用于船舶的燃料清洁系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了从要在大型货船中用作燃料的燃料舱油中清除硫和其他污染物的系统和方法。优选地，系统包括具有混合器以产生油和水的乳液的两个或更多个工段。在水与油混合之前，一种或多种处理化学品被加入到水中，以帮助从油中分离硫并释放硫，使得硫可以与水中存在的各种其他分子结合或溶解在水中。乳液可以通过微空化室以及电解反应器室以通过除去额外的硫含量来进一步清洁燃料油。清洁燃料被送到燃料供给箱以在柴油发动机中用于燃烧循环。

Fuel cleaning system and method for ships

Systems and methods for removing sulfur and other contaminants from fuel tanks for use as fuel in large cargo ships are described. Preferably, the system includes two or more sections of an emulsion having a mixer to produce oil and water. Prior to mixing water with oil, one or more treatment chemicals are added to the water to aid in separating sulfur from the oil and releasing sulfur so that sulfur can be combined or dissolved in water with a variety of other molecules present in the water. The emulsion can be further cleaned by removing the additional sulfur content through the micro cavitation chamber and the electrolytic reactor chamber. The clean fuel is sent to the fuel tank for use in the combustion cycle of the diesel engine.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于船舶的燃料清洁系统和方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2014年7月11日提交的美国非临时申请No.14/329,850的权益，该申请通过引用全文并入本文。
本专利技术是在从柴油燃料中除去污染物和特别地除去特别困难和高污染的污染物(例如硫)的领域中。
技术介绍
过去，关于远洋船舶如大型货船、集装箱船、油轮和豪华邮轮燃烧柴油燃料的环境规定很少(如果有的话)。因此，在这样的船舶中经常使用非常低质量的脏燃料，有时称为燃料舱油(bunkeroil)或燃料舱燃料(bunkerfuel)。传统的燃料舱油是非常地未加工的，并且是高度污染的。在汽油精炼期间，从原油中除去更高质量的燃料材料如丙烷气体、汽车汽油和喷气燃料，然后除去较重的石油产品如柴油和润滑油，留下燃料舱油作为最后的残余物。因此，燃料舱油可能含有大量的硫，通常在3.5％的范围内，有时在4％-4.5％的较高范围内。很少有(如果有的话)炼油公司努力从燃料舱油中除去这种硫，因为这将花费更多的时间和金钱并且显著提高燃料舱油的成本，而对于在海洋中的大型货船中燃烧高硫油的规定很少，油以此目的出售。燃料舱油也可能含有其他污染物，其可能在铅、锑、砷、苯乙烯和其他高污染物质范围内。随着对于环境的关注增加，许多船舶经营者更喜欢燃烧更清洁的燃料，而不是燃烧脏的、低质量的具有其高污染性污染物的燃料舱油。不幸的是，燃料舱油是在世界上的许多地方广泛生产的商品，并且难以且有时不可能获得不具有高含量的这样的污染物的燃料舱油，一个特别的问题是硫。此外，许多港口正在发布限制污染物量的规定，例如当船舶在港口边界内时可燃烧的硫和汞。一些规定要求燃料舱油在其可用于向港口边界内的柴油发动机提供动力之前含有少于0.5％的硫。由于市场上不可以获得具有这样低的硫含量的燃料舱油，许多船舶经营者当他们在港口停靠时必须完全关闭他们的柴油发动机，并且使用陆地电线来给船上的系统供电，这对于城市来说提供船舶的高功率容量是极其昂贵，并且对于船舶经营者来说购买电也是昂贵的。如果船舶经营者试图从发动机燃烧后的排气中除去硫，这在大多数燃料舱油的高污染水平下是不可能的。SCR形式的传统排气洗涤器和催化转化器通常仅在硫含量低于1％时工作。进一步地，更高的硫含量将堵塞除去NOx的催化元素，并使其对于任何类型的污染物除去都是无用的。因此，洗涤排气和从排气烟囱中除去任何污染物的选择对于正在燃烧具有高硫含量的燃料舱油的大型货船不是实用的解决方案。
技术实现思路
