減少來自燃機(jī)的廢氣中的sox和nox的組合清洗系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在濕洗滌器過程中減少來自燃機(jī)的廢氣中的SOdP 組合清洗系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用組合濕洗滌器清洗系統(tǒng)減少來自燃機(jī)的廢氣中的SOdP NO x的方法。另外，本發(fā)明涉及船上組合清洗系統(tǒng)用于減少來自燃機(jī)的廢氣中的SO# NO#用途。
[0002]背景
在化石燃料燃燒期間，燃料中的硫以硫氧化物(SOx)形式釋放。其它污染物為主要顆粒物質(zhì)和氮氧化物(NOx)。熟知空氣污染嚴(yán)重影響人們的健康和環(huán)境。也熟知二氧化硫和氮氧化物是酸雨的主要前體。
[0003]迄今，關(guān)于國際船運(yùn)的排放控制的法規(guī)和制定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)已落后于陸上排放法規(guī)。目前的法規(guī)包括燃料油硫含量的頂限作為控制SOx排放的措施。在排放控制領(lǐng)域?qū)Ox存在特殊燃料品質(zhì)規(guī)定，并且預(yù)料在不遠(yuǎn)的將來允許的燃料硫限度會(huì)有顯著降低。在2005年5月生效的MARPOL Annex VI法規(guī)，遵循數(shù)個(gè)歐盟指引的規(guī)范，已限制船用柴油對環(huán)境的影響。到2015年，關(guān)于例如燃料硫限度和NOx頂限的法規(guī)將會(huì)更加嚴(yán)格。
[0004]有單獨(dú)或組合采取的不同減排可能性。一種可能性是使用新燃料，例如餾出燃料或低硫燃料。另一種可能性是進(jìn)一步研發(fā)控制SOx排放的方法，例如，使用堿劑的濕洗滌器技術(shù)，例如NaOH溶液，或者使用粒狀石灰石(Ca (OH) 2)的干洗滌器技術(shù)。
[0005]目前在船運(yùn)業(yè)熟知，為了減少來自船的廢氣中的SOdPNOx氣體，用廢氣清洗(EGC)減少S0X，用廢氣循環(huán)(EGR)減少SOdP NO x。EGC和EGR兩種過程均可應(yīng)用使用堿劑(例如NaOH溶液)去除SOx的濕洗滌器技術(shù)。然而，由于EGC過程應(yīng)用于廢氣源的低壓側(cè)，EGR過程應(yīng)用于高壓側(cè)，因此，它們不可能共用相同的濕洗滌器。
[0006]另外，在需要去除顆粒物質(zhì)方面有不同的需求，例如煙灰、油或重金屬。EGR過程需要在引入濕洗滌器之前完全流清洗所有的液體，以使顆粒物質(zhì)的量最大限度地減小，否則會(huì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，在其中產(chǎn)生沉積物。另一方面，EGC過程在洗滌過程中對顆粒物質(zhì)不是特別敏感，但如果洗滌過程中所用的水中顆粒物質(zhì)的量變得太高，就可能在甲板上出現(xiàn)煙灰沉淀。因此，建議各過程提供有分離器，例如，離心分離器。
[0007]在兩種過程中捕集SOx時(shí)，溶解亞硫酸鹽和硫酸鹽的含量增加，導(dǎo)致洗滌器水的密度增加。由于可能出現(xiàn)固體鹽沉淀，允許溶解于水中的鹽存在最大量。對離心分離器最佳工作而言，水的密度也可能變得太高。
[0008]因此，即使EGC和EGR兩種過程均使用濕洗滌器技術(shù)，它們?nèi)杂胁糠植煌男枨螅虼?，它們不能容易組合。
[0009]概述
本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)允許EGC過程與EGR過程組合，以節(jié)省船上空間，并且允許減少所需的淡水量。
