船舶廢氣清潔系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種船舶廢氣洗滌設(shè)備，包括：具有第一端和第二端的外殼，廢氣入口，至少一個(gè)驟冷器，至少一個(gè)預(yù)處理器，包括文氏管入口和文氏管出口的至少一個(gè)文氏管組件，沖擊籃，至少一個(gè)除霧器，廢氣出口，以及接收器。一種用于洗滌船舶廢氣的過程，包括冷卻廢氣、預(yù)處理廢氣、清洗廢氣、混合廢氣以及排除經(jīng)洗滌的廢氣。
【專利說明】
船舶廢氣清潔系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開內(nèi)容設(shè)及一種用于從船舶發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中去除諸如二氧化硫和顆粒物之類 副產(chǎn)品的船舶廢氣洗涂設(shè)備，W及用于洗涂船舶廢氣W便去除所述副產(chǎn)品的過程。
【背景技術(shù)】
[0002] 商業(yè)航運(yùn)已成為歐洲空氣污染的最大來源之一。其結(jié)果是，國(guó)際海事組織（IM0)已 收緊其對(duì)于減少硫氧化物(S化)和顆粒物(PM)的排放要求(例如，參見海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì) 第59次會(huì)議，2009年7月16日）。減少硫氧化物的一個(gè)方法是使用低硫燃料。然而，運(yùn)種燃料 的成本比目前船舶燃料更高并且當(dāng)W船只所需要的速率被消耗時(shí)，對(duì)船主引入了顯著的成 本。幸運(yùn)的是，IM0規(guī)程允許使用替代技術(shù)來減少來自傳統(tǒng)船舶燃料的SOx排放。
[0003] 吸收設(shè)及將受污染的流出氣體與液體吸收劑接觸，從而使得廢氣中的一種或多種 組分被選擇性地溶解到相對(duì)不揮發(fā)的液體中。
[0004] 洗涂效果設(shè)及亨利定律:在一定體積的液體中溶解的氣體的質(zhì)量與氣體的壓力成 正比：
[0005] -P = Hx
[0006] -X為氣體在溶液相中的溶解度
[0007] -H是亨利常數(shù)
[0008] -P是在溶液上方的氣體的分壓。
[0009] -在液體中溶解氣體通常是放熱過程。因此，降低溫度通常會(huì)增加氣體在液體中的 溶解度。
[0010] 當(dāng)含硫燃料燃燒時(shí)形成sOx氣體(尤其是s〇2)dS化溶解在水蒸氣中形成酸并且與空 氣中的其它氣體和顆粒相互作用W形成硫酸鹽和對(duì)人和環(huán)境有害的其他產(chǎn)品（例如，亞硫 酸煙霧和酸雨）dS〇2在水中的溶解度隨著水-氣混合物的溫度降低而急劇上升。
[0011] 吸收系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成將S〇2從氣相轉(zhuǎn)化到液相，運(yùn)通過在氣體和液體之間提供密切 接觸來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)使得氣體最佳地?cái)U(kuò)散到溶液中。在不受理論束縛的情況下，從氣體流中去除 污染物的機(jī)制按照Ξ個(gè)步驟來發(fā)生：1)將污染氣體擴(kuò)散到液體的表面，2)轉(zhuǎn)化穿過氣-液界 面，和3)溶解的氣體從界面擴(kuò)散到液體中。
[0012] 物質(zhì)從一個(gè)相（氣體)轉(zhuǎn)化到另一相(液體）需要時(shí)間。轉(zhuǎn)化率與相之間的接觸表 面、轉(zhuǎn)化的阻力、W及針對(duì)傳質(zhì)所呈現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)力成正比，并且可W由W下公式來表示：
[OOU]轉(zhuǎn)化率=(驅(qū)動(dòng)力）X(轉(zhuǎn)化適用區(qū)域)/(轉(zhuǎn)化的阻力）
[0014] 轉(zhuǎn)化率中的任何增加會(huì)導(dǎo)致通常更經(jīng)濟(jì)的更緊湊傳質(zhì)設(shè)備。
[0015] 驅(qū)動(dòng)力是要被轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)。每一種物質(zhì)都有化學(xué)(或"質(zhì)量"）勢(shì)，它驅(qū)動(dòng) 物質(zhì)從一個(gè)相到另一個(gè)相。值(Y1-Y2)是在氣相中的濃度(或驅(qū)動(dòng)力）中的差。值(X1-X2)是 在液相中的濃度(或驅(qū)動(dòng)力）中的差。
[0016] 在系統(tǒng)中所需要的氣體傳質(zhì)（即，Y1-Y2)可W通過所需數(shù)量的氣體質(zhì)量?jī)艮D(zhuǎn)化單 元(NTU)來表示。針對(duì)系統(tǒng)所需的NTU數(shù)量可W被確定如下：
[0017]-重油含有3.5 %的硫濃度或3500化pm
[001引-當(dāng)燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒時(shí)，35000中的大約lOOOppm被轉(zhuǎn)換成S02氣體(其余的硫 未被燃燒，并被附到顆粒上等）
[0019] -饋送到廢氣清潔系統(tǒng)中的硫氣體濃度繼而為1，0(K)ppm
[0020] -因此，Yl = l，000ppm
[0021] -滿足MARP化附則VI規(guī)程的所需Y2為大約< = 30ppm
[0022] -因此，Y2 = 30ppm
[0023] -給出 Yl-Y2 = 1000-30 = 970ppm
[0024] W對(duì)數(shù)的形式，我們得到：
[00 巧]Ln(Yl-Y2) =Ln(Yl )/Ln(Y2) =Ln(Yl/Y2) =Ln(1000/30) =3.50
[0026] -值3.50被定義為需要被去除的所需氣體傳質(zhì)單元數(shù)量(即，從氣體轉(zhuǎn)化至液體狀 態(tài)的S〇2氣體質(zhì)量）
[0027] -NTU-R =系統(tǒng)所需的凈轉(zhuǎn)化單元=3.50
[0028] 因此，NTU-R可W看作是該系統(tǒng)的所需氣體傳質(zhì)效率。
[0029] 當(dāng)氣體從時(shí)間"to"到時(shí)間"tn"經(jīng)過系統(tǒng)時(shí)，S化氣體濃度必須從lOOOppm降低至 SOppmW下。換句話說，系統(tǒng)應(yīng)具有3.50NTU的氣體傳質(zhì)能力，即Ln(Yl-Y2)=Ln(Yl)/Ln(Y2) =山(￥1/￥2)=山（1000/30) = 3.50。隨著廢氣穿過清潔反應(yīng)器系統(tǒng)，5化^不同的速率和^ 不同的效率被吸收;其原因在于要從氣體轉(zhuǎn)化至液體的S〇2物質(zhì)的驅(qū)動(dòng)力(化學(xué)勢(shì))下降。
[0030] 在構(gòu)建具有多個(gè)氣體清潔區(qū)域的氣體清潔系統(tǒng)時(shí)，可W串聯(lián)布置運(yùn)些區(qū)域。例如， 廢氣從時(shí)間to到tn經(jīng)過清潔區(qū)域。每個(gè)區(qū)域都有其自身的清潔能力（即效率），運(yùn)由區(qū)域的 NTU值來測(cè)量；區(qū)域效率取決于在區(qū)域內(nèi)的S〇2濃度、溫度、表面接觸面積、接觸時(shí)間等。所有 區(qū)域的能力總和必須等于所需的氣體傳質(zhì)能力，在運(yùn)種情況下是針對(duì)所有區(qū)域的NTU總和 二3.50。
[0031] 吸附是設(shè)及使氣流通過所制備的多孔固體(吸附劑)的表面的傳質(zhì)過程。多孔固體 物質(zhì)的表面通過物理或化學(xué)吸附來吸引并保持該氣體。換句話說，吸附是兩個(gè)顆?；蚍肿?的鍵合。吸附劑可W是提供鍵合位置的任何固體材料。在氣體清潔系統(tǒng)的情況下，顆粒物顆 粒提供鍵合位置。吸附物可W是懸浮中的任何溶解的分子物質(zhì)或顆粒。在氣體清潔系統(tǒng)的 情況下，有Ξ種吸附物(即，Ξ種類型的東西被鍵合到吸附劑）：
[0032] 1.在氣體蒸汽中的S〇2分子被鍵合到顆粒物(PM)顆粒
[00削 2. V0C(揮發(fā)性有機(jī)化合物)被鍵合到PM顆粒
[0034] 3.小的PM顆粒被鍵合到更大的PM顆粒，形成顆粒簇。
[0035] 用于降低來自廢氣中的SOx排放的當(dāng)前技術(shù)包括使用氨氧化鋼溶液的濕式洗涂 器。然而，采用運(yùn)些技術(shù)的設(shè)備大而笨重，并且無法容易地安置在船上的有限范圍中。限制 濕式洗涂器在船上使用的其他因素包括重量和電力的限制。
