TWI762502B - 排放減少系統和方法 - Google Patents

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Abstract

一種排放減少系統和方法，用於減少船的排出氣體中的排放物。該排放減少系統包括：用於捕獲船的排出氣體用於進行處理的排放捕獲系統；殼體；設置在所述殼體內的排放控制系統，該排放控制系統具有用於接收柴油引擎排出氣體的排出氣體入口和排出氣體出口。

Description

排放減少系統和方法
本發明關於可移動排放減少系統，且具體地，關於用於在停泊的航海船(或船舶)上運行的輔助柴油引擎的可移動空中(airborne)有毒排放物減少系統。
加利福尼亞州空氣資源委員會(“CARB”)已經通過了一項通常稱為“泊位(at-berth)”規定的法規，其目的是減少在加州港口停泊時集裝箱船，客船和冷凍貨船上柴油輔助引擎(auxiliary engines)的排放，該法規將加州港口定義為洛杉磯、長灘、奧克蘭、舊金山和惠寧的港口。其它司法轄區已經有了類似規定或者正在考慮採用類似規定。泊位規定為訪問受管制的港口的船舶運營商提供了兩個選擇，以減少輔助引擎的泊位排放：(1)關閉輔助引擎並將船舶連接到其他電力來源，最有可能是基於電網的岸電；或(2)使用實現等效減排的替代控制技術。
用於連接到替代電源的當前選項通常是麻煩和昂貴的，並且有時由於以下一個或多個原因而不可用：(i)船沒有被布線用於岸電；(ii)船公司不希望轉為岸電的費用；(iii)碼頭沒有可用岸上電源；或(iv)岸電受到過度壓力，無法滿 足額外的需求。
目前，幾乎沒有或沒有替代的控制技術可用來實現等效的減排。因此，存在對岸上電力連接的負擔得起的替代方案的需要。沒有這樣一個經濟的解決方案，一些船將無法在主要港口(諸如加利福尼亞州的那些)停泊，從而對託運人的業務產生不利影響。此外，受CARB泊位規定或其他類似的限制管制的港口也將受到不利影響：不但會因船舶不符合或無法符合限制或規定而失去業務，而且還會因吸引同樣不合法規的船舶停靠而擴大業務受阻。
提供了一種可移動排放減少系統，其允許停泊的船運行其輔助柴油引擎或引擎且排放減少。因此，排放減少系統能符合排放應用法規及/或限制，例如CARB法規或者其它類似的限制或法規。本發明為不能使用或者不選擇使用岸電(亦即，替代船舶動力等同物)的停泊航海船提供了替代岸電的高效、經濟和符合法規的選擇。此外，本發明還在船沒有調整用於岸電，而是希望以最小環境污染的方式工作的情況下非常有用。本發明直接連接至船的輔助柴油引擎的煙囪，且包括兩個主要部件：排放捕獲系統和排放控制系統。
在本發明的一個示例中，柴油引擎排出氣體被排放捕獲系統捕獲，該排放捕獲系統的一端附接至船的輔助柴油引擎的煙囪且在另一端附接至排放控制系統。排放捕獲系統包括可由伸縮吊架操作的伸縮管道。可選地，管道可以 是鉸接管道且可由鉸接吊架操作。
吊架可設置在卡車上或者可以是單獨的移動單元，從而其是可移動的，或者可選地可安裝在固定塔架上。接著，由排放捕獲系統捕獲的排出氣體進給至能夠控制排放的排放控制系統。排放控制系統被設置在安裝於底盤上的殼體內，允許底盤通過車輛(例如，牽引車)移動而與停泊的船並排，從而允許安裝和移除。排放控制系統具有用於接收柴油引擎排出氣體的排出氣體入口和用於排出清潔氣體的排出氣體出口。可選地，排放減少系統可安裝在與船並排浮動的駁船上，而不是在岸邊的車輛上。
