[发明专利]一种船舶柴油机尾气脱硝装置

说明书

本发明公开了一种船舶柴油机尾气脱硝装置，其包括箱体，该箱体的一端与船舶柴油机尾气出口连接，另一端通大气；箱体中设置有低温等离子体净化模块和光催化净化模块，该低温等离子体净化模块包含并联设置的若干组等离子体反应器；该光催化净化模块具有平板式结构，包含若干平行设置的紫外灯管与光催化膜。本发明的脱硝装置采用箱式外形，便于船舱布置与固定，处理流量高达0.28 m³/s符合船舶柴油机尾气排放流量要求，尾气在装置中的停留时间长达3.5 s，保证了较高的脱硝处理效率。本发明装置节能、环保，实验室小试装置的净化模拟船舶柴油机尾气的脱硝率高达80%‑90%。

技术领域

本发明涉及一种船舶柴油机尾气脱硝装置，具体涉及一种低温等离子体与光催化技术联合作用的船舶柴油机尾气脱硝装置。

背景技术

船舶污染排放在交通移动源中占有重要比例。与机动车源相比较，船舶污染源虽排放总量较少，但船舶柴油机以重油和柴油为主要燃料，具有油耗高、污染物单机排放量大等特点。船舶柴油机尾气中的NOx对人体的呼吸系统、心脏、肝脏、肾等器官都能产生严重危害，同时还是引起酸沉降和光化学烟雾的主要因素之一。

柴油机产生的NO_X有三种类型，分别是瞬发型(Prompt NOX)、燃料型(Fuel NO_X)以及热力型(Thermal NO_X)。热力型NO_X是指在高温富氧燃烧条件下，N₂和O₂发生化合反应所生成的NO_X。相关研究表明，发动机气缸内燃烧温度大于2000K时，热力型是NO_X主要生成途径。为了使柴油机具有高功率密度和良好的经济性，一般其燃烧温度都会远高于2000K。因此船舶尾气中NO_X的来源主要是柴油机产生的热力型NO_X，主要成分是NO和NO₂，其他氮氧化物含量极微。

低温等离子体技术(Non-thermal plasma)和光催化技术(Photocatalysis)作为近几年来气体污染物治理领域的热点技术，受到广泛的科研关注，两者在NO净化方面也取得了良好的效果。然而，低温等离子体处理技术存在副反应较多，能耗较高等技术问题。研究发现，联合使用低温等离子体和光催化技术，则被视为污染气体处理过程中解决这类问题的有效途径。

经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN101024148A的中国专利公开了一种光催化协同等离子体作用的一体式机动车尾气净化装置，该装置采用并联同轴套管的放电结构，陶瓷管腔体表面负载二氧化钛，内外管形成电极布局。但是，该发明用来处理机动车尾气，气体流量小，且气体光催化的反应时间短，仅为0.5s，气体净化效率无法保障。检索中还发现，公开号为CN2660374的中国实用新型专利公开了一种气体净化器，该净化器采用等离子体偶合光催化单元组件，其电极内侧有刚性电解质阻挡层，所用电极之一为负载了光催化剂的平板状多孔体。虽然该装置对空气有较好的净化作用，但是由于该装置的气体要经过一个Z字形转向，从而增大了气流的阻力，同时电极的加工工艺复杂，增加了制造成本。且上述两个专利的共同特点是，光催化与等离子体采用的是一体式结构，两者共用一个腔体，废气同时受到等离子和光催化的氧化作用，但存在等离子体和光催化的具体反应条件冲突，而且没有成熟的理论支撑的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于，克服现有等离子体和光催化技术联合使用存在的技术缺陷，提供一种结构简单、成本低、尾气停留时间长、气体流场通畅、净化效果好的一种光催化与低温等离子体技术联合作用的分离式布置结构的船舶柴油机尾气脱硝装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种船舶柴油机尾气脱硝装置，其包含：箱体，该箱体的一端与船舶柴油机尾气出口连接，另一端通大气；箱体中设置有低温等离子体净化模块和光催化净化模块，该低温等离子体净化模块包含并联设置的若干组等离子体反应器；该光催化净化模块具有平板式结构，包含若干平行设置的紫外灯管与光催化膜。