marine diesmotorer slipper typisk ut omkring 8 g/kWh NOx. Dette tilsvarr flere hundre ppm NOx i brenselgassen på volumbasis. Noen miljømessig begrensede områder kan kreve sterkt reduserte NOx utslipp, kanskje 2 til 3 g/kWh. Dette tilsvarer til eksosgassNOx konsentrasjoner i hundre ppm området på volumbasis.
Til sammenligning slipper gassturbiner ut typisk mindre enn 25 ppm NOx på volumbasis. Krav ned til 5 ppm har blitt sett for noen områder for gassturbiner.
NOx reagerer med oksygen i nærvær av flyktige organiske forbindelser og sollys for å danne ozon ved bakkenivå. NOx akselererer også skade på materialer og kan absorbere synlig lys og således redusere sikten. Gassen påvirker vegetasjon. I kystområder kan den gi opphav til konkurranse mellom plantearter, føre til eksplosiv algevekst og oksygenreduksjon. Fiskedød i oppdrettsanlegg for fisk på grunn av NOx har blitt rapportert. På land kan NOx redusere noen avlinger. Mulige helseeffekter omfatter endringer i lungefunksjon hos mennesker med respiratoriske sykdommer.
Selv om det i dag er til mindre bekymring enn SOx of NOx, kan partikkelmateriale fra marine dieselmotorer være ansvarlig for resusert sikt. Det kan forårsake skade på materialer. Det kan også sette seg på bladoverflater og redusere fotosyntesen.
EP 1 795 721 A1 beskriver en partikkelfelle for å fjerne partikkelformig materiale anordnet mellom eksosmanifoilen og turbinen av turboen på en dieselmotor. US 4.335.684 beskriver en enhet for fjerning av aske som er anordnet mellom eksosmanifoilen og turbinen på en turbo på en dieselmotor. Ingen av publikasjonenen beskriver fjerning av SOx eller NOx.
US 2008/0022667 og US 6.058.700 beskriver begge anordninger for rensing av eksosgass fra motorer ved fjerning eller reduksjon av SOx og NOx. Hovedfokus i begge publikasjonene er kontrollsystemer for overvåkning av utslipp av nevnte gasser og kontrollsystemene for å redusere emisjonen.
Fremgangsmåter for fjerning av NOx og SOx er velkjente i teknikken, se for eksempel de følgende oversiktsartiklene av Joseph A. MacDonald i Energy Tech Magazine: "Power Plant Emissions Controls: SO2removal technologies & systems", http://www.energy-tech.com/index.cfm?PagelD=108&c2e=236&e2e=0&rs=0&artid=543, "Power Plant Emissions Controls NOxreduction technologies & systems", http://www.energy-tech.com/index.cfm?PagelD=108&c2e=236&e2e=0&rs=0&artid=466, og "Combined SO2/NOXremoval processes yield lower costs, no waste, salable by-products", http://www.energypubs.com/index.cfm?PagelD=108&c2e=236&e2e=0&rs=0&ar tid=569. C02fra marine dieselmotorer er en av hovedbidragsyterne til dagens økning i atmosfærisk C02og således muligens til global oppvarming. En kosteffektiv reduksjon av utslippet av CO2fra marine dieselmotorer ville derfor være et verdifullt bidrag til den påkrevde reduksjonen i CO2utslipp. Innfanget CO2kan fortettes til væske og bli lagret ombord. Typiske lagringsbetingelser er omkring - 50 °C og 7 barg på beholder med diameter på opp til 10 meter. CO2har økende Verdi for øket oljeutvinning.
Oppsummering av oppfinnelsen
Ifølge et første aspekt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for rensing av eksosgass fra en marin dieselmaskin omfattende en dieselmotor og en kompressor for kompresjon av luft for introduksjon inn i motoren, hvor kompressoren blir drevet av en turboekspander drevet av eksosgass fra dieselmotoren, hvori eksosgassen som forlater dieselmotoren blir renset i en enhet for fjerning av NOx og en enhet for fjerning av SOx før eksosgassen blir ekspandert i turboekspanderen.