進一步提供了一種方法，其允許停泊的船使用可選的控制技術來實現同等的排放減少。該方法包括以下步驟：將排放控制系統結合至可被牽引或浮動與停泊的船並排的可移動底盤或者駁船，並且連接至柴油引擎排出氣體出口；接著，排放捕獲系統附接至船舶排出氣體以捕獲船舶的柴油引擎排出氣體；接著，該捕獲系統提供排出氣體至排放控制系統，用於處理排出氣體並從設置在排放控制系統上的排出氣體出口排出符合法規的氣體。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於減少船的排出氣體中的排放物的排放減少系統，該排放減少系統包括：(a)用於捕獲船的排出氣體用於進行處理的排放捕獲系統；(b)殼體；(c)設置在所述殼體內的排放控制系統，該排放控制系統具有用於接收柴油引擎排出氣體的排出氣體入口和排出氣體出口。
可選地，所述排放控制系統安裝在底盤上。
可選地，所述排放控制系統安裝在駁船上。
可選地，所述排放捕獲系統包括管道和吊架，該吊架將該管道在所述船上方延伸以捕獲所述船的排出氣體。
可選地，所述排放控制系統包括排出氣體過濾系統。
可選地，所述排放控制系統包括低溫電漿二氧化碳減少系統。
可選地，所述排放控制系統包括藻類處理二氧化碳減少系統。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於使具有柴油引擎和排出氣體出口的船實現停泊排放物減少的方法，該方法包括以下步驟。
(a)在殼體內包括排放控制系統，所述殼體被尺寸設置成匹配在可移動底盤上或可被牽引與停泊的船並排的駁船上。
(b)通過排放捕獲系統將排放控制系統連接至船的柴油引擎排出氣體，其中排放捕獲系統捕獲船的柴油引擎排出氣體並將其輸送到排放控制系統，其中排出氣體通過排放控制系統以從排放控制系統的排出氣體出口排出符合法規的氣體。
可選地，所述排放控制系統和排放捕獲系統包括排放減少系統，且其中當船停泊時，排放減少系統在連接至船的柴油引擎的同時連續工作。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於減少來自船 的排出氣體中的排放物的排放減少系統，該排放減少系統包括以下系統。
(a)排放捕獲系統，其用於從船的排出煙囪捕獲船的排出氣體以進行處理，該排放減少系統包括安裝在伸縮吊架上的伸縮管道，該伸縮吊架用於將所述管道在船的排出煙囪上方移動以捕獲從排出煙囪所排放的排出氣體。
(b)設置在殼體內的排放控制系統，該排放控制系統具有用於接收柴油引擎排出氣體的排出氣體入口和排出氣體出口，以及用於通過將排出氣體中的一定水平(certain levels)的污染物去除而清潔氣體的處理系統。
通過參考圖式和以下說明，本發明的其它裝置、設備、系統、方法、特徵和優點將是明顯的。包括在本說明書中的所有的另外的這種系統、方法、特徵和優點都在本發明的範圍內，且由所附申請專利範圍保護。
100‧‧‧排放減少系統
102‧‧‧排放捕獲系統
103‧‧‧船的排出煙囪
104‧‧‧排放控制系統
105‧‧‧輔助柴油引擎
106‧‧‧管道
107‧‧‧船
108‧‧‧煙囪接頭
112‧‧‧吊架
116‧‧‧感應器
117‧‧‧注入端口
118‧‧‧吊桿或吊架
120‧‧‧殼體
122‧‧‧底盤
124‧‧‧牽引機
128‧‧‧儲存箱
130‧‧‧泵
132‧‧‧排出氣體入口
134‧‧‧再熱燃燒器
136‧‧‧風扇
138‧‧‧應用管道組件
140‧‧‧壓縮氣體送風
141‧‧‧乾燥吸附劑注入進給口
142‧‧‧過濾器殼體
144‧‧‧陶瓷過濾元件
148‧‧‧廢物獲取漏斗
150‧‧‧進入端口
152‧‧‧排出控制系統排出煙囪
154‧‧‧監測器
156‧‧‧空氣壓縮機
158‧‧‧燃料箱
160‧‧‧控制室
162‧‧‧引擎
164‧‧‧入口
168‧‧‧壓縮氣體歧管
170‧‧‧低水平
171‧‧‧出口
172‧‧‧漏斗螺旋鑽
174‧‧‧廢物排出口
178‧‧‧催化劑
180‧‧‧高水平
181‧‧‧灰層
206‧‧‧鉸接彎曲部
300‧‧‧吊架
302‧‧‧底盤
304‧‧‧操作室
306‧‧‧升降缸體