本文公开了一种用于在大型远洋船舶上安装燃料舱油清洁系统以在燃料舱油用作柴油发动机的燃料之前从燃料舱油中除去污染物(特别是硫)的系统和方法。特别地，本文描述了一种系统，其中燃料舱油清洁装置被提供在货船中并且以紧凑的方式设置以清洁燃料。此外，该系统提供了要在柴油燃料已经被货船发动机燃烧之后和在其从通风井输出之前提供的另外的排气洗涤器和热提取的能力。将描述具体装置的细节，之后将描述其在大型货船(通常为远洋船舶上)的安装。根据本文所讨论的各种实施方式的原理，描述了一种装置和方法，其在燃料舱油在内燃机中燃烧之前，在燃料舱油处于液态的时候从燃料舱油中除去大量的污染物，特别是硫。本文所述的装置和方法能够将硫除去至低于0.5％的水平，并且在一些实施方式中能够将硫除去至低于0.1％的水平。该系统能够在船上的燃料穿过燃料管路以准备处于柴油发动机中时操作以清洁燃料。该系统在燃料舱油置于燃料供给箱之前从燃料舱油中除去这些污染物，特别是硫，使得当油燃烧时，排气中硫的量小于0.5％。这足够低使得SCR催化转化器和其他洗涤器现在可以用于从排烟中除去其他污染物，例如NOx。由于硫已从排气中除去，现在可以使用排气洗涤器以从排气中除去许多其他污染物，因为它不再被硫堵塞。本专利技术的系统允许通过在燃料舱油燃烧之前，从燃料舱油中除去硫以处于排气洗涤器除去其他污染物所需的限度内而实现这一点。从液体燃料舱油中除去硫与随后使用合适的洗涤器和催化转化器从排气中除去任何额外的硫以及各种其他污染物的组合导致从巨大货船上的排气烟囱基本上清洁的输出，允许货船停靠港口并运行其柴油发动机，同时满足所有环境规定。本文所述的本专利技术的系统还使货船能够增加其排气效率并且从排气中除去比先前可能的甚至更多的热量。在过去，必须使排气保持在非常高的温度下，以避免硫在烟囱的侧壁上冷凝，其将在短时间内腐蚀和破坏金属内衬。利用本文所述的本专利技术的系统，排气充分地不含硫，使得排气温度可以显著地更低。这允许从柴油燃料的燃烧获取基本上更多的能量，并且极大地提高了柴油发动机本身以及排气锅炉的效率。如所已知的，来自燃烧系统的排气温度越低，总效率越高，因为从燃烧循环中提取了更多的能量。因此，通过允许更低的排气温度，可以大大增加整体货船的燃料有效运行。根据一个实施方式，该系统包括燃料流动管线，燃料舱油可以通过该燃料流动管线从储存箱流出。在燃料离开储存箱后，在一个实施方式中，乳化剂与燃料混合，以增加与水混合的油的亲和力。然后燃料管线进入热交换器，随后进入加热器，在加热器中其被加热至适合的温度以增加与水混合的可能性。接下来，燃料进入混合单元，其中将水喷射到燃料舱油中并与其混合，产生柴油燃料与水的乳化共混物。该混合经受高度湍流并通过喷嘴喷射以促进与水和油完全混合。在一个实施方式中，在混合工段期间，缠绕在混合器段上的电线圈使乳化液经受电场。乳化的混合物离开混合工段并进入水/油分离器段，其将水从油中分离。在混合工段期间，燃料舱油中含有的大量的硫从燃料的油组分分离并转移至水或气态形式的硫，例如硫化氢。在第一分离器段，已经从燃料分离的水作为废水丢弃，并且燃料输出到管道以进入第二混合器段。在第二混合器段，燃料再一次在湍流中与水混合以产生含有水和油的乳液。优选地，在第二段的混合期间，使乳化液经受电场以增加离开燃料舱油并与水或氢气结合以形成气体形式的硫化氢(其可以被排放)的硫的量。在乳液从第二混合器段离开之后，其通过微空化室，在其中乳液经受在乳液中产生空化气泡的高强度声波，进一步增加硫从燃料舱油的分离。然后乳液离开微空化并进入反应器室，在其中电流通过乳液。通过乳液的电流增加额外的能量以进一步分离乳液的单独组分。特别地，通过乳液的电流将提供足够的能量以从燃料舱油中除去剩余的硫原子中的一些。此外，电流将提供足够的能量以将水分子中的一些分裂成氢和氧的气态组分，产生H2和O2的气泡。氢的气泡将对硫具有很大的亲和力，并且将产生硫化氢H2S的气体分子，其然后可以安全地从反应器室排出。此外，硫化氢中的一些可以溶解到水中并产生高度稀释的氢硫酸。乳液的电解也从H2O分子的分裂产生氧气，并且单独的氧原子快速地与另一个氧原子结合以产生O2或与油中的其他污染物结合，例如与铅结合产生氧化铅；与砷结合产生三氧硫砷(arsenictrioxidesulfur)以产生二氧化硫；或其他氧化合物。乳液从反应器离开并进入水/燃料分离器，在那里从油中除去水。两次清洁的燃料被输出以储存在燃料储存箱中，并且水作为水混合物输入到要用于在第一混合器中与油混合的第一混合物中以产生第一乳液。在一个实施方式中，在将清洁水添加到第二段的混合器中之前，可以向水中加入一种或多种处理化学品以增加对硫的溶解度。例如，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从燃料舱燃料油中清除污染物的系统，其包括：加热室，所述燃料通过所述加热室并被加热；第一混合器段，在其中所述燃料与水混合以产生乳液；第一水/燃料分离器段，在其中在第一清洁操作之后，所述水从所述燃料中分离；在所述第一水/燃料分离器段的所述燃料舱燃料油输出与第二混合器的燃料入口之间的燃料流连接；第二混合器段，其从所述第一分离器段接收所述燃料舱燃料油输出并将其与水混合以产生乳液；处理化学品入口，其提供要与所述水混合的化学品，特定的处理化学品被选择以帮助从所述燃料油中除去污染物；连接到所述第二混合器段的出口的微空化室，所述乳液通过所述微空化室；反应室，其连接到所述空化室的出口并接收所述乳液，所述反应室具有使电流通过所述乳液的多个电解板；第二水/燃料分离器段，其在分离燃料舱燃料油之后输出燃料舱燃料油；和在所述第二水/燃料分离器段的水出口与所述第一混合器段的水入口之间的连接，其提供要在所述第一混合器段中使用的从所述第二段离开的水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.11 US 14/329,8501.一种用于从燃料舱燃料油中清除污染物的系统，其包括：加热室，所述燃料通过所述加热室并被加热；第一混合器段，在其中所述燃料与水混合以产生乳液；第一水/燃料分离器段，在其中在第一清洁操作之后，所述水从所述燃料中分离；在所述第一水/燃料分离器段的所述燃料舱燃料油输出与第二混合器的燃料入口之间的燃料流连接；第二混合器段，其从所述第一分离器段接收所述燃料舱燃料油输出并将其与水混合以产生乳液；处理化学品入口，其提供要与所述水混合的化学品，特定的处理化学品被选择以帮助从所述燃料油中除去污染物；连接到所述第二混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·诺林，
申请(专利权)人：特里通排放解决方案公司，
类型：发明
国别省市：美国,US