Ifølge et andre aspekt, angår foreliggende oppfinnelse en marindiesel-installasjon omfattende en dieselmaskin omfattende en dieselmotorog en kompressor for kompresjon av luft for introduksjon inn i motoren, hvor kompressoren blir drevet av en turboekspander drevet av eksosgass fra dieselmotoren, hvori installasjonen ytterligere omfatter en enhet for fjerning av SOx og en enhet for fjerning av NOx mellom eksosmanifoilen på dieselmotoren og turboekspanderen.
Kort beskrivelse av figurene
Figur 1 er en forenklet fremstilling av en marinedieselinstallasjon ifølge kjent teknikk, Figur 2 er en forenklet fremstilling av en første utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, Figur 3 er en forenklet fremstilling av en andre utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, Figur 4 er en forenklet fremstilling av en tredje utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, Figur 5 er en forenklet fremstilling av en fjerde utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, og Figur 6 er en forenklet fremstilling av en femte utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.
Detaljert beskrivelse av foreliggende oppfinnelse
Figur 1 er en skjematisk fremstilling av en marinedieselmotor installasjon om bord på et skip. Installasjonen omfatter en dieselmotor 1, som mottar luft for forbrenning gjennom et luftinnløp 2, og en væskeformig brensel gjennom en primær brensellinje 3. Luften blir komprimert i en luftkompressor 4, typisk til et trykk fra 2 til 3 bar. Den komprimerte luften blir normalt avkjølt ved hjelp av en intercooler 5 før luften blir introdusert inn i dieselmotoren 1.
Eksosgassen blir trukket ut fra dieselmotoren, typisk ved et trykk fra 3 til 5 bar, gjennom en eksosmanifoil 6 og blir introdusert inn i en turboekspander 8 hvor
eksosgassen blir ekspandert til et trykk nær 1 bar, og blir trukket ut gjennom en eksoslinje 10 og frigitt til atmosfæren. Luftkompressoren 4 og turboekspanderen 8 er fortrinnsvis anordnet på en felles aksling slik at luftkompressoren blir drevet av turboekspanderen.
I tillegg, er det også fremskaffet en hovedaksling 11 for overføring av den mekaniske energien fra motoren, og kjølelinjer 12,12' for henholdsvis introduksjon og uttak av kjølevann.
Figur 2 illustrerer en første utførelsesform av foreliggende oppfinnelse hvor midler for rensing av eksosgassen er fremskaffet mellom eksosmanifoilen 6 og turboekspanderen 8.
Ifølge utførelsesformen i figur 2, blir eksosgassen som forlater manifoilen 6 introdusert inn i et filter 20 for å fjerne eller betydelig redusere mengden av partikler i eksosgassen. Filteret 20 kan være av høytemperatur metall kassett type med automatisk online pulsering for fjerning av partikler.
Den filtrerte luften fra filteret 20 blir introdusert inn i en NOx reduksjonsenhet 21. NOx reduksjonsenheten 21 illustrert er en selektivt katalytisk reduksjonsenhet ( SCR), inn i hvilken NO3blir introdusert gjennom en NH3linje 22. NOx og NH3reagerer med vanndamp og oksygen som er til stede i eksosgassen ifølge de følgende ligningene:
for å gi vann og nitrogengass.
SCR er velkjent og blir vidt benyttet for å fjerne NOx fra forbrenningsgasser. Avhengig av katalysatoren, opererer SCR i temperaturområdet fra 300 til 400 °C. Imidlertid er anvendelsen av en trykksatt SCR ikke vanlig selv om det gir betydelige fordeler både med respekt på krav til volum og effektivitet. Som et alternativ til SCR kan NO-innholdet i NOx bli oksidert til NO2 som er mer vannoppløselig enn NO. N02 kan så bli fjernet i nedstrøms skrubbeutstyr.
Fra SCR enheten 21 blir forbrenningsgassen med redusert NOx, avkjølt i en varmeveksler 23 og deretter renset i en skrubber 24 hvor forbrenningsgassen blir vasket ved motstrøm til et SOx solvent, slik som vann i en kontaktseksjon 25 i skrubberen. Solventen blir oppsamlet i bunnen av skrubberen og blir trukket ut gjennom en linje 26. Solventen i linje 26 blir splittet mellom en solvent utløpslinje 27 hvor solventen blir fjernet for deponering, eller regenerering, og resirkulering via en pumpe 28. Den resirkulerte solventen blir avkjølt i en kjøler 30 og introdusert inn i skrubberen gjennom en linje 31. Makeup solvent for å erstatte volumet som er fjernet gjennom line 27, blir introdusert gjennom en linje 29.