308‧‧‧伸縮臂
310‧‧‧吊鉤滑輪或其他伸展附件
314、324‧‧‧伸縮段
316、332‧‧‧第一伸縮段
318、334‧‧‧第二伸縮段
320、336‧‧‧第三伸縮段
322、338‧‧‧第四伸縮段
340‧‧‧連接件
1200、1400、1500‧‧‧圖表
1302、1304、1306、1402、1406、1408、1410‧‧‧線
1502‧‧‧源氣體
1504‧‧‧冷凝器
1506‧‧‧主反應器
1508‧‧‧膨脹室
1510‧‧‧隔板膨脹器
1512‧‧‧纖維素室
1514‧‧‧ESP
1516‧‧‧交換器
1518‧‧‧第二反應器
1520‧‧‧處理後氣體
1600‧‧‧示意圖
1700‧‧‧流程
通過參考圖式可更好地理解本發明。圖中的構件不按比例繪製，重點應放在示出本發明的原理上。
圖1是本發明的排放減少系統的流程圖。
圖2是本發明的排放減少系統的實施方式的一個示例的正視圖，其中排放控制系統安裝在移動牽引車上，且排放捕獲系統是伸縮吊架。
圖3是本發明所包括的排放捕獲系統的實施方式的一個示例的側視圖。
圖4是示出了伸展的吊架和排放控制系統的排放捕獲 系統的實施方式的一個示例的側視圖。
圖5是安裝在附接至牽引車的底盤上的本發明的排放控制系統的一個示例的側視圖，其中殼體被移除。
圖6是本發明的排放控制系統的一個示例的平面示意圖，其中殼體被移除。
圖7是安裝在附接至牽引車的底盤上的本發明的排放控制系統的一個示例的平面示意圖，其中殼體被移除。
圖8是安裝在底盤上的本發明的實施方式的一個示例中所包括的排放控制系統的一個示例的後視圖，其中殼體被移除。
圖9示出了陶瓷過濾器怎樣設置在過濾器殼體中的示例。
圖10示出了氣流和經由圖10的陶瓷過濾元件移除顆粒的示例。
圖11是催化劑嵌入陶瓷過濾元件的一個示例的橫剖視圖。
圖12是示出了本發明的一個示例的捕獲效率的圖表。
圖13是示出了本發明的一個示例的顆粒移除性能的圖表。
圖14是示出了本發明的一個示例的氧化氮移除性能的圖表。
圖15是示出了在排放氣體中使用低溫電漿減少二氧化碳的圖表。
圖16是在排放氣體中使用藻類處理減少二氧化碳的 系統的示意圖。
圖17示出了圖16所示的藻類處理怎樣工作以減少排放氣體中的二氧化碳。
如圖1至圖10所示，本發明關於一種能夠減少引擎的排放從而符合適用的排放法規的排放減少系統100，所述排放法規如CARB條例的要求。如圖1和圖2所示，排放減少系統100包括排放捕獲系統102和排放控制系統104。
如圖1所示，排放捕獲系統102在船的排出煙囪103上延伸一應用管道106，以捕獲來自輔助柴油引擎105的排出廢氣。該管道106包括煙囪接頭108，其將應用管道106連接至排出氣體。該管道106通過可移動或固定的吊桿或吊架118而在船的排出煙囪103上延伸。本領域技術人員應理解可使用能夠捕獲充分量的排出氣體使得排出氣體一旦被排放控制系統104處理則符合法規的任何捕獲系統，而不偏離本發明的範圍。
排放控制系統104從船的輔助柴油引擎105接收排出氣體，用於從管道106進行處理。排放控制系統104可基本上容納在殼體120中(參見圖2)，且可經由應用管道組件138而移動通過系統。
如圖1所示，再熱燃燒器134可用於再加熱排出氣體。感應器116還可被設置成接近排出氣體的入口以監測顆粒物(PM)、氧化氮(NOx)、二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、水含量和氧氣(O2)的水平、溫度以及氣流。感應器116可在管道 106進入殼體120之前或之後被設置在管道106上。還可包括氨水注入端口117，用於如以下進一步說明地處理排出氣體。該氨水可經由儲存箱128提供。