[0010]這通過在濕洗滌器過程中用組合清洗系統(tǒng)減少來自燃機(jī)的廢氣中的SOdP ^,來實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括廢氣清洗(EGC)洗滌器和廢氣循環(huán)(EGR)洗滌器，其特征在于組合清洗系統(tǒng)還包括洗滌器水循環(huán)罐，洗滌器水循環(huán)罐布置成使洗滌器水在洗滌器水循環(huán)罐和EGC洗滌器之間的EGC洗滌器過程回路中和在洗滌器水循環(huán)罐和EGR洗滌器之間的EGR洗滌器過程回路中循環(huán)。EGR洗滌器過程回路包括用于將第一堿劑提供到洗滌器水流的裝置和用于從循環(huán)洗滌器水分離顆粒物質(zhì)的第一分離器單元。
[0011 ] 因此，組合清洗系統(tǒng)利用同一個(gè)相同的洗滌器水循環(huán)罐組合EGC和EGR洗滌器過程。這允許顯著減小所需安裝面積，這在設(shè)計(jì)全新船上裝配時(shí)高度適用，并且在翻新改進(jìn)中極為重要，即，在可用空間受限制的船上升級現(xiàn)有廢氣清洗系統(tǒng)時(shí)。
[0012]與EGC過程和EGR過程用單獨(dú)的洗滌器水循環(huán)罐操作的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)比較，通過組合清洗系統(tǒng)，可能用于EGR過程的可利用水體積極大增加。通常，EGR過程中所需的供水顯著低于EGC過程中所需的，因?yàn)橛蒃GR過程處理的廢氣的量通常顯著低于EGC過程處理的量。作為典型非限制實(shí)例，通過EGR過程處理約40%廢氣。通過本發(fā)明系統(tǒng)，EGR過程可在完全負(fù)載能力下操作，即使由于目前不考慮所需水體積的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，可能不需要這樣。從而達(dá)到以下有利效果:可能降低通過洗滌器水循環(huán)罐循環(huán)的水中的顆粒物質(zhì)水平和因此降低EGC過程中的顆粒物質(zhì)水平。這使甲板上煙灰沉淀最大限度地減少。這是有利的，不單在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行但處于較低負(fù)荷的港口停留期間。
[0013]組合清洗系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，其中包括的兩個(gè)洗滌器可共用相同的設(shè)備用于舷外處理，例如，用于分離顆粒物質(zhì)的設(shè)備和用于排放廢洗滌器水和顆粒物質(zhì)的設(shè)備。
[0014]如上說明，EGR洗滌器過程回路包括用于將第一堿劑提供到洗滌器水流的裝置。此裝置可位于洗滌器水循環(huán)罐的出口和EGR洗滌器的入口之間。通過控制投料，可使提供到EGR洗滌器的洗滌器水的堿度達(dá)到最佳。與EGC過程比較，EGR過程一般在較高pH操作。應(yīng)了解，也可用提供第一堿劑的裝置將第一堿劑提供到EGC洗滌器過程回路。
[0015]如上說明，EGR洗滌器過程回路包括用于從循環(huán)洗滌器水分離顆粒物質(zhì)的第一分離器單元。此第一分離器單元可布置在洗滌器水循環(huán)罐的出口和EGR洗滌器的入口之間的位置。循環(huán)進(jìn)入EGR洗滌器的顆粒物質(zhì)的水平通常應(yīng)保持在最低，因?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)在于，這些顆粒物質(zhì)可能與要再引入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的一部分經(jīng)清洗廢氣一起引入，在其中產(chǎn)生沉積物和損傷。另外，由于第一分離器單元清洗的水也循環(huán)進(jìn)入洗滌器水循環(huán)罐并進(jìn)一步進(jìn)入EGC洗滌器過程回路，同樣通過處理好來自EGC洗滌器過程回路的顆粒物質(zhì)，在EGR洗滌器過程回路中布置的第一分離器單元可有助于全面清洗循環(huán)洗滌器水。
