一种新型船舶脱硫脱颗粒及CO2吸收方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型船舶脱硫脱颗粒及CO2吸收方法和装置，该装置可以同时将船舶发动机废气中的SO2、PM及CO2高效脱除，该装置主要包括碳酸氢盐溶液储存柜、CO2储存器、冷凝器、碳酸盐溶液补给箱及洗涤塔系统，洗涤塔系统包括两层，洗涤塔内层进行PM和SO2的高效脱除，洗涤塔外层进行CO2的高效吸收，PM和SO2的脱除过程采用海水作为洗涤液，并且在洗涤塔下部采用离心装置进行洗涤海水中残渣的分离，废气中的二氧化钛采用碳酸盐进行吸收，碳酸盐与CO2反应生成碳酸氢盐，然后碳酸氢盐溶液在高温条件下进行分解生成碳酸盐溶液，再次吸收CO2。该发明专利技术的装置和方法具有吸收系统体积小，吸收剂五毒无害，且不会挥发产生其他有害物质等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型船舶脱硫脱颗粒及CO2吸收方法和装置


[0001]本专利技术涉及船舶柴油机尾气净化
，具体涉及一种新型船舶脱硫脱颗粒及CO2吸收方法和装置。

技术介绍

[0002]随着世界贸易的快速发展，各国之间往来货物量剧增，海运承担着世界上90％以上的货物运输。柴油机由于其良好的性能被广泛地用作船舶推进动力装置。目前船舶发动机主要以劣质重油作为燃料，尾气中含有大量的PM和SO2。船舶废气排放的污染物对人体健康和自然环境带来极大的危害，国际海事组织(IMO)和各国的环保部门已经制定了严格的排放法规以限制船舶废气污染物的超标排放。
[0003]PM和SO2主要用湿法洗涤技术实现高效脱除，二氧化碳捕集与封存技术(CCS)作为一种高效的温室气体减排措施在路上固定源 CO2减排
发挥关键作用，但是由于船舶特殊的条件限制，船舶CCS技术起步较晚，而且技术成熟度相对较低，目前被广泛研究的CO2吸收剂主要包括醇胺溶液吸收法，醇胺溶液吸收法具有CO2捕集效率高、技术成熟等优点，但是吸收液的再生能耗、醇胺溶液对设备的腐蚀及醇胺溶液的易挥发特性等因素会明显限制其在船舶领域的应用。我国对于船舶CO2捕集技术研究起步时间较晚，技术相对不成熟。在申请号为202220638718.3的专利《船用CO2捕集与封存系统及船舶》中提供了LNG船舶的CO2捕集与封存技术，在专利号为201410621722.9的专利《一种回收利用船舶柴油机尾气中CO2的方法及装置》中利用醇胺溶液对CO2进行吸收之后进行相应的富集。在专利号为202121976371.5的专利《利用船舶尾气余热回收CO2的系统》中利用醇胺等有机试剂进行CO2的吸附，同时利用柴油机尾气的余热进行CO2的解吸，实现CO2的吸收和富集。在专利号为 202122652023.9的专利《一种低能耗船舶柴油机烟气CO2捕集系统》中也是利用船舶柴油机废气的能量将吸收的CO2解析出来，从而实现船舶CO2的高效吸收与捕集。综合目前的研究情况可知，目前CO2吸收的吸收主要为有机醇胺溶液，该溶液在高温解吸CO2时极易分解，对船员的身体由较大的危害。更重要的是，有机醇胺溶液在弱碱性环境中对CO2有较好的吸收效果，船舶废气中有浓度较高的SO2，SO2极易溶解与醇胺溶液中，从而改变醇胺溶液的酸碱性，这会对CO2的吸收造成致命的影响。此外，船舶废气中含有大量的颗粒物，颗粒物中的多环芳烃会溶解于醇胺有机吸收溶液中，这会造成CO2吸收和解吸效率的下降，上述公开的专利处理流程复杂，涉及多套设备系统，且并没有对船舶柴油机产生的废气进行相应的预处理。无论是在实用性还是在空间方面均存在诸多问题。因此，开发一种高效的脱硫脱颗粒及CO2吸收方法的集成化装置对船舶实现绿色低碳的运营目标至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种小型、高效、可行的用于船舶废气中 SO2、PM及CO2脱除的方法和装置，以使船舶SO2排放满足相关的法规要求，有效减少船舶PM和CO2的排放，减轻船舶废气对人体健康和自然环境的污染，满足双碳目标。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种船舶脱硫脱颗粒及CO2吸收方法和装置。
[0006]所述的装置包括：碳酸盐溶液捕集箱、CO2储存器、碳酸氢盐溶液储存柜、冷凝器及洗涤塔模块。
[0007]上述方案中，进一步地，所述装置洗涤塔模块包括：除雾器一、废气导向器、冷凝器、SO2组分传感器、混合器、SO2脱除喷淋层、碳酸盐溶液喷淋层、PM脱除喷淋层、填料层、海水透液孔、残渣储存柜、过滤网、离心电机、循环海水储存器、引风机、除雾器二、海水补水泵和循环海水泄放孔。
[0008]上述方案中，进一步地，所述装置碳酸氢盐溶液储存柜前端和柴油机废气总管连接，后端和洗涤塔模块入口相连。
[0009]上述方案中，进一步地，所述装置碳酸氢盐溶液储存柜内部设置有烟管加热器，用废气的热量解吸碳酸盐溶液中的CO2。
[0010]上述方案中，进一步地，所述装置洗涤塔模块中SO2组分传感器安装在混合器的下方，海水透水孔向下倾斜一定的角度，保证落入的海水洗涤液不会倒流至碳酸氢盐溶液储存柜。