接著排出氣體在過濾器殼體(filter housing)142中過濾，使用來自空氣壓縮機156的壓縮氣體來週期性地清潔過濾器。該排放控制系統104可由引擎162供電。廢棄物被收集在廢物獲取漏斗148，且經處理的排出氣體通過排出控制系統排出煙囪152而排出。風扇136可用於將排出氣體牽引通過應用管道組件且從排出控制系統排出煙囪152排出。該系統還可包括監測器154，用於監測在被處理之後排出之前的顆粒物(PM)、氧化氮(NOx)、二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、水含量和氧氣(O2)、溫度以及空氣流動的水平。
在圖2中示出本發明的排放減少系統100的實施方式的一個示例。圖2是本發明的排放減少系統100的實施方式的一個示例的正視圖，其中排放捕獲系統102安裝在伸縮吊桿或吊架118上(如參考圖3至圖5所進一步說明的)。在該示例中，該排放捕獲系統102包括伸縮管道106，其被尺寸設置成匹配伸縮吊架112上的伸縮部件，從而管道106可隨著吊架112的伸縮部件的移動而伸展和收縮(如以下結合圖3至圖4所進一步說明的)。作為示例，伸縮吊架112可安裝在卡車上，或者可以是伸縮履帶式起重機(如所示)或者履帶式伸縮起重機。
應理解，除了將伸縮管道安裝在伸縮吊架上之外，管 道106可以安裝在或固定至可操作管道106的任何類型的吊架上。未示出但可選地，管道106可被鉸接連接且可安裝至鉸接吊架，或者可直接安裝至其上安裝有吊架的固定或者移動塔架。管道106還可由尺寸能夠伸展和縮短的撓性材料製成，或者可包括彎曲部以匹配鉸接吊架的鉸接點。該排放捕獲系統102還可安裝至卡車，使得其是可移動的，從而卡車包括吊架112。
排放捕獲系統102包括一長度的管道106，其可在船107的排出煙囪103與排放控制系統104之間延伸。該管道106包括煙囪接頭108(圖1)或煙囪接頭，其一端連接至船的輔助柴油引擎105的煙囪103，且另一端連接至排放控制系統104。
如圖1至圖5所示，管道106可以是具有不同直徑管道的伸縮管道106，以允許多個件以伸縮的方式匹配於彼此之中。管道106可另外地整體地或局部地為撓性的。如上所述，管道106可以在一端為剛性的(連接至排放控制系統104的一端)。在另一端，管道經由煙囪接頭108而連接至船的柴油引擎排出氣體。
圖3至圖5示出了安裝在伸縮履帶式吊架300上的伸縮管道106的示例。具體地，圖3是本發明所包括的排放捕獲系統102的實施方式的一個示例的平面視圖。圖4是本發明所包括的排放捕獲系統102的應用的一個示例的側視圖。
如圖3和圖4所示，吊架300大致包括底盤302、操 作室304、升降缸體306、伸縮臂308和吊鉤滑輪(hook block)或其它伸展附件310。伸縮臂308包括多個伸縮段(例如，第一、第二、第三、第四至第n段)，其具有收縮進和延伸出在前的伸縮段314的端部。
伸縮管道106還包括在長度和設置上與伸縮臂308的伸縮段314對應的多個伸縮段。在該示例中，該伸縮臂308具有第一伸縮段316、第二伸縮段318、第三伸縮段320和第四伸縮段322，且伸縮管道106還具有相應的第一伸縮段332、第二伸縮段334、第三伸縮段336和第四伸縮段338。管道106的第一伸縮段332在吊架300的伸縮臂308的第一伸縮段316的上方安裝至吊架。接著，伸縮管道106的各段332、334、336和338的端部也通過如連接件340等而被安裝至伸縮臂316、318、320和322的相應段的端部。這樣，管道106的伸縮段隨著吊架300的伸縮臂308的伸縮段而移動。管道106隨著吊架的移動最佳地在圖5中示出。
管道106還可包括撓性端部，其可包括鉸接彎曲部或者能夠彎曲以安裝在船107的排出煙囪103上。吊鉤滑輪或其它伸展附件310可用於伸縮臂308的端部上，以將管道106降低至船的排出煙囪103上，如圖2所示。