Den skrubbede forbrenningsgassen blir trukket ut fra toppen av skrubberen gjennom en linje 33 for renset forbrenningsgass.
Gassen i linje 33 blir igjen oppvarmet mot gass fra SCR enheten 21, i varmeveksleren 23 før gassen blir ekspandert over turboekspanderen 8 og frigitt gjennom eksoslinjen 10. aug.
Den første utførelsesformen er kompakt og effektiv. Ved å anordne skrubberen 24 nedstrøms for SCR enheten 21, blir en uønsket slipp av NH3til atmosfæren unngått. Noe ammoniumsulfat kan, imidlertid, bli dannet som fine partikler i varmeveksleren 23.
Figur 3 illustrerer en alternativ utførelsesform hvor SOx blir fjernet fra eksosgassen før fjerning av NOx. Kun trekkene som skiller denne utførelsesformen fra utførelsesformen i figur 2 er beskrevet i detalj.
I denne utførelsesformen blir gassen som forlater filteret 20 avkjølt i varmeveksleren 23 og introdusert inn i skrubberen 25. Den skrubbede gassen blir så igjen oppvarmet i varmeveksleren før introduksjon inn i SCR enheten 21.
Solventen benyttet i skrubberen er fortrinnsvis vann eller en alkalisk vånding oppløsning, slik som oppslemminger av CaC03eller CaO, og oppløsninger av ammoniakk, natriumhydroksid, kaliumhydroksid, eller magnesiumhydroksid, eller sjøvann. Dersom det er miljømessig akseptert, kan den benyttede absorbenten bli sluppet ut i sjøen. Hvis ikke, blir utfelte svovelforbindelser oppsamlet og deponert, og den gjenværende absorbenten kan bli resirkulert etter å ha bli tilsatt absorberingsmiddel for å erstattemengden som er fjernet på grunn av reaksjonen med svovel.
Denne andre utførelsesformen er også kompakt og effektiv. Ved å anordne skrubberen 24 oppstrøms for SCR enheten 21, kan det bli slipp av NH3 til atmosfæren. Denne løsningen gir meget rene arbeidsbetingelser for SCR og dannelsen av ammoniumsulfat blir således unngått.
Anvendelsen av sjøvann som en solvent for SOx skrubbing kan være foretrukket om bord på et skip dersom det er tillatt å frigi det brukte solventen i sjøen. Anvendelsen av sjøvann krever imidlertid et ytterligere vasketrinn for å fjerne eventuelt salt som er til stede i gassen som forlater skrubberen. Figur 4 illustrerer et alternativ for implementering av et slikt vasketrinn i et anlegg ifølge figur 2. Figur 4 illustrerer en vannskrubber 40 anordnet på toppen av skrubberen 24. Gassen som forlater skrubberen 24 blir introdusert inn i vannskrubberen 40 gjennom en linje 41. Gassen som kommer inn i vannskrubberen blir vasket ved motstrøms strømning til vann i en kontaktseksjon 44. Vann blir introdusert gjennom en vannlinje 42. Vann som forlater kontaktseksjonen blir oppsamlet i bunnen av vannvaskeren og blir fjernet gjennom linje 43 og blir resirkulert tilbake inni vannvaskeren ved hjelp av en pumpe 45. En forhåndsbestemt mengde av vannet i linje 43 blir trukket ut gjennom en line 47 for brukt vann og blir erstattet av make up vann i en make up linje 46. Den rensede eksosgassen blir trukket ut fra kontaktseksjonen 44 i linje 33, som beskrevet med referanse til figur 2. En demister 48 er fortrinnsvis anordnet på toppen av vannvasken for å redusere eller fjerne vanndråper i gassen som forlater kontaktseksjonen før den blir trukket ut gjennom linje 33.