[0036] 美國(guó)專利7,018,451公開了一種使用溶劑或試劑并氣體與溶劑或試劑的端流混合 通過吸附從氣體混合物中除去酸性氣體和酸性氣體成分的方法。
[0037] 美國(guó)專利7,273,513公開了一種同時(shí)從氣流中吸收選定的酸性氣體成分和閃蒸出 在包括溶劑或試劑的液體流中夾帶的控的方法，其中所述試劑是胺。
[0038] 美國(guó)專利8,524，180公開了一種從使用水或在廢氣壓力中具有最小壓降的堿或鹽 的水溶液從柴油機(jī)廢氣中除去顆粒物的方法。
[0039] 美國(guó)申請(qǐng)公開2013/0213231公開了使用氣旋作用和風(fēng)扇來增加通過雙管裝置的 廢氣速度來洗涂廢氣的方法和雙管裝置。使用包含堿性水溶液的液體來實(shí)現(xiàn)廢氣洗涂。
[0040] 因此，對(duì)于高效、緊湊、簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的濕廢氣洗涂器一一尤其是滿足運(yùn)些技術(shù)要求同 時(shí)足夠緊湊例如可W在船舶上使用的洗涂器一一仍然存在長(zhǎng)期需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0041] 本公開內(nèi)容的船舶廢氣洗涂設(shè)備是系統(tǒng)，優(yōu)選的是被設(shè)計(jì)用于減少二氧化硫的閉 環(huán)系統(tǒng)，優(yōu)選地在燃燒的殘余燃料油高達(dá)3.5%的硫含量時(shí)減少至少約98%的二氧化硫。
[0042] 在一個(gè)方面中，提供一種船舶廢氣洗涂設(shè)備，包括：
[0043] a)具有第一端和第二端的外殼；
[0044] b)靠近所述第一端的廢氣入口，用于接受含有二氧化硫和顆粒物的高溫廢氣；
[0045] C)靠近所述廢氣入口的至少一個(gè)驟冷器，用于用至少一種驟冷液體冷卻所述高溫 廢氣W得到冷卻的廢氣；
[0046] d)至少一個(gè)預(yù)處理器，用于用至少一種預(yù)處理液體預(yù)處理所述冷卻的廢氣W得到 經(jīng)預(yù)處理的廢氣；
[0047] e)至少一個(gè)文氏管組件，在一個(gè)實(shí)施例中為同屯、文氏管組件，其包括文氏管入口 和文氏管出口，所述文氏管入口用于接受所述經(jīng)預(yù)處理的廢氣，所述文氏管出口用于用至 少一種清洗液體清洗所述經(jīng)預(yù)處理的廢氣W得到含有所述至少一種清洗液體的多個(gè)液滴 的清洗過的廢氣并將所述清洗過的廢氣傳送至所述文氏管出口；優(yōu)選地，所述至少一種清 洗液體經(jīng)由至少一個(gè)清洗噴嘴而被引入。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備包括至少兩個(gè)或更 多文氏管組件。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)或更多文氏管組件的每一個(gè)是相似的尺寸 和配置。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)或更多文氏管組件的每一個(gè)具有不同的尺寸。在 另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)或更多文氏管組件的每一個(gè)具有不同配置。在優(yōu)選實(shí)施例 中，所述至少兩個(gè)或更多文氏管組件是并聯(lián)的。優(yōu)選地是半圈曲線W平衡所述至少兩個(gè)或 更多文氏管組件之間的流；
[0048] f)靠近所述文氏管出口的沖擊籃，用于提供所述清洗后的廢氣與所述至少一種清 洗液體的額外的混合；
[0049] g)至少一個(gè)除霧器，用于從所述清洗后的廢氣中除去所述多種清洗液體液滴W形 成大體上已除霧的廢氣；
[0050] h)靠近所述第二端處的廢氣出口，用于排出所述大體上已除霧的廢氣;及
[0051] i)接收器，用于接收所述至少一種驟冷液體、所述至少一種預(yù)處理液體和所述至 少一種清洗液體。
[0052] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)驟冷器包括至少一個(gè)驟冷噴嘴，優(yōu)選地是多個(gè)驟 冷噴嘴，用于射出所述至少一種驟冷液體。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)驟冷器優(yōu)選地包 括從四到八個(gè)驟冷噴嘴，最優(yōu)選地是六個(gè)驟冷噴嘴。
[0053] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)預(yù)處理器包括至少一個(gè)預(yù)處理噴嘴，優(yōu)選地多 個(gè)預(yù)處理噴嘴，用于射出所述至少一種預(yù)處理液體。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理器優(yōu)選地包括 從20到30個(gè)預(yù)處理噴嘴，最優(yōu)選地是24個(gè)預(yù)處理噴嘴。在另一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理器優(yōu)選地 包括至少一個(gè)低流速預(yù)處理噴嘴，優(yōu)選地是雙液體預(yù)處理噴嘴，更優(yōu)選地是多個(gè)雙液體預(yù) 處理噴嘴，優(yōu)選地在6至10之間數(shù)目的雙液體預(yù)處理噴嘴，最優(yōu)選地是8個(gè)雙液體預(yù)處理噴 嘴。優(yōu)選地，所述雙液體預(yù)處理噴嘴允許至少一種可壓縮液體，優(yōu)選地至少一種氣體與所述 至少一種預(yù)處理液體混合，優(yōu)選地用于霧化所述至少一種預(yù)處理液體W產(chǎn)生細(xì)噴霧。優(yōu)選 地，所述低流速是小于每分鐘1升，更優(yōu)選地每分鐘約1-10升，運(yùn)取決于進(jìn)入系統(tǒng)的廢氣流 速。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)預(yù)處理噴嘴成角度，使得預(yù)處理液體W旋轉(zhuǎn)流向上排 出，W產(chǎn)生向上的滿流。優(yōu)選地，與設(shè)備的底部所成角度大于零小于90度，優(yōu)選地為大約10 度和大約80度之間，更優(yōu)選地約45度。旋轉(zhuǎn)流產(chǎn)生/增加吸入和素流區(qū)，由于伯努利原理，將 廢氣向上吸取到該設(shè)備，產(chǎn)生較高的周邊壓力和較低的忍壓力，降低了廢氣背壓。
[0054]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)文氏管組件還包括連接所述文氏管入口與所述 文氏管出口的會(huì)聚-發(fā)散通路。
[0化5] 在又一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)文氏管組件還包括至少一個(gè)流動(dòng)元件，其協(xié)助 通過所述至少一個(gè)文氏管組件的所述廢氣的旋轉(zhuǎn)流和/或造成一個(gè)提高所述至少一種清洗 液體和所述廢氣之間的碰撞概率的端流混合區(qū)。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)流動(dòng)元件靠近所述 文氏管入口，更優(yōu)選地是遠(yuǎn)離所述文氏管出口。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述至少一個(gè)流動(dòng)元件是 在所述至少一個(gè)文氏管組件的會(huì)聚一側(cè)上。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)流動(dòng)元件是葉片。更優(yōu)選 地，所述至少一個(gè)流動(dòng)元件是相對(duì)于所述文氏管的會(huì)聚側(cè)成角度的葉片，W促進(jìn)旋轉(zhuǎn)流動(dòng) 和/或端流混合所述廢氣和所述清洗液體到所述會(huì)聚/發(fā)散通路中并通過所述文氏管出口 出去。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)流動(dòng)元件是相對(duì)于所述文氏管的會(huì)聚側(cè)成角度的多 個(gè)葉片。優(yōu)選地，是4至12個(gè)葉片，更優(yōu)選地，是6至10個(gè)葉片之間，甚至更優(yōu)選地，是8個(gè)葉 片。在一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片彼此均勻間隔開。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片是隨機(jī)彼此 間隔開。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片角度相同。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)流動(dòng)元件 被焊接到所述會(huì)聚部分的壁。