如圖4所示，管道106的伸縮段隨著吊架300的伸縮臂308的伸縮段移動。伸縮臂308具有第一伸縮段316、第二伸縮段318、第三伸縮段320和第四伸縮段322，且伸縮管道106也具有相應的第一伸縮段332、第二伸縮段 334、第三伸縮段336和第四伸縮段338。伸縮管道106的各段332、334、336和338的端部接著通過例如連接件340安裝於伸縮臂的相應段316、318、320和322的端部，從而當伸縮臂308伸展時伸縮管道106伸展。
如圖2至圖4所示，吊架的吊鉤組可由另外的能夠容納另外的管道106以及能夠更好地有助於在船的排出煙囪103上操作管道106的構件替代。該構件或附件可用作伸縮臂308的第五段，其支撐管道106的另一段324，該段具有可設置在管道106的一端上的煙囪接頭108，以將管道106連接至船的排出煙囪103。管道106的段324可包括鉸接彎曲部206，以將管道106向下移動到船的排出煙囪103上。在操作中，管道106被連接至輔助柴油引擎105的排出煙囪103，且柴油引擎排出氣體被從船抽吸通過管道106且進入排放控制系統104。
圖5至圖8示出了本發明的排放控制系統104的示例。如圖所示，排放控制系統104可以是熱氣過濾系統，其用於在船停泊時從船的輔助柴油引擎產生的排出氣體。本發明的實施方式僅是減少了排放，且可符合法規要求，例如CARB要求的系統的一個示例。本領域技術人員應理解排放控制系統可設置在殼體120內，其能夠清潔排出氣體以使其符合法規，而不偏離本發明的範圍。
圖5是本發明的安裝在附接至牽引機124的底盤122的排放控制系統104的示例的側視圖，其中殼體120被移除。如圖5所示，排放控制系統104可容納在殼體120中， 其中為了示出排放控制系統104的各構件的目的而移除了壁。排放控制系統104可安裝至底盤122，該底盤122可通過標準的牽引機124而與停泊的船並排地被牽引。殼體120被尺寸設置成匹配在市售的底盤122、拖車或駁船上。在所示的示例中，殼體120可具有大約8.5’乘以52.5’的占地面積。本領域技術人員應理解，可使用其它尺寸的殼體；然而，希望殼體120匹配在市售的底盤122或駁船上。
當船在停泊時，排放控制系統104通過上述類型的排放捕獲系統102中的一種而連接至船的柴油引擎排出煙囪103，從而船的發動引擎排出氣體可被吸入通過排放控制系統104，被處理，以及作為清潔氣體從排出控制系統排出煙囪152排出。使用以下將更詳細地說明的排放捕獲系統102的排放減少系統100在船的引擎運行的同時可保持持續工作。排放減少系統100可在船107離開港口時與船107斷開連接。
排放控制系統104接收柴油引擎排出氣體，對其進行處理並將其作為符合法規及/或污染排放減少的清潔空氣釋放。在該示例中，排放控制系統104被配置在殼體120內的兩個水平：低水平170和高水平180。
在所示的示例中，排放控制系統104通過系統控制器126而操作，且可由引擎162供電，如圖7所示。柴油引擎排出氣體最初地以氨水(例如，19%的氨水)和乾燥吸附劑處理。氨水可以在排出氣體流被吸入排放控制系統104之前注入該排出氣體流，然而本領域技術人員應理解該注入 也可在排出氣體進入排放控制系統104之後以及在進入陶瓷過濾器殼體142之前進行，如圖10所示。該氨水可儲存在殼體120內在儲存箱128中，並通過泵130經由諸如注入端口117泵送進入排出氣體流，如圖6所示。
排出氣體經由排出氣體入口132被吸入排放控制系統104。可能是通過風扇136(圖1)。排出氣體首先進入由燃氣組(burner gas train)和控制系統126所供能的再熱燃燒器134，在其中排出氣體被加熱至溫度350至950℉之間，從而允許最佳處理。應用管道組件138直接連接至再熱燃燒器134的出口，其連接至陶瓷過濾器殼體142。在進入陶瓷過濾器殼體142之前，乾燥吸附劑(例如，碳酸氫鈉、天然鹼或石灰)經由乾燥吸附劑注入進給口141而注入。