Figur 5 illustrerer en fjerde utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, Denne utførelsesformen er en ytterligere utvikling av utførelsesformen i figur 3, hvor et vasketrinn er introdusert for gassen som forlater SCR enheten 21 i en linje 50. Gassen i linje 50 blir avkjølt i en varmeveksler 51 før den blir introdusert inn i en vaskeenhet 52 hvor gassen blir skrubbet ved motstrøms strømning mot vann i en kontaktseksjon 53. Vann blir introdusert på toppen av kontaktseksjonen 53 gjennom en vannlinje 54. Vannet blir samlet i bunnen av vaskeenheten og blir trukket ut gjennom en linje 55, og resirkulert inn i linje 54 av en pumpe 56. An kjøler 57 er fortrinnsvis anordnet i linje 54 for å kjøle vannet. EN del av vannet i linje 55 blir trukket ut gjennom en avfallsvannlinje 58 og blir erstattet av vann som blir introdusert gjennom en makeup vannlijne 59. Den vaskede gassen blir trukket ut fra vaskeenheten gjennom en linje 60 og blir igjen oppvarmet i varmeveksleren 51 før den blir introdusert inn i turboekspanderen 8. En demister 61 er fortrinnsvis anordnet på toppen av vaskeenheten for å fjerne dråper fra gassen.
Driftsbetingelsene for SCR er meget gode ettersom gassen er renset både før støv og SOx, som i utførelsesformen ifølge figur 3. Følgelig er der ingen dannelse av ammoniumsulfat. I tillegg, fjerner, eller betydelig redusrerdet ytterligere trinnet slipp av NH3til atmosfæren.
Figur 6 er en skjematisk skisse av et kombinert anlegg 100 for NOx/SOx fjerning og C02innfanging. Eksosgass trukket ut fra dieselmotoren 1 i manifoilen 6 blir filtrert i et filter 20 som ovenfor. Den filtrerte eksosgassen blir så avkjølt i en kjøler 101 for den blir introdusert i en kompressor 102 og komprimert til et trykk på 10 til 25 bar. Luft blir introdusert inn i en luftkompressor 104 gjennom et luftinnløp 103, og blir også komprimert til et trykk tilsvarende til trykket av eksosgassen. Begge kompresjoner er fortrinnsvis flertrinns prosesser med kjøling, som indikert i figuren mellom trinnene.
Den komprimerte luften og eksosgassen blir kombinert i linje 105 og blir introdusert inn i et forbrenningskammer 106 som en oksygeninneholdende gass for forbrenning av trykksatt diesel brennstoff som blir introdusert i forbrenningskammeret 106 gjennom en ytterligere brenselslinje 107. I forbrenningskammert 106 blir brenselet forbrent under et trykk tilsvarende til trykket i den innkommende oksygeninneholdende gassen, dvs. 10 til 25 bar, under dannelse av damp i dampspiraler 108 anordnet i forbrenningskammeret.
Dampen generert i dampspiralene blir trukket ut gjennom en damplinje 109 og blir ekspandert i en turbin 110 for å produsere elektrisk kraft i en generator 111. En damplinje 112 kan også være anordnet for å levere damp til andre dampforbrukende prosesser inn i anlegget for å gi energi til integrering av totalprosessen.
Etter ekspansjon i turbinen 110 blir den ekspanderte dampen kondensert i den kondenser 113 før kondensatet blir returnert til dampspiralene 108 via linje 113 og høytrykkspumpe 114.
Forbrenningsgassen dannet ved forbrenningen i forbrenningskammeret 106 blir trukket ut fra forbrenningskammeret og filtrert gjennom et filter 115 før den blir introdusert inn i en SCR enhet 116 for å fjerne NOx ved reaksjon med NH3introdusert gjennom en ammoniakklinje 117, som beskrevet ovenfor. Eksosgassen som forlater SCR enheten 16 blir avkjølt i en varmeveksler 118 før den blir introdusert inni en venturiskrubber 119 hvor eksosgassen blir skrubbet av en solvent for å fjerne SOx. Solventen er fortrinnsvis en av solventene som beskrevet med referanse til SCR enheten 21 ovenfor slik som kalsiumkarbonat.