[0056] 優(yōu)選地，所述至少一個(gè)流動(dòng)元件，更優(yōu)選至少兩個(gè)流動(dòng)元件，W較低的文氏管組件 的核屯、壓力產(chǎn)生更均勻的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，降低了船只發(fā)動(dòng)機(jī)上的背壓。
[0057] 優(yōu)選地，由于在文氏管組件中產(chǎn)生的強(qiáng)制滿流(旋轉(zhuǎn)流）的離屯、力，所W任何顆粒 物可W在此階段從廢氣中進(jìn)行分離。
[0058] 優(yōu)選地，廢氣的旋轉(zhuǎn)增加了在系統(tǒng)中的停留時(shí)間，從而提高了清洗液體與廢氣之 間的接觸時(shí)間。
[0059] 在另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)除霧器包括用來減少一一優(yōu)選地消除一一所述廢氣 中的霧和/或液滴的元件，優(yōu)選地，包括人字型、網(wǎng)型，、線架、過濾器和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員 已知的任何除霧器中的至少一種。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括至少一個(gè)除霧器煙 塵清潔沖洗噴嘴，用于減少優(yōu)選地來自所述設(shè)備的清潔煙塵。優(yōu)選地，多個(gè)除霧器煙塵清潔 沖洗噴嘴用于射出所述至少一種煙塵清潔液體。在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)除霧器煙 塵清潔沖洗噴嘴優(yōu)選地包括五到十個(gè)噴嘴，最優(yōu)選地，八個(gè)噴嘴。
[0060] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)驟冷噴嘴、所述至少一個(gè)預(yù)處理噴嘴、所述至少 一個(gè)除霧器煙塵清潔沖洗噴嘴和所述至少一個(gè)清洗噴嘴可從本領(lǐng)域中公知的抗腐蝕和耐 熱的任何材料構(gòu)成。優(yōu)選地，材料是從由銅儀(70/30)，青銅，儀侶青銅，雙相不誘鋼，合金 20，AL6XN，儀基合金化as t e 11 oy)和GRE等組成的組中選出。
[0061] 在另一個(gè)實(shí)施例中，驟冷器和預(yù)處理器被組合來冷卻和預(yù)處理廢氣W得到已冷卻 且預(yù)處理過的廢氣。
[0062] 在另一個(gè)實(shí)施例中，船舶廢氣洗涂設(shè)備還包括在預(yù)處理器和文氏管組件之間的端 流混合區(qū)生成器。優(yōu)選地，端流混合區(qū)生成器包括閥。更優(yōu)選地，所述閥是從蝶形閥和球閥 中選出。最優(yōu)選地，所述閥是蝶形閥。
[0063] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一種驟冷液體，所述至少一種預(yù)處理液體和所述至 少一種清洗液體包括相同或不同種類的液體。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述至少一種驟冷液體，所 述至少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體包括相同種類的液體。優(yōu)選地，所述至少 一種驟冷液體，所述至少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體是堿性的并且包括包含 金屬氨氧化物的水溶液。所述金屬氨氧化物可W從堿金屬氨氧化物，堿±金屬氨氧化物W 及它們的組合中選擇，優(yōu)選地W固體或濃縮水溶液的形式。更優(yōu)選地，堿金屬氨氧化物從包 含氨氧化裡，氨氧化鋼，氨氧化鐘，W及它們的組合的組中選擇，堿±金屬氨氧化物從包含 氨氧化巧，氨氧化儀，W及它們的組合的組中選擇。最優(yōu)選地，金屬氨氧化物是氨氧化鋼。所 述至少一種驟冷液體，所述至少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體可選地進(jìn)一步包 括海水，淡水和它們的組合。在優(yōu)選實(shí)施例中，應(yīng)在運(yùn)行期間將需要更多的水，所W海水作 為補(bǔ)給水。
[0064] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一種驟冷液體、所述至少一種預(yù)處理液體、所述至少 一種清洗液體具有為約8至約14之間的抑值，優(yōu)選地介于約10至約14之間，最優(yōu)選地，約為 12。
[0065] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述洗涂器設(shè)備的外殼和其中所含的元件可W由能夠抵抗使 用環(huán)境中的典型溫度的材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約80(TC，在另一個(gè)實(shí)施例中，達(dá)約300 °C，更優(yōu)選地，達(dá)約275°C，最優(yōu)選地，達(dá)約265°C，并且優(yōu)選地，抑值達(dá)約14,最優(yōu)選地，達(dá)約 12。
[0066] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)驟冷液體接收器包括多個(gè)排水管線，用于捕獲 射出的、在船舶廢氣洗涂器中要被重新使用（即，閉環(huán)）的驟冷、預(yù)處理和清洗液體。在一個(gè) 實(shí)施例中，排水管線從本領(lǐng)域中已知是抗腐蝕和耐熱的任何材料構(gòu)成。優(yōu)選地，材料是從由 銅儀(70/30)，青銅，儀侶青銅，雙相不誘鋼，合金20，AL6XN，儀基合金和GRE等組成的組中選 出。
[0067] 在另一個(gè)方面，船舶廢氣洗涂設(shè)備還包括用于分別地產(chǎn)生、分發(fā)、收集、冷卻和清 潔所述至少一種驟冷液體、所述至少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體的生成器、 分發(fā)器、收集接收器、冷卻器和清潔器。
[0068] 在優(yōu)選實(shí)施例中，船舶廢氣洗涂設(shè)備是閉環(huán)系統(tǒng)，W避免任何不希望的液體被排 出設(shè)備之外并進(jìn)入環(huán)境中。
[0069] 在一個(gè)實(shí)施例中，生成器包括金屬氨氧化物計(jì)量設(shè)備，W將新鮮金屬氨氧化物添 加到所述至少一種驟冷液體、所述至少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體。優(yōu)選地， 金屬氨氧化物是W水溶液的形式。
[0070] 在另一個(gè)實(shí)施例中，分發(fā)器包括累和管道來分發(fā)所述至少一種驟冷液體、所述至 少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體。對(duì)于尺寸在3.25MW處的單元，累可每分 鐘約1500至約2000加侖之間的流速累出，更優(yōu)選地，每分鐘約1600至約1900加侖，最優(yōu)選 地，每分鐘約1800加侖。優(yōu)選地，累可W約75至125磅每平方英寸(psi)的壓力累出，更優(yōu)選 地從約85至約l(K)psi，最優(yōu)選地，約94psi。流速和壓力將取決于功率單元大小(MW)而變化。 優(yōu)選地，管道的尺寸可W制成為適應(yīng)所期望的驟冷、預(yù)處理和清洗液體流速。管道可W是能 夠抵抗如下溫度和pH值的材料，溫度達(dá)約800°C，優(yōu)選地達(dá)約300°C，更優(yōu)選地達(dá)約275°C，最 優(yōu)選地達(dá)約265Γ，抑值值優(yōu)選地達(dá)約14,最優(yōu)選地達(dá)約12。所述材料從本領(lǐng)域中已知的抗 腐蝕和耐熱的任何材料中選擇。優(yōu)選地，所述材料是從由銅儀(70/30)，青銅，儀侶青銅，雙 相不誘鋼，合金20，AL6XN，儀基合金和GRE等組成的組中選出。
