[发明专利]一种船舶尾气处理方法

说明书

本发明公开了一种船舶尾气处理方法，采用对船舶尾气进行电离放电，依靠电离放电生成的等离子体电离粒子实现对船舶尾气中有害成分的降解，其特征在于，所述电离放电在包裹有绝缘材料的高压电极表面与缠绕的接地电极之间产生，电离放电为辉光放电效果。本发明具有电离效果好，尾气处理效率高，使用寿命长的优点，尤其适用于船舶尾气处理应用。

技术领域

本发明涉及船舶尾气处理领域，具体涉及一种船舶尾气处理方法。

背景技术

海运是全球公认的大气污染物的主要来源。近年来，随着国际海事贸易的快速发展，越来越多的人开始关心大气污染物对全球的影响，由于船舶尾气排放很容易在大气中长距离传输，从海洋到陆地，甚至从一个大陆向另一个大陆，所以船舶尾气排放会对地方和区域范围内的空气质量产生重大影响。此外，部分船舶排放发生在沿海地区，尾气污染物会直接扩散到大陆，造成影响人类健康和生态系统的环境问题。据欧盟环境署（EuropeanEnvironment Agency，EEA）统计，全球船舶每年向大气排放的氮氧化物（NOX）约为2500万吨、硫氧化物（SOX）约为1500万吨、颗粒物（PM）约为130万吨。

目前来看，船舶尾气SOX控制技术主要包括低硫燃油技术、干式脱硫技术和湿式洗涤技术。船舶尾气NOX控制技术主要包括废气再循环技术（EGR系统）和选择性催化还原技术（SCR系统）。

传统的脱硫脱硝技术中，海水脱硫工艺虽然工作流程简单、可靠环保、经济性高，但是目前海水脱硫法在处理高硫燃料油燃烧时排放的尾气时，效果并不是很好，而且整体的设备占用空间大，在低盐度海域的脱硫效率低。并且整个脱硫过程需要更新大量海水，需要消耗额外的燃油来提供这些动力，增加了成本。干式脱硫系统最大的限制因素是脱硫剂的补充和尾气处理后反应副产物的堆积处理。干式脱硫系统对吸收剂的要求高，脱硫剂稳定性较差，而且反应后副产品多，处理和利用也比较麻烦，需要增加额外的配置装置。EGR系统能够使循环废气温度降低，使得船舶主机NOX（氮氧化合物）排放量大幅降低，但是EGR运行时需要严格控制废气的回流比，需根据负荷的改变不断调整最佳回流量来平衡经济效益和NOX减排。EGR技术的投资运行成本比较高，单位投资成本一般为60-80美元/kW，运行成本一般为船舶在排放控制区中航行时燃料成本的4%-6%。同样SCR技术也存在占地面积大、投资和运行成本高的问题，SCR系统较为复杂，安装费用约占船舶总费用的5%-8%。低温下催化剂的失活、还原剂的泄露和运行时需要消耗大量的还原剂尿素等等，在一定程度上增加了运营成本。

故对于本领域技术人员，需要寻找新的低成本且可靠性高的船舶废气处理方法。

在废气处理领域中，采用等离子放电技术对尾气（主要指发动机尾气）进行净化，是近年来一种比较高效的废气处理方式。等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的具有大量正负离子的离子化气体状物质，同时等离子体中还包括了电子、各种激发态原子、原子以及自由基，故具有较高的能级和活性。等离子放电处理的原理即是依靠电离产生的等离子体，使得尾气中的污染物被分解，从而达到降解污染物的目的。例如CN204051409U曾公开的一种齿板均流式冷等离子体尾气处理装置，CN104941400B曾公开的一种具有旋转螺旋型电极的放电等离子体汽车尾气处理装置及其处理方法，均是采用了等离子体实现尾气处理的技术。

等离子体依据生成形式可以划分为电弧放电、电晕放电、介质阻挡放电和辉光放电等方式生成的离子体。其中，前面三种放电方式为尾气处理领域中比较常见的等离子体处理方式。但电弧放电主要作用机理在于高温作用，更多用于空气净化灭菌，不适于尾气处理。电晕放电处理生成等离子体能级较低，灭菌效果不如辉光放电等离子体，对甲醛等有害物质的分解效率不高。介质阻挡放电需要在电极之间设置供击穿的介质层，其电离结构设置不便且不利于尾气通过。辉光放电等离子体具有较高的能级和活性，主要是通过等离子内部的高能粒子来降解污染物，通常是较为理想的尾气处理方式；但是常规的辉光放电方式其放电面积较小且需要在低压环境中形成，很难在尾气净化领域中实际应用。同时现有尾气处理装置多为汽车尾气处理，其处理效率难以适用于船舶尾气处理需求。