Eksosgassen som forlater venturiskrubberen blir igjen avkjølt ved introduksjon inn i et nedre kammer 120' i en direkte kontakt varmeveksler 120 hvor gassen blir avkjølt ved direkte kontakt med vann i en kontaktseksjon. Den avkjølte gassen fra direktekontakt varmeveksleren 120 blir introdusert inn i bunnen av en absorber 121, hvor CO2blir absorbert av en væskeabsorbent ved motstrøms strømning gjennom en kontaktsone i absorberen. Den ikke-absorberte eksosgassen blir trukket ut av absorberen 121 og introdusert inn i en øvre seksjon 120" av den direktekontakt varmeveksleren 120 hvor gassen blir varmet mot sirkulerende vann.
Vann blir sirkulert inn i direktekontakt varmeveksleren ved hjelp av en pumpe 123 som pumper vann gjennom en linje 124. Vannet i linjen 124 blir introdusert ved toppen av det øvre kammeret 120" og strømmer motstrøms for gassen som strømmer oppover inn i en kontaktsone i det øvre kammeret. Vannet fra kontaktsonen blir samlet opp ved bunnen av det øvre kammeret og overført til toppen av den nedre kammeret 120' gjennom en linje 125.1 det nedre kammeret blir gassen fra venturiskrubberen avkjølt med vann ved motstrøms strømning i en kontaktsone deri. Vannet som forlater kontaktsonen blir oppsamlet ved bunnen av det nedre kammeret og introdusert inn i pumpen 123 for å bli resirkulert.
Den CO2utarmede og delvis oppvarmede gassen blir trukket ut fra toppseksjonen 120" gjennom en linje 126 og blir oppvarmet i varmeveksleren 118 før den blir ekspandert over en turbin 127 som driver en generator 128 for å produsere elektrisitet. Den ekspanderte gassen fra turbinen 127 som har et trykk nær trykket til eksosgassen som opprinnelig forlater dieselmotoren 1, blir oppvarmet igjen i varmeveksleren 101, før at gassen blir introdusert som drivgass inn i turboekspanderen 8 og blir frigitt som renset eksosgass gjennom linje 10.
Absorbenten oppsamlet ved bunnen av absorberen 121 som er rik i CO2blir trukket ut fra absorberen i en linje 130 og blir flashet i et flash ka r 131, til et trykk lavere enn absorberens 121 driftstrykk, for å flashe av og redusere nivået av oksygen i absorberen og således endelig i C02-fraksjonen som blir isolert senere. Gassen som blir strippet av den rike absorbenten og som omfatter hovedsakelig oksygen og en mindre mengde H20 og CO2, blir ventilert til atmosfæren gjennom en ventilasjonslinje 132. Væskefasen fra flashkaret blir introdusert til en regeneratorkolonne 133 hvor absorbenten blir strippet ved motstrøms strømning av damp i en kontaktsone. Dampen for stripping av absorbenten blir generert i en reboiler 134 ved oppvarming av en del av strippet absorbent som blir samlet ved bunnen av regeneratorkolonnen 133. Strippet og arm absorbent blir resirkulert fra bunnen av regenereringskolonnen 133 og blir introdusert ved toppen av absorberen 121.
Absorbenten som blir benyttet i absorber / regenerator kretsen for innfanging av CO2er fortrinnsvis en vandig absorbent. Ved høyt trykk kan selv vann bli benyttet som absorbenten, men den mest foretrukne absorbenten er en vandig karbonatoppløsning. Aminer som er vanlig benyttet for innfanging av CO2kan ikke benyttes på grunn av et for høyt partialtrykk av oksygen i gassen som skal behandles, noe som fører til degradering av aminer.
CO2som er strippet for absorbent i regenereringskolonnen blir trukket ut gjennom en linje 135, delvis kondensert i en kjøler 136 og flashet i en flashtank 137 for å fjerne vann før gassfasen fra flashtanken blir komprimert ved hjelp av en kompressor 139 drevet av en motor 140, for å gi CO2som blir trukket ut gjennom en CO2 linje 141 for ytterligere behandling og deponering. Væskefasen formet i flashtanken 137 blir returnert inn i regenereringskolonnen gjennom en linje 138.