[0071] 在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備的尺寸是基于通過系統(tǒng)的氣體的最大背壓和速度。
[0072] 在另一個(gè)實(shí)施例中，收集接收機(jī)包括保存要被分發(fā)到船舶廢氣洗涂設(shè)備的驟冷液 體、預(yù)處理液體和清洗液體的罐，器皿，容器等。優(yōu)選地，所述收集裝置由與分發(fā)器相同的材 料構(gòu)成。
[0073] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述冷卻器包括用于冷卻在與高溫廢氣接觸后的驟冷液體、 預(yù)處理液體和清洗液體的一個(gè)或多個(gè)熱交換器。優(yōu)選地，冷卻器將驟冷液體、預(yù)處理液體和 清洗液體冷卻至約25°C至約45°C的溫度，更優(yōu)選地約30°C至約40°C，最優(yōu)選地約35°C。在優(yōu) 選實(shí)施例中，冷卻器使用淡水、海水和它們的混合物中的至少一種來冷卻驟冷液體、預(yù)處理 液體和清洗液體。
[0074] 在優(yōu)選實(shí)施例中，船舶廢氣洗涂設(shè)備可W代替現(xiàn)有廢氣消聲器同軸地被安裝在船 舶廢氣漏斗中。
[0075] 在另一個(gè)方面中，提供了一種用于洗涂船舶廢氣的過程，包括W下步驟：
[0076] a)提供含有二氧化硫和顆粒物的局溫廢氣；
[0077] b)使用驟冷液體來冷卻所述高溫廢氣W得到冷卻的廢氣；
[0078] C)使用預(yù)處理液體來預(yù)處理所述冷卻的廢氣W得到經(jīng)預(yù)處理的廢氣；
[0079] d)使用至少一個(gè)文氏管組件來清洗所述經(jīng)預(yù)處理的廢氣，優(yōu)選地為多個(gè)文氏管組 件，所述至少一個(gè)文氏管組件包括文氏管入口和文氏管出口，所述文氏管入口用于接受所 述經(jīng)預(yù)處理的廢氣，所述文氏管出口用于用清洗液體清洗所述經(jīng)預(yù)處理的廢氣W得到含有 多個(gè)清洗液體液滴的廢氣并將所述清洗過的廢氣傳送至所述文氏管出口；優(yōu)選地，所述至 少一個(gè)文氏管組件包括會(huì)聚發(fā)散通路。
[0080] e)使用沖擊籃來將所述清洗后的廢氣與所述清洗液體混合；
[0081] f)從所述清洗后的廢氣中除去所述多個(gè)清洗液體液滴W形成已除霧廢氣；
[0082] g)排出所述已除霧廢氣;及
[0083] h)捕獲所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述清洗液體。
[0084] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述驟冷液體，所述預(yù)處理液體和所述清洗液體包括相同或 不同種類的液體。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述驟冷液體，所述預(yù)處理液體和所述清洗液體包括相 同種類的液體。優(yōu)選地，所述驟冷液體，所述預(yù)處理液體和所述清洗液體是堿性的并且包括 包含金屬氨氧化物的水溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬氨氧化物可W從堿金屬氨氧化物， 堿±金屬氨氧化物W及它們的組合中選擇，并且可W是W固體或濃縮水溶液的形式。更優(yōu) 選地，堿金屬氨氧化物從包含氨氧化裡，氨氧化鋼，氨氧化鐘，W及它們的組合的組中選擇， 堿±金屬氨氧化物從包含氨氧化巧，氨氧化儀，W及它們的組合的組中選擇。最優(yōu)選地，堿 金屬氨氧化物是氨氧化鋼。所述驟冷液體，所述預(yù)處理液體和所述清洗液體可選地進(jìn)一步 包括海水，淡水和它們的組合中的至少一種。
[0085] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述驟冷器經(jīng)由多個(gè)驟冷噴嘴射出驟冷液體。所述驟冷器優(yōu)選 地包括四到八個(gè)驟冷噴嘴，最優(yōu)選地是六個(gè)驟冷噴嘴。優(yōu)選地，對(duì)于3.25MW功率單元，所述 驟冷液體可每分鐘約15加侖(gpm)至約25gpm的流速被射出，更優(yōu)選地為約17gpm至約 20gpm，最優(yōu)選地為約18gpm。驟冷液體可W在約40磅每平方英寸(psi)至約80psi的壓力下 被射出，更優(yōu)選地約50psi至約70psi，最優(yōu)選地約60psi。然而，流速和壓力將取決于單元的 功率輸出(MW)而變化。
[0086] 在另一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)處理經(jīng)由多個(gè)預(yù)處理噴嘴射出預(yù)處理液體。預(yù)處理器優(yōu)選 地包括20到30個(gè)預(yù)處理噴嘴，最優(yōu)選地，24個(gè)預(yù)處理噴嘴。對(duì)于3.25MW功率單元，優(yōu)選地，預(yù) 處理液體可約200gpm至約300gpm的流速被射出，更優(yōu)選地為約225gpm至約275gpm，最 優(yōu)選地約242gpm。預(yù)處理液體可W在約40psi到約80psi的壓力下被射出，更優(yōu)選地約50psi 至約70psi，最優(yōu)選地約60psi。
[0087] 在另一個(gè)實(shí)施例中，清洗液體可約25甜m(在干運(yùn)行時(shí)為0甜m)至約2000甜m的 流速被射出，更優(yōu)選地約1200gpm至約1400即m和最優(yōu)選地約1300即m。清洗液體可W在約 4化si至約80psi的壓力下被射出，更優(yōu)選地約50psi至約70psi，最優(yōu)選地約60psi。再一次， 對(duì)于不同功率輸出的單元，流速和壓力將相應(yīng)地變化。
[0088] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述廢氣入口模塊化為所述廢氣為進(jìn)入到所述第一端部的入 口，優(yōu)選地，所述模塊化廢氣入口進(jìn)一步包括在入口點(diǎn)、出口點(diǎn)和至少一個(gè)預(yù)驟冷區(qū)。更優(yōu) 選地，所述模塊化廢氣入口還包括至少一個(gè)消音區(qū)。優(yōu)選地所述至少一個(gè)預(yù)驟冷區(qū)靠近所 述入口點(diǎn)。優(yōu)選地所述至少一個(gè)預(yù)驟冷區(qū)類似于所述至少一個(gè)驟冷區(qū)，優(yōu)選地流速比所述 至少一個(gè)驟冷區(qū)更低。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)消音區(qū)消散所述廢氣能量，減少由所述廢氣引 起的噪聲。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)消音區(qū)包括阻擋聲音的至少一個(gè)聲擋板。所述廢氣入口的 模塊化性質(zhì)可W制備尺寸W適應(yīng)不同尺寸和配置的船只。
[0089] 在又一個(gè)實(shí)施例中，所述洗涂設(shè)備還包括靠近所述廢氣入口的廢氣入口旋轉(zhuǎn)流動(dòng) 元件，用于靠近所述驟冷區(qū)產(chǎn)生所述廢氣的旋轉(zhuǎn)流，增加了所述流的端流，提高了對(duì)流傳熱 系數(shù)和質(zhì)量擴(kuò)散，從而提高了驟冷效率。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述廢氣入口旋轉(zhuǎn)流動(dòng)元件包括 分叉的入口，在所述廢氣進(jìn)入所述驟冷區(qū)之前將所述廢氣劃分成至少兩個(gè)流。
[0090] 在優(yōu)選實(shí)施例中，上述洗涂設(shè)備的任何一個(gè)是閉環(huán)，W便在所述設(shè)備的任何一個(gè) 在運(yùn)行中時(shí)減少一一優(yōu)選地防止一一所述驟冷、預(yù)處理和清洗液體泄漏到環(huán)境中并且將之 回收。
[0091] 進(jìn)一步和其它方面將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見。
【附圖說明】
[0092] 圖1示出了本系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0093] 圖2示出了本系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0094] 圖3,圖3A-A和圖3B-B示出了具有兩個(gè)文氏管組件的本系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意 圖。