[0016]第一分離器單元可以為高速分離器、部分排放高速分離器或全排放高速分離器。技術(shù)人員熟知這些類型的分離器裝置用于分離顆粒物質(zhì)所用的EGC和EGR洗滌器過程，因此不再給出說明。
[0017]組合清洗系統(tǒng)可進(jìn)一步包括在第一分離器單元出口和EGR洗滌器入口之間的位置布置的清洗水緩沖罐。可能加壓的清洗水緩沖罐可允許連續(xù)水供應(yīng)到EGR洗滌器過程，即使在第一分離器單元從分離模式的正常操作模式變換到用于使水和顆粒物質(zhì)形式的分離淤渣排到淤渣罐的排放模式時(shí)。
[0018]EGC洗滌器過程回路可包括在洗滌器水循環(huán)罐的出口和EGC洗滌器的入口之間的位置將第二堿劑提供到洗滌器水流的裝置。與EGR過程比較，EGC過程一般在較低pH操作。通過控制投料，可使提供到EGC洗滌器的洗滌器水的堿度達(dá)到最佳。應(yīng)了解，提供第二堿劑的裝置也可用于EGR洗滌器過程回路。因此，第一和第二堿劑提供裝置可以為其中第一和第二堿劑可以是同一種劑的同一個(gè)裝置。
[0019]組合清洗系統(tǒng)可進(jìn)一步包括泄放過程回路，泄放過程回路包括第二分離器單元和淤渣罐，泄放過程回路連接到EGC洗滌器過程回路和/或連接到EGR洗滌器過程回路。
[0020]泄放過程回路允許泄放不可避免地引到組合清洗系統(tǒng)的過量水，例如，從EGC和EGR過程回路中處理的熱廢氣冷凝的水和可能為了稀釋循環(huán)洗滌器水用于保持鹽濃度低于飽和水平而提供的淡水。泄放過程回路也允許排放淤渣和顆粒物質(zhì)形式的分離廢料。
[0021 ] EGR過程一般在比EGC過程更高的pH操作。通過只允許水從EGC過程回路離開洗滌器系統(tǒng)，提供到EGR過程但未在其中消耗的任何過量堿劑將循環(huán)進(jìn)入EGC過程，而不是在其中消耗。這允許總體上減少堿劑供應(yīng)。
[0022]泄放過程回路可進(jìn)一步包括在泄放罐的出口之后和第二分離器單元的入口之前的位置提供凝結(jié)劑的裝置?？墒褂媚Y(jié)劑，一般為三價(jià)金屬離子的形式，例如鋁或鐵，通過凝結(jié)劑生成其中顆粒物質(zhì)結(jié)合到金屬鹽的化合物來提高第二分離器單元的性能。此類化合物較重，并且較容易通過第二分離器單元分離。
[0023]組合清洗系統(tǒng)可進(jìn)一步包括滯留罐，滯留罐布置在提供凝結(jié)劑的裝置和第二分離器單元的入口之間的位置。滯留罐允許在送到第二分離器單元之前凝結(jié)劑有足夠的停留時(shí)間用于洗滌器水中顆粒物質(zhì)的沉淀/凝固。
[0024]組合清洗系統(tǒng)可進(jìn)一步包括收集罐，收集罐布置成收集由第二分離器單元分離的水，因此，收集罐在洗滌器水循環(huán)罐的出口和EGC洗滌器的入口之間的位置連接到EGC洗滌器過程回路。
[0025]因此，在從海水模式變到淡水模式時(shí)，可用在收集罐中收集的水清洗或沖洗EGC洗滌器，從而減小腐蝕相關(guān)的問題，也避免海水引入EGR洗滌器。更確切地講，如果有組合系統(tǒng)，淡水和海水必須共用一些組件，例如，入口管、泵、洗滌器和出口管。因此，如果簡單地從海水模式變到淡水模式，將有大量海水最終進(jìn)入共用的罐，并因此進(jìn)入EGR系統(tǒng)。這需要可能經(jīng)受海水的部件應(yīng)當(dāng)用不易于腐蝕的材料設(shè)計(jì)。然而，通過用不含鹽的水清洗/沖洗EGC洗滌器，可避免使氯化