在進入陶瓷過濾器殼體142之後，排出氣體被陶瓷過濾元件144進一步處理，如圖9至圖11所示。在過濾器殼體下方是可由多個進入端口150進入的廢物獲取漏斗148。接著，該排放控制系統104經由排出控制系統排出煙囪152釋放作為清潔氣體的處理後的排出氣體。該處理後的排出氣體可通過位於排出控制系統排出煙囪152上的多個監測器154而監測，以確保符合法規，如圖8所示。進入梯(未示出)可安裝在殼體120內，允許觸及排放減少系統100的所有部件。
該系統的其它構件可包括空氣壓縮機156，從而為系統、燃料箱158、控制室160和引擎162提供壓縮空氣流，如圖7所示。
如圖6所示，在排出氣體進入排放控制系統104之前監測顆粒物質(PM)、氧化氮(NOx)、二氧化碳(CO2)、溫度和氣流的感應器116可設置在管道106的一部分上，以及用於處理排出氣體的氨水注入端口117上，如以下所述。本領域技術人員應理解，感應器和氨水注入端口還可設置在沿著管道106的其它位置或者設置在排放控制系統104內，例如，在位於殼體120內的應用管道組件138上。
在操作中，輔助引擎排出氣體被排放捕獲系統102捕獲，該排放捕獲系統被設計成捕獲船的輔助柴油引擎排出氣體並將其運輸至排放控制系統104。通過泵130從氨水儲存箱128抽出氨水溶液，接著將其霧化並噴入排出氣體，在其中與排出氣體流中的NOx混合。如上所述，該注入可在排出氣體流進入排放控制系統104之前或者在進入排放控制系統104之後進行。在注入氨水噴霧之後，排出氣體被經由排出氣體入口132直接吸入排放控制系統104。這可通過風扇136完成(圖1)。排出氣體首先被再熱燃燒器134加熱，其中排出氣體被加熱至合適的溫度。在離開再熱燃燒器134之後，排出氣體移動通過應用管道組件138。在排出氣體移動通過應用管道組件138時，乾燥吸附劑通過乾燥吸附劑注入進給口141被注入排出氣體。乾燥吸附劑可儲存在乾燥吸附劑儲存容器(未示出)中，該乾燥吸附劑儲存容器位於殼體120內或外。乾燥吸附劑與SO2、SO3和HCL反應，以形成被陶瓷過濾元件144捕獲的固體顆粒。接著，排出氣體流進入容納有嵌有催化劑的 陶瓷過濾元件144的陶瓷過濾器殼體142，其中增加的吸附劑持續地沉積在陶瓷過濾元件144的壁上並且用作PM的移除區域。將過濾元件恢復低壓降是通過在排放控制系統104工作的同時，將空氣壓縮機156所提供的壓縮氣體的脈衝週期地發送進入陶瓷過濾元件144的組而完成。該操作使得沉積在陶瓷過濾器上的外顆粒層落入廢物獲取漏斗148，然後從其中移除並儲存在廢物儲存容器中(未示出)。
包括NOx和氨(NH3)的其它氣體透過嵌有催化劑的過濾元件144。在催化劑表面上，NOx與NH3反應，且生成二原子氮分子(N2)和水蒸氣。接著，清潔的排出氣體經由排出控制系統排出煙囪152被排至大氣中。
圖9還示出了收集的污染氣體由排放控制系統104處理的過程。污染氣體經由排出氣體入口132進入排放控制系統104，其中乾燥的吸附劑可通過乾燥吸附劑注入進給口141注入管道，在其中立即開始與SO2、SO3、和HCl反應，以形成可由陶瓷過濾器殼體142中的陶瓷過濾元件144所捕獲的PM。氨水通過氨注入端口117霧化和噴入管道，在其中轉變為氣體且與NOx混合。該混合不由處理PM或者吸附劑所影響。接著，氣體流進入陶瓷過濾器殼體142，其中處理PM和吸附劑在陶瓷過濾元件144的外表面被捕獲。過濾器被來自壓縮氣體送風140(圖1和圖5)的一陣壓縮氣體氣流週期地清潔，同時過濾器殼體142保持連線。NOx和氨的混合物在陶瓷過濾元件144的壁中嵌入的 奈米催化劑的大的表面積上反應。