[0095] 圖4示出了具有旋轉(zhuǎn)液體葉片的文氏管組件的本系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
[0096] 圖5示出了具有分叉的廢氣入口系統(tǒng)的本系統(tǒng)的實(shí)施例的頂視剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0097] 在一個(gè)實(shí)施例中，船舶廢氣洗涂設(shè)備代替現(xiàn)有廢氣消音器被同軸（in-line)安裝 在船舶廢氣系統(tǒng)的漏斗中。該系統(tǒng)是由抗氨氧化鋼和海水的316L不誘鋼制造，并且驟冷、預(yù) 處理和清洗液體具有12(10毫摩爾/升)或更低的pH值。此pH值水平通常被認(rèn)為是等同于"月己 皂水"并被歸類為無害的和非腐蝕性的。該設(shè)備優(yōu)選地被設(shè)計(jì)使得沒有固定持續(xù)的海水/驟 冷/預(yù)處理/清洗液體W便減少和/或防止不誘鋼的腐蝕。
[0098] 參考圖1，船舶廢氣洗涂設(shè)備100包含廢氣入口 110,廢氣出口 120,冷卻進(jìn)入的熱廢 氣111的驟冷器500,預(yù)先處理驟冷的廢氣112的預(yù)處理器600,會(huì)聚-發(fā)散文氏管300,所述文 氏管300具有會(huì)聚區(qū)301，發(fā)散區(qū)302,和會(huì)聚-發(fā)散通路303。會(huì)聚區(qū)301包含進(jìn)一步混合經(jīng)預(yù) 處理的廢氣113的清洗器320W及從文氏管中除掉煙塵和固體物質(zhì)的文氏沖洗310,允許船 舶廢氣洗涂設(shè)備100的操作期間形成的氣泡的分離和破裂的、用于進(jìn)一步混合的沖擊籃 700，從處理過的廢氣中去除液體液滴的除霧器420和出口空間沖洗410。過量的驟冷、預(yù)處 理和清洗液體通過排水管200收集。單元還包括除霧器煙塵清潔沖洗噴嘴400。
[0099] 參考圖2,船舶廢氣洗涂設(shè)備100的替代實(shí)施例包含廢氣入口 110和廢氣出口 120， 驟冷器/預(yù)處理器550,蝶形閥130,具有錐形減速器330和含有墊圈320的文氏管300、W及除 霧器400。過量的驟冷、預(yù)處理和清洗液體和經(jīng)清洗的固體通過注入到污水池250中的排水 管200來收集。
[0100] 參照?qǐng)D3,圖3A-A和圖3B-B，船舶廢氣洗涂設(shè)備100被示出具有并列的兩個(gè)文氏管 組件300。圖3A-A提供了廢氣的流路:從廢氣入口 110、上行至設(shè)備100的入口偵U121進(jìn)入到兩 個(gè)文氏管組件300至文氏管出口 304出來，上行至出口側(cè)122并且至經(jīng)處理的廢氣出口 120出 來。
[0101] 參考圖4,會(huì)聚區(qū)301被示出具有沿著會(huì)聚區(qū)301的上部的內(nèi)壁的旋轉(zhuǎn)流葉片800。 流葉片800是成角度的(配置中為螺旋的）W促進(jìn)廢氣旋轉(zhuǎn)流入會(huì)聚發(fā)散通路303中。雖然本 文中示出為螺旋葉片，但是旋轉(zhuǎn)流可W是將促進(jìn)旋轉(zhuǎn)流的沿著會(huì)聚區(qū)301的內(nèi)部的任何表 面結(jié)構(gòu)。示例包括但不限于:表面珠，表面壓模，表面蝕刻，肋及其組合。
[0102] 參考圖5,提供了修改的廢氣入口 110的頂剖視圖，W使得廢氣111在進(jìn)入洗涂器設(shè) 備100的入口側(cè)121之前被分成兩股，運(yùn)導(dǎo)致了廢氣的旋轉(zhuǎn)流W及洗涂器中的端流區(qū)。
[0…引排水管
[0104] 來自本公開內(nèi)容的船舶廢氣洗涂設(shè)備100的排水管200被設(shè)計(jì)用于最大累流量的 125%的重力流通過該設(shè)備的噴嘴進(jìn)入收集器中。在最優(yōu)選的實(shí)施例中，該設(shè)備具有用于預(yù) 處理和主處理的兩個(gè)單獨(dú)的隔室。每個(gè)隔室具有它自己的排水管并且針對(duì)噴嘴的最大流量 而被設(shè)計(jì)。
[0105] 本公開內(nèi)容的船舶廢氣洗涂設(shè)備還可W操作在"干燥模式"中，其中沒有使用驟 冷，預(yù)處理，清洗，混合或除霧步驟。該設(shè)備由在一個(gè)實(shí)施例中可W抵抗265°C的廢氣溫度的 材料制成。當(dāng)該設(shè)備處于完全操作時(shí)，該設(shè)備還具有低于約150mm(干)和低于約60mm(濕)的 一個(gè)背壓。包括廢氣管和其他設(shè)備的整個(gè)單元針對(duì)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)為低于約350mm水柱背壓的 限制總數(shù)。
[0酒]用于檢查和維護(hù)的可選接入
[0107] 可選地包含在本公開內(nèi)容的船舶廢氣洗涂設(shè)備中的是在該設(shè)備一側(cè)中的Ξ個(gè)外 部檢修板W及在廢氣入口 110和廢氣出口 120之間的分隔板中的一個(gè)內(nèi)部檢修板。外部檢修 板中的兩個(gè)位于除霧器400之上W用于除霧器安裝W及接入設(shè)備的廢氣出口端的上部。第 Ξ個(gè)外部檢修板位于該設(shè)備的廢氣出口的下部，W用于接入設(shè)備的內(nèi)部、沖擊籃700W及主 排水管。
[0108] 船舶廢氣洗涂設(shè)備的廢氣入口側(cè)121從廢氣出口側(cè)122通過在該設(shè)備的廢氣入口 側(cè)和廢氣出口側(cè)之間的垂直分隔板123中的檢修板而被接入，W用于接入廢氣入口彎頭，入 口排水管和噴嘴頭。噴霧噴嘴噴槍也可通過從設(shè)備的廢氣入口側(cè)上的法蘭貫穿件移除所述 頭而接入。在檢修板或設(shè)備主體中還提供檢驗(yàn)點(diǎn)W用于廢氣流的目視檢查W及臨時(shí)測(cè)試或 取樣。
[0…9] 煙塵清潔
[0110] 可選地，為了確保設(shè)備中的最小煙塵積聚，設(shè)備的內(nèi)壁的潤(rùn)濕部分通過預(yù)處理600 和主500噴嘴系統(tǒng)連續(xù)地清洗。特別而言，還有噴嘴405用作煙塵清潔噴嘴。在文氏管組件 300的頂部中、除霧器420的下面(參見400)、W及在除霧器上方的廢氣出口 120(參見410)中 還提供了額外的沖洗噴嘴310。運(yùn)些噴嘴可W根據(jù)需要來操作W便清洗來自設(shè)備的運(yùn)些部 分的煙塵。
[0111] 除霧器和廢氣出口
[0112] 靠近本公開內(nèi)容的船舶廢氣洗涂設(shè)備100的廢氣出口 120的是Ξ個(gè)通人字型(pass chevron)除霧器420被設(shè)計(jì)來消除優(yōu)選直徑約為25微米的霧沫。除霧器優(yōu)選地由31化不誘 鋼制成，并且在該設(shè)備中被安裝在廢氣出口側(cè)122大約中間往上的Z形分隔板420上。除霧器 通過該設(shè)備的側(cè)部中的檢修板而被安裝。除霧器被設(shè)計(jì)為每秒約5米的最大速度和大約65 毫米水柱的最大壓降。除霧器區(qū)域還裝有可選的沖洗噴霧系統(tǒng)400，W便清洗來自除霧器葉 片的任何煙塵或干燥的氨氧化鋼或鹽。
[0113] 當(dāng)水滴大部分被除霧器420消除時(shí)，船舶廢氣洗涂設(shè)備排出的廢氣通常在從約35 °C至約5(TC的溫度范圍處飽和。一些水蒸汽被預(yù)期凝結(jié)在廢氣出口室和彎頭的內(nèi)壁上。廢 氣出口和彎頭由316L不誘鋼制造，W防止在運(yùn)些區(qū)域中的任何腐蝕問題，并且任何凝結(jié)水 被預(yù)期通過除霧器420和除霧器支撐板向下漏入主設(shè)備排水管200中。飽和的廢氣在廢氣流 接觸外部空氣時(shí)形成白煙。
[0114] 驟冷，預(yù)處理和清洗液
[0115] 在一個(gè)實(shí)施例中，驟冷，預(yù)處理和清洗液體是海水和氨氧化鋼水溶液的混合物。氨 氧化鋼被添加 W保持大約抑8(0.1毫摩爾/升)和大約pH 12(10毫摩爾/升)之間的最大堿 度并且具有按重量計(jì)約0.04%的最大氨氧化鋼濃度。在最大pH值的液體溶液相當(dāng)于"肥皂 水"，將不被認(rèn)為對(duì)人員或設(shè)備有害。預(yù)期化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)品不被認(rèn)為是有害的或腐蝕性 的。從船舶廢氣中清潔的微?？赡芎兄亟饘俸陀?，其應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為需要如針對(duì)用過的發(fā)動(dòng) 機(jī)油所進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)處理或類似的處理，但是對(duì)人員不是極其有害或者對(duì)設(shè)備組件不是極具 腐蝕性。