Anlegget beskrevet med referanse til figur 6 har et brennstofforbruk som er omkring 15% høyere enn dieselmotoren alene for å gi det samme kraftuttaket. Kostnadsreduksjonen ved å tillate at motoren blir kjørt på brennstoff med høyere svovelinnhold er imidlertid omkring 15%. Fordelene er således hovedsakelig forbundet med den totale reduksjonen i forurensing av omgivelsene og eventuelle avgifter og skatter som må betales til myndighetene for utslipp av NOx, SOx og CO2.
De ovenfor beskrevne prosessene for fjerning av SOx og NOx er introdusert mellom eksosmanifoilen og turboekspanderen. Følgelig blir SCR og skrubberen drevet ved et forhøyet trykk på typisk 3,5 til 5 bar, avhengig av karakteristikken av dieselmotoren og justeringen derav. Det høye trykket gjør det mulig å redusere størrelsen av SCR enheten og skrubberen og således de romlige krav og kostnadene derav, for gjøre rensemetoden og anlegget praktisk og økonomisk mulig å implementere om bord på et skip.
Rensingen som beskrevet ovenfor resulterer i et trykkfall på eksosgassen fra manifoilen til turboekspanderen med 0,5 til 1 bar. Trykkfallet kan bli kompensert i det minste delvis, ved at turboekspanderen blir mer effektiv over tid på grunn av at partikler er fjernet fra eksosgassen. Partikler kan redusere effektiviteten til turboekspanderen over tid. Alternativt, kan motorens ventiler justeres for å gi et svakt høyere trykk i eksosgassen som forlater dieselmotoren. En slik justering kan resultere i en mindre reduksjon i effekten fra motoren.
Tabellene nedenfor er simuleringseksempler
Tabell 1 er en sammenlikning av en marinedieselmotor ifølge kjent teknikk som beskrevet med referanse til figur 1 (eksempel 1) med utførelsesformen i figur 6 under forskjellige driftsbetingelser (eksempler 2 til 4).
Tabell 2 er en sammenligning av en marinedieselmotor ifølge den kjente teknikk (eksempel 5) med referanse til figur 1, mens eksemplene 6 til 8, er simuleringer av en utførelsesform ifølge figur 2. Verdiene gitt for eksemplene 6 til 8 vil, imidlertid gjelde også for utførelsesformen ifølge figur 3 som sekvensen av rensetrinnene deri er irrelevante for simuleringen.

Claims (3)

1. En fremgangsmåte for rensing av eksosgass fra en marinedieselmotor, omfattende en dieselmotor og en kompressor for kompresjon av luft for introduksjon inn i motoren, hvor kompressoren blir drevet av en turboekspander som blir drevet av eksosgass fra dieselmotoren, hvori eksosgassen som forlater dieselmotoren blir renset i en enhet for fjerning av NOx og en enhet for fjerning av SOx før eksosgassen blir ekspandert i turboekspanderen.
2. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor partiklene blir fjernet fra eksosgassen før gassen blir introdusert til enhetene for fjerning av NOx og SOx.
3. En marinedieselinstallasjon, omfattende en dieselmotor (1) og en kompressor (4) for komprimering av luft for introduksjon inn i motoren (1), hvor kompressoren (4) blir drevet av en turboekspander (8) drevet av eksosgass fra dieselmotoren (1),karakterisert vedat installasjonen ytterligere omfatter en enhet (24) for fjerning av SOx og en enhet (21) for fjerning av NOx mellom eksosmanifoilen (6) til dieselmotoren (1) og turboekspanderen (8).
