[发明专利]一种船舶活性炭法尾气脱硝装置及方法

说明书

本发明提供一种船舶活性炭法尾气脱硝装置，包括废气涡轮增压器2、烟气三通阀3、PM脱除装置4、烟气冷却器5，还包括NO氧化器5、反应器9、活性炭输送控制单元23和温度控制单元16。本套装置与现有的船舶脱硝装置相比系统组成较为简单，在本发明中活性炭充当吸附剂和还原剂。由于活性炭具有很强的吸附、还原能力，因此本发明中脱硝系统反应器的尺寸远小于现有基于尿素的船舶SCR脱硝系统的反应器尺寸。现有的船舶SCR脱硝系统基本上都采用尿素水溶液制取的NH3作为还原剂，尿素水溶液容易在混合器、催化剂表面形成尿素结晶造成脱硝系统的工作性能下降。本发明的消耗物只有活性炭，优势明显。

技术领域

本发明涉及一种尾气脱硝装置及方法，尤其涉及一种船舶基于活性炭法尾气脱硝装置及方法，属于船舶柴油机排放控制领域。

背景技术

船舶柴油机具有单机功率大、燃油经济性高、单位功率CO₂排放量低等优点，因此柴油机广泛地应用到海洋运输领域。船舶柴油机在工作过程中会产生大量的NO，NO是有毒的空气污染物，对环境以及人体的健康带来极大的威胁。国际海事组织IMO一直以来对于船舶尾气排放都有严格的限制标准，其中2016年1月1日起MARPOL公约TierⅢ排放准则正式实施，对船舶柴油机NOx的排放控制提出了更大的挑战。众多科研机构一直致力于船舶NOx排放控制的研究工作。

船舶柴油机NOx的控制技术主要有低氮燃料、机内减排技术和尾气后处理等技术。其中，尾气后处理技术是最有效的柴油机NOx排放控制技术。SCR技术是目前应用较为广泛的船舶柴油机NOx后处理技术，船舶SCR技术是用尿素水溶液产生的NH3作为还原剂，在催化剂的作用下将尾气中的NOx主要为NO还原为N2的技术。目前该技术在船舶上的应用依然存在诸多问题，导致该技术在推广和实船应用上存在一定的风险和困难。

申请号为201710013128.5的专利《船舶废气脱硝系统》中应用SCR技术进行尾气脱硝，该技术是利用船舶辅机的高温烟气去加热主机的烟气，从而使主机烟气的温度达到催化剂的温度活性窗口。在该系统中烟气管路上加装的换热装置会在很大程度上增加了系统的整体压降，相互分隔的烟气换热腔，热量交换的过程包括对流换热、固相介质传热、对流换热三个换热过程，换热效率较低，从而导致烟气加热的困难。另外尿素溶液的存储也占用了大量的船舶有效空间。

申请号为201611124811.8的专利《船舶废气脱硝系统》中通过设置一个集成型的脱硝反应器将尿素蒸发、混合、脱硝反应等过程集成到一个反应器中，减小SCR系统的体积。但是该系统在脱硝反应器内部混合气经过导流板时，混合气中的灰分由于离心力的作用会使沉积在导流板上，长期使用会造成导流板的脏堵。当混合气经过导流板后，混合气的流向与烟气出口的流向成90°夹角，会造成明显的压降，从而造成柴油机性能下降。

综上所述，现有的利用尿素或NH₃的船舶后处理脱硝系统存在很多不足，开发一套高效、经济的船舶烟气脱硝系统至关重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决原有SCR技术存在的占地空间大、反应温度高和经济成本高等缺陷而提供一种基于活性炭法的尾气脱硝装置；本发明还提供了一种基于活性炭法的尾气脱硝方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种船舶活性炭法尾气脱硝装置，包括废气涡轮增压器2、烟气三通阀3、PM脱除装置4、烟气冷却器5，还包括NO氧化器5、反应器9、活性炭输送控制单元23和温度控制单元16；

船舶柴油机1与废气涡轮增压器2相连，废气涡轮增压器2连通烟气三通阀3，烟气三通阀3的一路直接连通到环境大气，另一路通过PM脱除装置4连通到NO氧化器5，NO氧化器5与烟气冷却器6相连，反应器烟气控制阀7连通烟气冷却器6和反应器9，反应器9的上部通过活性炭加装装置18与活性炭储存柜17相连，底部通过渣滓排出装置24与渣滓收集柜25相连；