[0116] 驟冷，預(yù)處理和清洗液體通過海水熱交換器來冷卻，從而針對(duì)噴霧系統(tǒng)的目標(biāo)約 35Γ。液體的最大工作溫度被限制到約65Γ，W便限制蒸發(fā)并確保它保持在分發(fā)裝置管道 的復(fù)合材料的工作溫度范圍內(nèi)。該液體收集來自船舶廢氣流的二氧化硫、其他氣體和顆粒 物。二氧化硫由氨氧化鋼中和，并且所得的顆粒物和其他固體和鹽的沉淀物一起被清潔裝 置清潔，W確保該液體保持在5 %的固體或更低。
[0117]該液體被包含在該單元內(nèi)，因此該單元為閉環(huán)。
[011引液體管道，閥口和累材料
[0119] 被選擇用于船舶廢氣洗涂設(shè)備100的材料通常是基于對(duì)濃縮海水抵抗性，W及對(duì) 于可與氨氧化鋼反應(yīng)的任何材料的額外考慮。用于液體溶液的合適的材料包括銅儀(70/ 30)，青銅，儀侶青銅，雙相不誘鋼，合金20,儀合金和玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂(GRE)。針對(duì)稀 氨氧化鋼溶液的合適的材料基于腐蝕數(shù)據(jù)的手冊(cè)而被選擇，并且包括銅儀(70/30)，青銅， 316不誘鋼，雙相不誘鋼，合金20，AL6XN，儀基合金和GRE。針對(duì)海水和氨氧化鋼溶液的推薦 材料主要基于抗海水性并且包括銅儀（70/30)，青銅，儀侶青銅，雙相不誘鋼，合金20， AL6XN，儀基合金和GRE。由于增加的材料厚度W及因?yàn)殚y口能夠在有必要時(shí)為了檢查和更 換而被移除，所W316不誘鋼適用于閥口。
[0120] 在船舶廢氣洗涂設(shè)備中的驟冷500,預(yù)處理600,清洗320和沖洗400噴嘴由于需要 能夠承受約265Γ的干燥模式工作溫度所W是金屬管道。該金屬管道最優(yōu)選的是超級(jí)雙相 不誘鋼(Sandvik? SAF2507or Zenon 100?)，或者適用于高溫海水系統(tǒng)的類似材料。
[0121] 液體的循環(huán)使用本領(lǐng)域中已知的用于累送腐蝕性和高溫液體的累和累送系統(tǒng)來 實(shí)現(xiàn)。
[0122] 所述液體系統(tǒng)包括W下液體和沖洗噴嘴、噴槍和頭：
[0123] 1)驟冷器:6個(gè)噴嘴，W共計(jì)18gpm，在60psi，
[0124] 2)上部預(yù)處理：12個(gè)噴嘴，W共計(jì)242gpm，在60psi [01巧]3)下部預(yù)處理：12個(gè)噴嘴，W共計(jì)242gpm，在60psi [01%] 4)清洗:單個(gè)噴嘴，Wl300gpm，在60psi
[0127] 5)上沖洗:4個(gè)噴嘴，W共計(jì)13gpm，在25psi
[01 %] 6)除霧器煙塵清潔沖洗:8個(gè)噴嘴，W共計(jì)25gpm，在25psi
[0129] 7)可選除霧器沖洗:1個(gè)噴嘴，W共計(jì)60psi，在5gpm;和
[0130] 8)廢氣出口沖洗:4個(gè)噴嘴，W共計(jì)13gpm，在25psi。
[0131] 噴嘴是316不誘鋼并被旋入噴槍上已焊接的超級(jí)雙相不誘鋼套筒。噴嘴是可移除 的和可替換的。
[0。。收集罐
[0133] 驟冷，預(yù)處理和清洗液體從本公開內(nèi)容的船舶廢氣洗涂設(shè)備漏入到液體循環(huán)罐 (未示出）。罐被用來排出來自該設(shè)備的所有液體，W便在設(shè)備或局部金屬供給管道中沒有 固定持續(xù)的液體。該罐還收集液體并保持足夠的液體用于累吸并提供用于處理液體注入的 連接。雖然液體循環(huán)罐的容量可能會(huì)有所不同，但是本文所描繪的罐具有約3000升(791加 侖)的總?cè)萘亢痛蠹s2000升(530加侖)的最大工作容量，足W收集可能從液體循環(huán)管道和船 舶廢氣洗涂設(shè)備流回罐中的任何水而沒有溢出的可能性。
[0134] 罐的底部向處理系統(tǒng)排水管傾斜。收集罐裝有高液位開關(guān)，W保證罐沒有裝得過 滿W及用于控制補(bǔ)給和液體水W及視線指示的磁式視鏡。在一種選擇中，罐還具有到船只 船底廢物罐的集成溢流，W防止萬一罐溢流事件時(shí)臟液體涌出至甲板上。
[0135] 該罐由鋼制成并且所有法蘭直徑小于10英寸且由超級(jí)雙相不誘鋼制成。罐的內(nèi)部 涂覆有耐海水和氨氧化鋼的環(huán)氧涂料。
[0136] 液體從船舶廢氣洗涂設(shè)備通過重力流到位于低于罐的最小工作水平至少150毫米 的排水管頭中，W防止廢氣進(jìn)入循環(huán)罐或者防止從預(yù)處理橫跨至該設(shè)備的主處理室。
[0137] 液體由循環(huán)累抽吸頭(通過熱交換器)從罐中抽出。在循環(huán)罐中的液體的最大工作 溫度被限制在65Γ，W確保它保持在循環(huán)系統(tǒng)管道的復(fù)合材料的工作溫度范圍內(nèi)。在一個(gè) 實(shí)施例中，罐被排放到大氣中。
[013引驟冷，預(yù)處理和清洗液性質(zhì)
[0139] 通過從液體發(fā)生器注入更濃縮的氨氧化鋼而將用于洗涂船舶廢氣的液體保持在 所期望的pH值。運(yùn)包括液體混合和存儲(chǔ)罐，管道和液體累。
[0140] 在另一個(gè)實(shí)施例中，驟冷、預(yù)處理和清洗液體是被添加到液體混合和存儲(chǔ)罐中的 新鮮水和干濃縮氨氧化鋼丸粒或?qū)⒁后w濃縮氨氧化鋼的混合物。氨氧化鋼被添加 W保持抑 值約為12(1000毫摩爾/升)的堿度，并且具有按重量計(jì)約10%的最大氨氧化鋼濃度。在最大 pH值的液體溶液將相當(dāng)于家庭排水清潔劑，且被認(rèn)為對(duì)人員和設(shè)備有害且具腐蝕性。
[0141] 海水冷卻系統(tǒng)
[0142] 海水冷卻系統(tǒng)需要消散從熱廢氣轉(zhuǎn)移到驟冷、預(yù)處理和清洗液體的熱。優(yōu)選地，冷 卻后的液體溫度約為35°C。對(duì)于3.25MW輸出單元，基于廢氣流速和當(dāng)前系統(tǒng)的溫度W及計(jì) 算通過液體汽化的熱損失，該系統(tǒng)所需的熱容量被計(jì)算為3,479兆焦/小時(shí)。運(yùn)也已經(jīng)通過 CFD分析而被證實(shí)。對(duì)于其他尺寸的單位及其他類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，熱率將有所不同。
[0143] 液體系統(tǒng)的全部流通過位于所述液體循環(huán)累的吸入側(cè)的熱交換器一一通常是片 式熱交換器(在其它情況下是管和殼熱交換器)而被累送。并排布置若干熱交換器W便滿足 用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的熱交換器所要求的流速，并且在保持最大容量的66%的同時(shí)一個(gè)熱交換器被 脫機(jī)用于清洗。
[0144] 驟冷、預(yù)處理和清洗液處理系統(tǒng)
[0145] 驟冷、預(yù)處理和清洗液處理系統(tǒng)處理收集在液體循環(huán)罐中的載有顆粒的溶液(pH 12，10毫摩爾/升或更小），W便允許廢氣清潔中的水的再循環(huán)。液體處理系統(tǒng)通過在循環(huán)罐 中的液體達(dá)到5%或更大的固體含量時(shí)被觸發(fā)。含5%固體的液體從循環(huán)罐中被累送到澄清 器，其中，顆粒物被沉淀，清潔的水被溢回到罐中用于再循環(huán)。
[0146] 控制和監(jiān)控
[0147] 船舶廢氣洗涂設(shè)備由主控制系統(tǒng)控制。該控制系統(tǒng)用冗余故障安全和直觀人機(jī)界 面來編程。例如，在船舶廢氣洗涂設(shè)備和液體處理系統(tǒng)中使用的ABB PLC?被認(rèn)為是主要的 控制系統(tǒng)組件，并且由DNV對(duì)此使用進(jìn)行認(rèn)證。在一個(gè)實(shí)施例中，用于控制、監(jiān)控和記錄系統(tǒng) 的儀器和傳感器包括：
[014引-廢氣分析儀(SOx和C02)
[0149] -液體循環(huán)罐壓力
[0150] -液體頭流
[0151] -液體頭溫度
[0152] -液體回流溫度
[0153] -液體頭壓力
[0154] -液體累壓力
[01巧]-海水累壓力
[0156] -船舶廢氣洗涂器廢氣入口壓力（出口是在大氣壓力下）
[0157] -船舶廢氣洗涂器廢氣入口溫度 [015引-船舶廢氣洗涂器廢氣出口溫度
[0159] -循環(huán)罐抑值
[0160] -處理液體抑值
[0161] -液位(低，高&高-高）
[0162] -處理液混合及存儲(chǔ)罐液位(低&高）
