船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统技术方案

一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，包括柴油机、热交换器、脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐及进气阀门组，柴油机的排气端和进气端之间设有废气循环管路，热交换器、脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐及进气阀门组在废气循环管路中依次设置，由柴油机的排气端排出的废气经热交换器降温后进入脱硫洗涤塔进行脱硫以获得脱硫废气，脱硫废气进入二氧化碳膜分离器，经二氧化碳膜分离器分离出的二氧化碳储存至二氧化碳储罐，二氧化碳储罐中的二氧化碳通过进气阀门组输送至柴油机的进气端。本发明专利技术的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统可同时减少NOX、SOX、CO2的排放量并实现船舶设备的集成。

【技术实现步骤摘要】
船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统
本专利技术涉及船舶装备领域，特别是关于一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统。
技术介绍
为控制船舶氮氧化物NOX、硫氧化物SOX以及二氧化碳CO2的排放，国际海事组织(IMO)制定了《MARPOL73/78公约》附则VI《防止船舶造成空气污染规则》和《船舶设计能效指数(EEDI)》，明确规定了NOX、SOX排放限值、CO2的减少量以及实施时间表。在NOX排放量控制方面，废气再循环(EGR)是一种机内NOX控制技术，可使二冲程低速柴油机(主机)的废气达到TierIII排放标准，在该技术中，部分燃烧后的废气(≤40％)在冷却后重新混入燃烧性进气中，由于废气中的CO2含量相对较高，在与新鲜空气混合后，会明显提高混合气热容，从而降低了发动机的燃烧峰温，减少NOX的生成。此外，为避免废气中的SOX和颗粒物对EGR系统和柴油机的腐蚀和污损，废气与新鲜空气混合前，须经过EGR水处理系统的碱液洗涤。然而，由于EGR系统所需的废气量巨大且仅在排放控制区(ECA区)运行，导致所选的空气压缩机不仅功率较大且使用频率也不高，在ECA区运行时易造成峰值用电负荷增加。在SOX排放量控制方面，湿法脱硫技术是船舶废气SOX控制的主流技术，即在洗涤塔内通过海水或其他碱性溶液吸收废气中的SOX、颗粒物以及少量CO2，废气湿法脱硫系统的原理和流程与EGR废气水处理系统基本相似。在CO2减少量的控制方面，提高船舶EEDI的方法是减少安装动力和增加载重量。然而，降低船舶速度和动力限制了船舶在恶劣环境下处理危险情况、回驶安全港口的能力以及躲避海盗袭击的能力，而对于任何船舶设计来讲，可增大的船舶载重量也较为有限。由上述可知，目前船舶上的减排设备往往自成体系，且减排设备之间以及减排设备与船舶原有设备之间往往存在功能重复的现象，不仅控制NOX、SOX排放量及CO2减少量的效果有限，还存在设备占地大、结构复杂的问题。因此，有必要提出一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，结构紧凑并可同时减少NOX、SOX、CO2的排放量。本专利技术提供的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，包括柴油机、热交换器、脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐及进气阀门组，所述柴油机的排气端和进气端之间设有废气循环管路，所述热交换器、脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐及进气阀门组在所述废气循环管路中依次设置，由所述柴油机的排气端排出的废气经所述热交换器降温后进入所述脱硫洗涤塔进行脱硫以获得脱硫废气，所述脱硫废气进入所述二氧化碳膜分离器，经二氧化碳膜分离器分离出的二氧化碳储存至所述二氧化碳储罐，所述二氧化碳储罐中的二氧化碳通过所述进气阀门组输送至所述柴油机的进气端。进一步的，所述柴油机包括主机与多个辅机，所述主机与所述多个辅机各自的排气端与所述废气循环管路连接，所述主机与所述多个辅机各自的进气端与所述进气阀门组连接。进一步的，所述进气阀门组包括在所述二氧化碳储罐与所述进气端之间依次设置的减压阀组及进气阀组，所述减压阀组包括主机减压阀与多个辅机减压阀，所述进气阀组包括主机进气阀和多个辅机进气阀。进一步的，所述主机与所述多个辅机各自的进气端还与涡轮增压器连接，所述主机进气阀和多个辅机进气阀的排气口分别连接在所述主机和所述多个辅机各自的进气端与所述涡轮增压器之间。进一步的，所述进气阀组控制进入所述柴油机的二氧化碳为柴油机扫气量的5％。进一步的，所述脱硫洗涤塔与所述二氧化碳膜分离器之间依次设有引风机与第一空气压缩机，所述引风机将所述脱硫洗涤塔中设定比例的脱硫废气引入所述第一空气压缩机，所述第一空气压缩机将所述引风机引入的脱硫废气的压力提高至所述二氧化碳膜分离器的工作压力。进一步的，所述二氧化碳膜分离器与所述二氧化碳储罐之间设有第二空气压缩机，所述第二空气压缩机用于将所述二氧化碳膜分离器分离出的二氧化碳增压以储存至所述二氧化碳储罐。进一步的，还包括脱碳废气储罐，所述脱碳废气储罐连接所述二氧化碳膜分离器的外部排气口与船舶压缩空气系统，所述第一空气压缩机和所述第二空气压缩机为所述船舶压缩空气系统的空气压缩机。进一步的，还包括第三空气压缩机，所述第三空气压缩机与所述二氧化碳储罐的外部排气口连接，所述第三空气压缩机为所述船舶压缩空气系统的空气压缩机。进一步的，所述脱硫洗涤塔为脱硫洗涤塔，所述脱硫洗涤塔设有外部排气口。进一步的，所述设定比例的脱硫废气为10％的脱硫废气。本专利技术实施例的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统中，脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐依次设置在柴油机的废气循环管路中，从而将废气循环系统与脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离装置有机结合，不仅可以减少脱硫洗涤塔的重复投资，所产生的二氧化碳还可满足柴油机的废气再循环要求，达到了同时减少NOX、SOX、CO2的排放量的目的并实现了船舶设备的集成。附图说明图1为本专利技术一个实施例中船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。图1为本专利技术一个实施例中船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，包括柴油机1、热交换器2、脱硫洗涤塔3、引风机4、第一空气压缩机5、二氧化碳膜分离器6、第二空气压缩机7、二氧化碳储罐8及进气阀门组9，柴油机1的排气端11和进气端12之间设有废气循环管路13，热交换器2、脱硫洗涤塔3、引风机4、第一空气压缩机5、二氧化碳膜分离器6、第二空气压缩机7、二氧化碳储罐8及进气阀门组9在废气循环管路13中依次设置，脱硫洗涤塔3、二氧化碳膜分离器6及二氧化碳储罐8均设有外部排气口，所述外部排气口与大气连接。在本专利技术实施例中，脱硫洗涤塔3、二氧化碳膜分离器6及二氧化碳储罐8依次设置在废气循环管路13中，将湿法脱硫后的洁净废气中的二氧化碳分离出来以作为所有柴油机的再循环废气源，从而将EGR系统、湿法脱硫和二氧化碳膜分离装置有机结合，达到了同时减少NOX、SOX、CO2的排放量的目的并实现了船舶设备的集成。此外，通过本专利技术实施例的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，可在非ECA区运行时向二氧化碳储罐8中存储二氧化碳并在ECA区释放二氧化碳以作为柴油机1的再循环废气源，由于存储的二氧化碳相对原有再循环废气的二氧化碳浓度高，且二氧化碳膜分离器6在ECA区只需根据CO2的消耗情况择机运行而不用一直工作，从而可减少空气压缩机体积并降低峰值用电负荷。其中，二氧化碳膜分离器6在ECA区择机运行是指，当柴油机1在ECA区以较大负荷运转时，则有可能将二氧化碳储罐8中的CO2消耗完，此时二氧化碳膜分离器6需再次运行以产生所需的CO2，否则二氧化碳膜分离器6无需运行。接上述，在本实施例中，柴油机1包括主机15与多个辅机16，主机15与多个辅机16各自的排气端与废气循环管路13连接，主机15与多个辅机16各自的进气端与进气阀门组9连接。进气阀门组9包括在二氧化碳储罐8与进气端12之间依次设置的减压阀组91及进气阀组92，减压阀组91包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，包括柴油机(1)、热交换器(2)、脱硫洗涤塔(3)、二氧化碳膜分离器(6)、二氧化碳储罐(8)及进气阀门组(9)，所述柴油机(1)的排气端(11)和进气端(12)之间设有废气循环管路(13)，所述热交换器(2)、脱硫洗涤塔(3)、二氧化碳膜分离器(6)、二氧化碳储罐(8)及进气阀门组(9)在所述废气循环管路(13)中依次设置，由所述柴油机(1)的排气端(11)排出的废气经所述热交换器(2)降温后进入所述脱硫洗涤塔(3)进行脱硫以获得脱硫废气，所述脱硫废气进入所述二氧化碳膜分离器(6)，经二氧化碳膜分离器(6)分离出的二氧化碳储存至所述二氧化碳储罐(8)，所述二氧化碳储罐(8)中的二氧化碳通过所述进气阀门组(9)输送至所述柴油机(1)的进气端(12)。

