[發(fā)明專利]船用尿素溶液制備裝置及方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201510528611.8 | 申請日： | 2015-08-25 |
| 公開（公告）號： | CN105032156B | 公開（公告）日： | 2018-02-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 高健;范昊;張文濤;于航;劉光洲 | 申請（專利權(quán)）人： | 青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司 |
| 主分類號： | B01D53/78 | 分類號： | B01D53/78;B01D53/56 |
| 代理公司： | 上海波拓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31264 | 代理人： | 楊波 |
| 地址： | 266101 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 尿素 溶液 制備 裝置 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及船舶裝備領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種船用尿素溶液制備裝置及方法。
背景技術(shù)
為控制船用柴油機的NOx排放，IMO通過了《MARPOL 73/78公約》附則VI《防止船舶造成空氣污染規(guī)則》的修正案，規(guī)定了Tier I～Tier III三個級別的船用柴油機NOx排放標準，其中最為嚴格的Tier III排放標準將于2016年1月1日起在排放控制區(qū)(ECA)內(nèi)開始實施。
選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，SCR)是一種能夠滿足Tier III排放標準的高效柴油機廢氣后處理技術(shù)，即廢氣中的NOx在290℃～420℃下，與還原劑在催化劑表面反應，生成無毒無污染的N2和H2O。在船舶領(lǐng)域應用時，還原劑多采用尿素溶液或氨水溶液。因為尿素在儲存、運輸和使用過程中安全性更好，應用更為廣泛。國際標準化組織(ISO)制定了船用氮氧化物還原劑標準尿素溶液標準(ISO18611-2014船舶與航海技術(shù)--航海NOx還原劑AUS 40)，要求所使用的尿素溶液濃度為40±1％w/w。
目前，濃度尿素溶液和尿素粉是SCR還原劑在船上的主要儲存形式，兩種形式各有優(yōu)缺點。
(1)標準濃度尿素溶液，可直接作為還原劑使用。儲存尿素溶液的優(yōu)點是岸基補充方便，可通過管路直接加注。缺點是由于還原劑每日消耗量較大，尿素溶液儲罐會占用船上的空間或艙位；高溫下，尿素溶液會有微量氨氣溢出，影響船上的空氣質(zhì)量；尿素溶液儲罐的罐底殘液會發(fā)生變質(zhì)和濃縮，影響新加尿素溶液的濃度和品質(zhì)；價格較貴，是等當量尿素粉價格的兩倍左右。
(2)尿素粉，需要在船上配制成尿素溶液才可作為還原劑使用。儲存尿素粉的優(yōu)點是尿素粉儲存體積小；長期儲存對環(huán)境影響較小；現(xiàn)配現(xiàn)用的方式可保證尿素溶液品質(zhì)不受環(huán)境影響；價格便宜。缺點除了溶液制備過程步驟多，設(shè)備自動化程度低外，主要是尿素粉吸潮和撒漏導致溶液濃度不達標以及尿素溶液配制用水的問題。尿素粉在生產(chǎn)、包裝、儲存、使用過程中都會大量吸潮，尤其是在海洋環(huán)境中儲存和使用更是如此。尿素粉在20℃時臨界吸濕點為相對濕度80％，30℃時臨界吸濕點降至72.5％。儲存時間、環(huán)境濕度、溫度都會造成尿素粉吸潮量的差別，導致無法直接稱量尿素粉凈重來配制溶液。另一方面，尿素粉在輸送，傾倒過程中，難免會在輸送裝置或包裝中殘留部分尿素粉，這種累積誤差也會使溶液理論濃度和實際濃度不符。此外，為防止SCR催化劑載體發(fā)生金屬離子中毒從而失去催化效果，尿素溶液必須使用一級超純水(電阻率≥18MΩ·cm)，需要專門的純水制造設(shè)備來生產(chǎn)，導致了系統(tǒng)成本增加、體積增大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種船用尿素溶液制備裝置及方法，可提高配制的尿素溶液的濃度精度。
本發(fā)明的船用尿素溶液制備裝置，包括
供料系統(tǒng)，用于提供并輸送尿素粉；
溶解攪拌器，尿素粉經(jīng)該供料系統(tǒng)由該溶解攪拌器的進料口投入該溶解攪拌器中，該溶解攪拌器設(shè)有濃度傳感器；
供水設(shè)備，該供水設(shè)備與該溶解攪拌器之間設(shè)有水泵；
尿素溶液儲罐，該尿素溶液儲罐與該溶解攪拌器之間設(shè)有尿素溶液注入泵，尿素溶液經(jīng)該尿素溶液注入泵注入該尿素溶液儲罐中；
控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括判斷器，該判斷器與該濃度傳感器連接，該判斷器根據(jù)該濃度傳感器的信號判斷是否繼續(xù)注水，該控制系統(tǒng)根據(jù)該判斷器的信號控制該水泵向該溶解攪拌器分次注入設(shè)定數(shù)量的純水。
進一步地，該供料系統(tǒng)包括尿素粉包儲倉、粉包輸送器與自動拆包器，該尿素粉包儲倉用于存儲尿素粉包，該尿素粉包經(jīng)該粉包輸送器進入該自動拆包器中拆包送料，該自動拆包器位于該溶解攪拌器的進料口。
進一步地，該尿素粉包儲倉的出口處設(shè)有粉包計數(shù)器，該自動拆包器設(shè)有拆包計數(shù)器，該粉包計數(shù)器與該拆包計數(shù)器分別和該控制系統(tǒng)連接，該控制系統(tǒng)根據(jù)粉包計數(shù)器的計數(shù)信號關(guān)閉該尿素粉包儲倉的出口，該控制系統(tǒng)根據(jù)拆包計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果關(guān)閉該粉包輸送器和該自動拆包器。
進一步地，該水泵為計量泵，該計量泵根據(jù)控制信號定量向該溶解攪拌器加注純水，首次注入的純水的量與所加尿素總重的質(zhì)量比為0.9～1.1:1，后續(xù)每次注入純水的量的計算公式為
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