[0163] -處理液溢出盤泄漏檢測(cè)-液體
[0164] -循環(huán)罐溢出檢測(cè)-船舶廢氣
[0165] -洗涂器污水池溢出檢測(cè)
[0166] -液體循環(huán)罐液位視鏡(磁性）
[0167] -處理液罐液位視鏡(磁性）
[0168] 在操作中，來自船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通過廢氣入口 110進(jìn)入船舶廢氣洗涂設(shè)備100。 驟冷器500射出驟冷液體來冷卻廢氣。將冷卻的廢氣行進(jìn)通過預(yù)處理器600,預(yù)處理器600射 出預(yù)處理液體W進(jìn)一步冷卻廢氣并與廢氣發(fā)生反應(yīng)。經(jīng)預(yù)處理的廢氣行進(jìn)到會(huì)聚-發(fā)散文 氏管300中并通過文氏清洗器320 W繼續(xù)將清洗液體與廢氣混合。文氏管沖洗310潤(rùn)濕文氏 管300的表面W去除形成的煙塵或固體材料。清洗后的廢氣行進(jìn)通過沖擊籃700進(jìn)一步去除 并收集所形成的固體。廢氣穿過除霧器420W從廢氣流中除去清洗/預(yù)處理/驟冷液體的液 滴。在最終穿過廢氣沖洗410后，處理過的且已除霧的廢氣通過廢氣出口 120離開船舶廢氣 洗涂設(shè)備。
[0169] 在替代實(shí)施例的操作中，來自船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通過廢氣入口 110進(jìn)入船舶廢氣 洗涂設(shè)備100。驟冷器/預(yù)處理器550冷卻并預(yù)處理廢氣，然后蝶形閥130引起廢氣與驟冷/預(yù) 處理液體的進(jìn)一步混合。經(jīng)預(yù)處理的廢氣行進(jìn)到會(huì)聚發(fā)散文氏管300中并通過文氏清洗器 320繼續(xù)將廢氣與清洗液體混合。清洗后的廢氣行進(jìn)通過污水池250進(jìn)一步去除和收集所形 成的固體，并收集多余的驟冷、預(yù)處理和清洗液體。廢氣穿過除霧器420W從廢氣流中除去 清洗/預(yù)處理/驟冷液體的液滴。處理過的且已除霧的廢氣通過廢氣出口 120離開船舶廢氣 洗涂設(shè)備。
[0170]
[0171] 示例 1
[0172] ??定到600千瓦柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的本公開內(nèi)容的船舶廢氣洗涂設(shè)備進(jìn)行Ξ個(gè)洗涂 性能測(cè)試。在試驗(yàn)1中，洗涂設(shè)備已經(jīng)W100%發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷運(yùn)行了 108分鐘，發(fā)動(dòng)機(jī)速度為 1750-1800RPM。在此期間，驟冷器和文氏管處于運(yùn)行中，并且驟冷器和文氏管之間的蝶形閥 (W創(chuàng)建一個(gè)端流混合區(qū)）處于完全打開(0°)或者部分閉合(22°或45°)的位置。在試驗(yàn)2中， 洗涂設(shè)備已經(jīng)W100%發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷運(yùn)行了在35分鐘，發(fā)動(dòng)機(jī)速度為1800RPM。在14分鐘后，將 蝶形閥關(guān)閉到22度，在20分鐘后，驟冷器被激活。在試驗(yàn)3中，洗涂設(shè)備已經(jīng)W100%發(fā)動(dòng)機(jī) 負(fù)荷運(yùn)行了 108分鐘，發(fā)動(dòng)機(jī)速度為1800RPM。在13分鐘后，文氏管被激活;在18分鐘后驟冷 器被激活;在49分鐘后，文氏管被去激活;在58分鐘后，蝶形閥被關(guān)閉到22%在62分鐘后，蝶 形閥被關(guān)閉到45%在101分鐘后，氨氧化鋼溶液被提供給驟冷器。在船舶發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的洗涂 之前和之后進(jìn)行SOx，C〇2和顆粒物測(cè)量。
[0173] 該設(shè)備表明對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流的平均99%S02的洗涂:廢氣流中的S〇2含量從lOOOppm 的SO2氣體減少到O-lOppm，運(yùn)相當(dāng)于將燃燒1.5%至3.5%的負(fù)載硫燃料所產(chǎn)生的5〇2洗涂至 0.1%110硫規(guī)程限審1]。此外，系統(tǒng)一貫地捕獲質(zhì)量80-90%的?1(顆粒物）。
[0174] 下表包含來自洗涂性能測(cè)試的數(shù)據(jù)：
[0175]
[017W 示例2
[0177]在另一系列試驗(yàn)中，S化降低的效果作為文氏管流的函數(shù)而被評(píng)估。在使用W 1600RPM的發(fā)動(dòng)機(jī)速度滿負(fù)荷運(yùn)行的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的第一個(gè)測(cè)試(試驗(yàn)B)中，廢氣流的S〇2濃 度在廢氣歧管和文氏管出口處被測(cè)量。經(jīng)過一段17分鐘的時(shí)段，文氏管流率從每分鐘180加 侖(gpm)降至Ogpm。在使用W滿負(fù)荷運(yùn)行的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的第二測(cè)試(試驗(yàn)F)時(shí)，廢氣流的S〇2 濃度在廢氣歧管和文氏管出口處被測(cè)量。經(jīng)過一段9分鐘的時(shí)段，文氏管流率從ISOgpm降至 Ogpm。下面的圖演示了下面所繪制的試驗(yàn)B和試驗(yàn)F的結(jié)果顯示了 S02的移除的系統(tǒng)能力W 及它與文氏管流率(gpm)的相關(guān)性：
[017 引
[0179] 本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例導(dǎo)致系統(tǒng)的洗涂效率提高。運(yùn)是通過將化學(xué)洗涂能力加 入驟冷器來實(shí)現(xiàn)，最后Ξ個(gè)驟冷器噴嘴同時(shí)直接噴射化0H至可調(diào)節(jié)蝶形閥中。運(yùn)就在同屯、 文氏管組件之前產(chǎn)生了端流混合區(qū)，從而經(jīng)由同屯、文氏管組件從氣流中進(jìn)一步去除未被去 除的S〇2。
[0180] 示例3
[0181] 在本公開內(nèi)容的船舶廢氣洗涂設(shè)備的實(shí)施例的另一試驗(yàn)中，該設(shè)備Wl750rpm發(fā) 動(dòng)機(jī)速度在75 %發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷情況下運(yùn)行。驟冷液體從驟冷器中W1.5gmp、在60psi的壓力下 射出。在設(shè)備入口處的S〇2水平被測(cè)量處于lOOOppm，而在設(shè)備出口處被測(cè)量處于化pm，C0水 平為301ppm，N0水平為633ppm，W及N02水平為2443ppm。
[01劇 示例4
[0183] 船舶廢氣洗涂設(shè)備的四個(gè)額外的試驗(yàn)被執(zhí)行。在試驗(yàn)1中，10(K)rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度， 在15%的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下并且文氏管處于運(yùn)轉(zhuǎn)中，入口 S〇2水平為lOOOppm并且出口 S〇2水平為 0ppm，C0水平為258ppm，N0水平為366ppmW及N02水平為439.化pm,在試驗(yàn)2中，1200巧m的發(fā) 動(dòng)機(jī)速度，12%的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下并且文氏管處于運(yùn)轉(zhuǎn)中，入口 S〇2水平為lOOOppm并且出口 8〇2水平為化9111，〔0水平為61化9111，腸水平為27化91]1并且^2水平為327.699111，在試驗(yàn)3中， HOOrpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度，13%的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下并且文氏管處于運(yùn)轉(zhuǎn)中，入口 S〇2水平為 lOOOppm并且出口 S〇2水平為0ppm，C0水平為158ppm，N0水平為228ppm并且N02水平為 273.6ppm，在試驗(yàn)4中，159化pm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度，17 %的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下并且文氏管處于運(yùn)轉(zhuǎn) 中，入口S〇2水平為lOOOppm并且出口S〇2水平為化pm，C0水平為148ppm，N0水平為211ppm并且 N02水平為化3.化pm。