【技术特征摘要】
1.一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，包括柴油机(1)、热交换器(2)、脱硫洗涤塔(3)、二氧化碳膜分离器(6)、二氧化碳储罐(8)及进气阀门组(9)，所述柴油机(1)的排气端(11)和进气端(12)之间设有废气循环管路(13)，所述热交换器(2)、脱硫洗涤塔(3)、二氧化碳膜分离器(6)、二氧化碳储罐(8)及进气阀门组(9)在所述废气循环管路(13)中依次设置，由所述柴油机(1)的排气端(11)排出的废气经所述热交换器(2)降温后进入所述脱硫洗涤塔(3)进行脱硫以获得脱硫废气，所述脱硫废气进入所述二氧化碳膜分离器(6)，经二氧化碳膜分离器(6)分离出的二氧化碳储存至所述二氧化碳储罐(8)，所述二氧化碳储罐(8)中的二氧化碳通过所述进气阀门组(9)输送至所述柴油机(1)的进气端(12)。2.如权利要求1所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述柴油机(1)包括主机(15)与多个辅机(16)，所述主机(15)与所述多个辅机(16)各自的排气端与所述废气循环管路(13)连接，所述主机(15)与所述多个辅机(16)各自的进气端与所述进气阀门组(9)连接。3.如权利要求2所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述进气阀门组(9)包括在所述二氧化碳储罐(8)与所述进气端(12)之间依次设置的减压阀组(91)及进气阀组(92)，所述减压阀组(91)包括主机减压阀(911)与多个辅机减压阀(912)，所述进气阀组包括主机进气阀(921)和多个辅机进气阀(922)。4.如权利要求3所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述主机(15)与所述多个辅机(16)各自的进气端还与涡轮增压器连接，所述主机进气阀(921)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高健，范昊，于航，张文涛，王廷勇，于青，王洪仁，
申请(专利权)人：青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37