NO20083628A 2008-08-22 2008-08-22 Fremgangsmate og anlegg for a rense eksos fra dieselmotorer NO329851B1 (no)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20083628A NO329851B1 (no) 2008-08-22 2008-08-22 Fremgangsmate og anlegg for a rense eksos fra dieselmotorer
PCT/EP2009/060816 WO2010020684A1 (en) 2008-08-22 2009-08-21 Method and plant for purification of exhaust from diesel engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20083628A NO329851B1 (no) 2008-08-22 2008-08-22 Fremgangsmate og anlegg for a rense eksos fra dieselmotorer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20083628L NO20083628L (no) 2010-02-23
NO329851B1 true NO329851B1 (no) 2011-01-10

Family

ID=41278625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20083628A NO329851B1 (no) 2008-08-22 2008-08-22 Fremgangsmate og anlegg for a rense eksos fra dieselmotorer

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO329851B1 (no)
WO (1) WO2010020684A1 (no)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO333145B1 (no) * 2010-10-28 2013-03-18 Sargas As Varmeintegrering i et CO2-fangstanlegg
WO2012066088A1 (en) * 2010-11-18 2012-05-24 A.P. Møller - Mærsk A/S A scrubbing system
FI124749B (fi) * 2011-02-23 2015-01-15 Wärtsilä Finland Oy Pesurisysteemi pakokaasujen käsittelemiseksi vesialuksessa ja menetelmä pakokaasujen käsittelemiseksi vesialuksen pesurisysteemisessä
JP2012207608A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Hitachi Zosen Corp 排ガス浄化方法および装置
DE102013012399A1 (de) * 2013-07-26 2015-01-29 Man Diesel & Turbo Se Verfahren zur Abgasnachbehandlung an einer Brennkraftmaschine und Brennkraftkraftmaschine
US9387438B2 (en) 2014-02-14 2016-07-12 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Modular system for reduction of sulphur oxides in exhaust
JP6207020B2 (ja) 2014-04-07 2017-10-04 臼井国際産業株式会社 高濃度に硫黄成分を含有する低質燃料を使用する船舶用ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置
DE102014007913A1 (de) * 2014-05-27 2015-12-03 Man Diesel & Turbo Se Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung
EP3638892B1 (en) * 2017-06-12 2021-06-30 3Nine AB Method and installation for the reduction of sulphur oxides in exhaust gas from marine diesel engines

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6301888B1 (en) * 1999-07-22 2001-10-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Low emission, diesel-cycle engine
US6951098B2 (en) * 2002-11-01 2005-10-04 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling temperature of an internal combustion engine exhaust gas aftertreatment device

Also Published As

Publication number Publication date
NO20083628L (no) 2010-02-23
WO2010020684A1 (en) 2010-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO329851B1 (no) Fremgangsmate og anlegg for a rense eksos fra dieselmotorer
CN104358627B (zh) 船舶柴油机NOx和SOx联合减排装置及控制方法
NO332159B1 (no) Fremgangsmate og anlegg for energieffektiv oppfanging og utskillelse av CO2 fra en gassfase
CA2816412C (en) Heat integration in co2 capture
CA2890484C (en) Cycle turbine engine power system
CN103261595B (zh) 使用重油以下的低质燃料的柴油发动机的排气气体净化装置
US20100018218A1 (en) Power plant with emissions recovery
CN204253221U (zh) 船舶柴油机NOx和SOx联合减排装置
CN103785289B (zh) 处理富含二氧化碳的烟道气的方法和烟道气处理系统
CN106823754B (zh) 一种水合物法连续捕集水泥窑烟气中co2的装备系统
WO2007012143A1 (en) Recovery of carbon dioxide from flue gases
JP2013533426A (ja) 炭素捕捉を有するジェットエンジン
EP1827656A1 (en) Method for removing and recovering co2 from an exhaust gas
JP4436068B2 (ja) 石炭ガス化プラント、および石炭ガス化方法、および石炭ガス化発電プラント、並びに石炭ガス化プラントの増設設備
GB2434330A (en) Removal of CO2 from flue gas
CN101482006A (zh) 用于油田的热电联产系统
RU2559467C2 (ru) Способ снижения выбросов со2 в потоке газообразных продуктов сгорания и промышленные установки для осуществления этого способа
WO2000057990A1 (en) Method for controlling the co2 content flue gas from thermal power plants and a thermal power plant using the method
CN116078138A (zh) 一种使用热钾碱法脱除烟气中二氧化碳的装置及其工艺
Li et al. Thermodynamic simulation of CO2 capture for an IGCC power plant using the calcium looping cycle
JP2014163365A (ja) 再循環排ガス浄化装置及び再循環排ガス浄化方法
WO2020124078A1 (en) Improved semi-closed cycle with turbo membrane o2 source
CN205700083U (zh) 一种船舶柴油机尾气脱硫脱硝联合处理装置
Aboudheir et al. Industrial design and optimization of CO2 capture, dehydration, and compression facilities
CN115875131B (zh) 低碳燃气轮机运行系统

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: CO2 CAPSOL AS, NO