[0184] 由于不脫離本發(fā)明范圍的情況下可W對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作出許多改變，因此本文中所 包含的所有內(nèi)容都意欲被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種船舶廢氣洗滌設(shè)備，包括： a) 具有第一端和第二端的外殼； b) 靠近所述第一端的廢氣入口，用于接受含有二氧化硫和顆粒物的高溫廢氣； c) 靠近所述廢氣入口的至少一個(gè)驟冷器，用于用至少一種驟冷液體冷卻所述高溫廢氣 以得到冷卻的廢氣； d) 至少一個(gè)預(yù)處理器，用于用至少一種預(yù)處理液體預(yù)處理所述冷卻的廢氣以得到經(jīng)預(yù) 處理的廢氣； e) 至少一個(gè)文氏管組件，包括文氏管入口和文氏管出口，所述文氏管入口用于接受所 述經(jīng)預(yù)處理的廢氣，所述文氏管出口用于用至少一種清洗液體清洗所述經(jīng)預(yù)處理的廢氣以 得到含有多個(gè)清洗液體液滴的清洗過的廢氣并將所述清洗過的廢氣傳送至所述文氏管出 P; f) 靠近文氏管出口的沖擊籃，用于提供所述清洗后的廢氣與所述清洗液體的額外的混 合； g) 至少一個(gè)除霧器，用于從所述清洗后的廢氣中除去所述多個(gè)清洗液體液滴以形成已 除霧廢氣； h) 在所述第二端處的廢氣出口，用于排出所述已除霧廢氣;及 i) 接收器，用于接收所述至少一種驟冷液體、所述至少一種預(yù)處理液體和所述至少一 種清洗液體。2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一種驟冷液體、所述至少一種預(yù)處理液體 和所述至少一種清洗液體是堿性的。3. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述至少一種驟冷液體、所述至少一種預(yù)處理液體 和所述至少一種清洗液體包括:從包含氫氧化鋰，氫氧化鈉，氫氧化鉀的組中選擇的水性堿 金屬氫氧化物溶液，從包含氫氧化鈣，氫氧化鎂的組中選擇的水性堿土金屬氫氧化物溶液， 以及它們的組合。4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)文氏管組件是同心文氏管，還包括連 接所述文氏管入口與所述文氏管出口的會(huì)聚-發(fā)散通路。5. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述堿金屬氫氧化物是氫氧化鈉。6. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一種驟冷液體、所述至少一種預(yù)處理液體、 所述至少一種清洗液體的pH值為約8至約12。7. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述外殼，所述至少一個(gè)驟冷器，所述至少一個(gè)預(yù)處 理器，所述至少一個(gè)文氏管，所述沖擊籃和所述至少一個(gè)除霧器由耐熱溫度至約300°C的材 料構(gòu)造。8. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括生成器，用于產(chǎn)生所述至少一種驟冷液體、所述至 少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體。9. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括分發(fā)器，用于分發(fā)所述至少一種驟冷液體、所述至 少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體。10. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括收集接收機(jī)，用于接收所述至少一種驟冷液體、所 述至少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體。11. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括冷卻器，用于冷卻所述至少一種驟冷液體、所述至 少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體。12. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括清潔器，用于清潔所述至少一種驟冷液體、所述至 少一種預(yù)處理液體和所述至少一種清洗液體。13. -種用于洗滌船舶廢氣的過程，包括： a) 提供含有^氧化硫和顆粒物的尚溫廢氣； b) 使用驟冷液體來冷卻所述高溫廢氣以得到冷卻的廢氣； c) 使用預(yù)處理液體來預(yù)處理所述冷卻的廢氣以得到經(jīng)預(yù)處理的廢氣； d) 使用至少一個(gè)文氏管組件來清洗所述經(jīng)預(yù)處理的廢氣，所述文氏管組件包括文氏管 入口和文氏管出口，所述文氏管入口用于接受所述經(jīng)預(yù)處理的廢氣，所述文氏管出口用于 用清洗液體清洗所述經(jīng)預(yù)處理的廢氣以得到含有多個(gè)清洗液體液滴的清洗過的廢氣并將 所述清洗過的廢氣傳送至所述文氏管出口； e) 使用沖擊籃來將所述清洗后的廢氣與所述清洗液體混合； f) 從所述清洗后的廢氣中除去所述多個(gè)清洗液體液滴以形成已除霧廢氣； g) 排出所述已除霧廢氣;及 h) 捕獲所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述清洗液體。14. 如權(quán)利要求13所述的過程，其中，所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述清洗液體 是堿性的。15. 如權(quán)利要求14所述的過程，其中，所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述清洗液體 包括:從包含氫氧化鋰，氫氧化鈉，氫氧化鉀的組中選擇的水性堿金屬氫氧化物溶液，從氫 氧化鈣，氫氧化鎂的組中選擇的水性堿土金屬氫氧化物溶液，以及它們的組合。16. 如權(quán)利要求15所述的過程，其中，所述堿金屬氫氧化物是氫氧化鈉。17. 如權(quán)利要求13所述的過程，其中，所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體、所述清洗液體的 pH值為約8至約12。18. 如權(quán)利要求13所述的過程，還包括用于產(chǎn)生所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述 清洗液體的過程。19. 如權(quán)利要求13所述的過程，還包括用于分發(fā)所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述 清洗液體的過程。20. 如權(quán)利要求13所述的過程，還包括用于接收所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述 清洗液體的過程。21. 如權(quán)利要求13所述的過程，還包括用于冷卻所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述 清洗液體的過程。22. 如權(quán)利要求13所述的過程，還包括用于清潔所述驟冷液體、所述預(yù)處理液體和所述 清洗液體的過程。23. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是閉環(huán)。24. 如權(quán)利要求13所述的過程，其中所述過程是閉環(huán)。
【文檔編號(hào)】B01D47/00GK105980032SQ201580004631
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日
【發(fā)明人】加思·E·詹金斯, 基利·G·桑普森, 大衛(wèi)·S·杜蒙, 賽義德·米拉德·穆薩維
【申請(qǐng)人】船舶廢氣解決方案公司