該混合物不含可使催化劑失效或使催化劑中毒的PM，從而可更有效地且在更寬的溫度範圍進行反應。NOx分解為無害的N2和水蒸氣，其從系統經由排出控制系統排出煙囪152排出。
圖10示出了設置在陶瓷過濾器殼體142中的本發明的排放減少系統100的一個實施方式的陶瓷過濾元件144，以及通過該陶瓷過濾器殼體142的處理後的排出氣體流。已注入有乾燥吸附劑和氨水的排出氣體在入口164處進入陶瓷過濾器殼體142，在其中排出氣體被帶至與陶瓷過濾元件144接觸，該陶瓷過濾元件144為垂直地布置在陶瓷過濾器殼體142中的長形管的形狀。PM和吸附劑在這些陶瓷過濾元件144的外表面上被捕獲，然後通過被壓縮氣體歧管168所控制的一陣壓縮氣體氣流(未示出)週期性地清潔，同時過濾器殼體保持連線。NOx和氨的混合物在陶瓷過濾元件144的壁中嵌入的奈米催化劑的大的表面積上反應。NOx分解為無害的N2和水蒸氣，其通過陶瓷過濾器殼體142的頂部經由出口171排出。漏斗螺旋鑽(hopper auger)172收集由週期性地清潔陶瓷過濾元件144的壓縮氣流吹下來的PM和吸附劑，將其移動至廢物排出口174。
圖11示出了陶瓷過濾元件144中的一個的橫剖視圖，以及示出了嵌入的催化劑178。陶瓷過濾元件144通過在已經收集的形成在陶瓷過濾元件144上的灰層181上的顆粒上進行慣性碰撞、攔截、布朗擴散和篩分而捕獲大部分 的PM。增加的吸附劑持續地沉積在陶瓷過濾元件144的壁上以及用作PM顆粒的去除區域。
圖12是示出了在五艘船上進行的平均每艘船44小時的測試的本發明的多種原型設備的排放捕獲效率的圖表1200。在圖表中示出的性能數據顯示對於每個船捕獲效率為高於90%，而平均捕獲效率為91.0%，由CARB認證的捕獲效率為90%。
圖13是示出了在六艘船上進行的每艘船平均50小時的測試的PM移除性能的圖表。該圖表顯示99.5%的平均PM移除，由CARM認證為90%PM移除。以線1302顯示出口PM(mg/m3)，以線1302顯示入口PM(mg/m3)，以及在圖13中示出PM減少(mg/m3)。
圖14是示出了在七艘船上進行的每艘船平均52小時的測試所得到的NOx移除的性能數據的圖表。該圖表示出了平均NOx移除為91.4%，由CAEB認證為90%移除效率。在圖14中，出口NOx(mg/m3)以線1402示出，氨洩漏(ppm)以線1406示出，入口NOx(mg/m3)以線1408示出，且移除NOx(mg/m3)以線1410示出。
儘管以上示例示出了本發明的排放減少系統100安裝在由牽引機124所牽引的底盤122上，然而排放控制系統可直接設置在陸地上或碼頭上，或者可安裝在與停泊的船並排地牽引的駁船上。
不限制本發明的範圍，排放控制系統104可與幾種現存技術中的任一種配合以有助於將來自排出氣體流的CO2 減少至符合法規的水平。例如，在排放控制系統中可使用低溫電漿方法，如圖15所示，或者可使用CO2至藻類處理(CO2 to algae process)，如圖16和圖17所示。
圖15是示出了使用低溫電漿在排放氣體中減少二氧化碳的圖表1500。在圖15所示的示例中，源氣體1502通過冷凝器1504，接著通過主反應器1506。從主反應器1506，氣體通過膨脹室1508，隔板膨脹器1510和纖維素室1512，且接著至ESP 1514。從這裡，源氣體1502通過至LOM交換器1516，且接著至第二反應器1518，產生處理後氣體1520。