[0011]上述方案中，进一步地，所述装置洗涤塔模块底部在离心电子的转动作用下，洗涤塔底装有海水洗涤液的部位高速旋转，通过过滤网将海水洗涤液中的残渣过滤，过滤后的海水再次循环洗涤。
[0012]上述方案中，进一步地，所述装置洗涤塔模块顶部为圆弧过渡。
[0013]本专利技术还提供了脱硫脱颗粒及CO2吸收方法，所述方法包括：
[0014](1)由船舶柴油机排出的废气经过碳酸氢盐溶液储存柜由洗涤塔的下部进入洗涤塔内层，在洗涤塔内层设置有文丘里洗涤器用来脱除废气中的PM，同时设有SO2脱除喷淋层用来脱除SO2，随后经过除雾器在洗涤塔的上部由洗涤塔内层排出至洗涤塔的外层；
[0015](2)在洗涤塔外层废气由上向下运行，经过混合器之后进行 SO2组分的监测，随后废气继续下行通过填料，在填料中废气与碳酸盐溶液进行反应，将废气中的CO2进行吸收，然后净化后的废气由洗涤塔底部的排出口经除雾器和引风机排出；
[0016](3)吸收CO2的碳酸盐溶液转化为碳酸氢盐溶液集聚在洗涤塔外层的底部，然后碳酸氢盐溶液进入碳酸氢盐溶液储存柜，在废气的热负荷作用下，碳酸氢盐溶液分解为碳酸盐和二氧化碳，释放出的 CO2被储存在CO2储存器中，碳酸盐溶液进入冷凝器冷凝之后参与下个循环的CO2吸收过程。
[0017]CO2的吸收反应如下：
[0018][0019]碳酸氢盐的分解反应如下：
[0020][0021]本专利技术具有以下优势：
[0022](1)本专利技术以碳酸盐溶液作为吸收液，无毒无害，价格低廉， CO2吸收和释放构成原理简单，且不会引入其他的污染性分解物；
[0023](2)SO2和PM的脱除是CO2高效吸收的前提，本专利技术通过巧妙的设计在一套装置中可进行SO2、PM及CO2的多污染物高效脱除；
[0024](3)本专利技术以废气余热作为碳酸氢盐溶液分解的热源，不仅节约了能源，而且该热源的热量足以保证碳酸氢盐的充分分解；
[0025](4)本专利技术的装置集成度高，可明显降低船舶空间的使用，同时为装置的安装提供极大便利。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的脱硫脱颗粒及CO2吸收的装置示意图。
[0027]在图1中，1
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船舶柴油机，2
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碳酸盐溶液补给箱，3
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CO2储存器，4
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碳酸氢盐溶液储存柜，5
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烟管加热器，6
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除雾器一，7
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废气导向器，8
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冷凝器，9
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SO2组分传感器，10
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混合器，11
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SO2脱除喷淋层， 12
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碳酸盐溶液喷淋层，13
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PM脱除喷淋层，14
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型船舶脱硫脱颗粒及CO2吸收方法，其特征在于：在脱除SO2和PM之后利用碳酸盐溶液实现CO2的高效脱除，CO2与碳酸盐溶液反应生成碳酸氢盐溶液，之后在加热的条件下，碳酸氢液溶液分解为碳酸盐溶液和CO2。2.一种新型船舶脱硫脱颗粒及CO2吸收装置，其特征在于：该装置包括碳酸盐溶液补给箱、碳酸氢盐溶液储存柜、CO2储存器、冷凝器及洗涤塔系统。3.根据权利要求书2所述的洗涤塔系统，其特征在于：洗涤塔系统包括除雾器一、废气导向器、SO2组分传感器、混合器、SO2脱除喷淋层、碳酸盐溶液喷淋层、PM脱除喷淋层、填料层、海水透液孔、残渣储存柜、过滤网、离心电机、循环海水储存器、引风...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钊，盛进路，杜敏，袁培银，印洪浩，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：