圖16是使用藻類處理在排放氣體中減少二氧化碳的系統的一個示例的示意圖1600。圖17示出了圖16的藻類處理怎樣作用以減少在排放氣體中的二氧化碳。流程1700包括四個基本步驟，如圖16和圖17中所示。提供光線、CO2、水和營養，包括NOx，藻類養殖通過消耗廢氣而生長，直到到達光線不能穿透商品作物微藻類的光學密度(OD)設定點。在步驟二，在OD設定點，生物反應器排出閥自動地打開，且箱中的10%通過重力流入沉澱箱。凝結劑/絮凝劑用於將沉澱箱中的培養物脫水，且脫出的水被排空，過濾和再循環至生物反應器。在步驟三，添加可持續的營養和補充水。在脫水室中的藻類漿被泵送通過噴霧乾燥器，轉換為粉末，真空包裝並儲存以備運輸。該操作每90分鐘循環一次，每週7天每天24小時減少溫室氣體排放，且每天從一個生物反應器產生用於銷售的40-75lbs 的藻類和12,000立方英尺的氧氣。該操作減少來自排出廢氣中的CO2和NOx排放。
本發明還提供了用於對停泊的航海船舶所運行的輔助柴油引擎的排出氣體進行處理的方法。該方法包括提供可移動排出氣體處理系統的步驟，其可與船舶並排地設置，可在船的引擎運行時保持持續工作。該方法包括以下步驟，在殼體120內結合排放控制系統104，通過排放捕獲系統102將排放控制系統104連接至船107的輔助柴油引擎105的排出煙囪103，該排放捕獲系統102使排出氣體從柴油引擎通過排放控制系統104，並在船107停泊時從船107的排出煙囪103排出符合法規的氣體。
儘管以上描述了與船的輔助引擎的操作，然而該系統可用於任何船的引擎。對本發明的以上描述用於示意和說明的目的。其沒有窮舉且沒有將本發明限制於所公開的具體形式。通過上述說明或者可從本發明的實現中可進行修改和改變。申請專利範圍及其等同限定了本發明的範圍。
100‧‧‧排放減少系統
102‧‧‧排放捕獲系統
103‧‧‧船的排出煙囪
104‧‧‧排放控制系統
105‧‧‧輔助柴油引擎
106‧‧‧管道
108‧‧‧煙囪接頭
116‧‧‧感應器
117‧‧‧注入端口
118‧‧‧吊桿或吊架
128‧‧‧儲存箱
134‧‧‧再熱燃燒器
136‧‧‧風扇
138‧‧‧應用管道組件
140‧‧‧壓縮氣體送風
142‧‧‧過濾器殼體
148‧‧‧廢物獲取漏斗
152‧‧‧排出控制系統排出煙囪
154‧‧‧監測器
156‧‧‧空氣壓縮機
162‧‧‧引擎

Claims (5)

  1. 一種用於減少船的排出氣體中的排放物的排放減少系統，該排放減少系統包括：(a)殼體；(b)設置在該殼體內的排放控制系統，該排放控制系統具有用於接收柴油引擎排出氣體的排出氣體入口和排出氣體出口；以及(c)用於捕獲該船的排出氣體用於進行處理的排放捕獲系統，其中該排放捕獲系統包括具有兩端的伸縮管道，該伸縮管道具有不同直徑的伸縮段，以允許多個伸縮段以伸縮的方式匹配於彼此之中，且其中該伸縮管道的一端適於延伸到該船以捕獲該船的排出氣體，且該伸縮管道的另一端適於連接到該排放控制系統的該排出氣體入口。
  2. 如請求項1所記載之排放減少系統，其中該排放控制系統安裝在底盤上。
  3. 如請求項1所記載之排放減少系統，其中該排放控制系統安裝在駁船上。
  4. 如請求項1所記載之排放減少系統，其中該排放捕獲系統包括管道和吊架，該吊架將該管道在該船上方延伸以捕獲該船的排出氣體。
  5. 一種用於使船實現停泊排放物減少的方法，該船具有柴油引擎和排出氣體出口，該用於使船實現停泊排放 物減少的方法包括以下步驟：(a)將排放控制系統併入到殼體內，該排放控制系統具有用於接收柴油引擎排出氣體的排出氣體入口和排出氣體出口；以及(b)藉由伸縮管道將該排放控制系統連接至該船的柴油引擎排出氣體，該伸縮管道具有不同直徑的伸縮段，以允許多個伸縮段以伸縮的方式匹配於彼此之中，其中該伸縮管道直接連接至該排放控制系統的該排出氣體入口，並捕獲和輸送該船的柴油引擎排出氣體到該排放控制系統，且其中排出氣體通過該排放控制系統以從該排放控制系統的該排出氣體出口排出符合法規的氣體。
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