[發(fā)明專利]一種低溫等離子體預氧化聯(lián)合SCR脫硫脫硝降噪除塵復合裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611256827.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106731831A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 田新娜;褚陳豪;肖友洪
• 申請（專利權）人: 中船動力研究院有限公司;滬東重機有限公司
• 主分類號: B01D53/94
• 分類號: B01D53/94;B01D53/50;B01D45/02;B01D53/56
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發(fā)明涉及一種柴油機尾氣處理裝置，具體涉及采用低溫等離子體預氧化聯(lián)合SCR進行脫硫脫硝降噪除塵的復合裝置，屬于船舶尾氣排放控制技術領域。

背景技術

NO_x和SO_x是船舶柴油機尾氣排放的兩大主要污染物，其排放對全球環(huán)境造成了嚴重的影響。隨著排放法規(guī)的日益嚴格，降低船舶柴油機尾氣排放污染物并使其滿足排放法規(guī)的需求變得越來越重要。目前對NO_x和SO_x進行處理最為有效的方法為SCR(選擇性催化還原)和SO_x洗滌塔。然而，隨著船舶柴油機熱效率的提高，其渦輪后的廢氣溫度(100℃～240℃)已經(jīng)很難滿足SCR催化劑(V₂O₅-WO₃/TiO₂)正常工作的溫度窗(260℃～500℃)。船舶柴油機尾氣中含有較高濃度的SO_x，若不進行脫硫處理，SCR催化劑長期工作在低溫且含有較高濃度SO_x的氣體中，會發(fā)生硫中毒現(xiàn)象，降低SCR催化劑的工作壽命。若將SCR系統(tǒng)布置在SOx洗滌塔之后，由于脫硫之后尾氣溫度大大降低，也難以滿足SCR系統(tǒng)正常工作的溫度窗?？傊?，通過SCR和SO_x洗滌塔串聯(lián)的方法，無論SCR在SO_x洗滌塔之前或者在SO_x洗滌塔之后，對船舶柴油機尾氣污染物進行處理都存在著較大的問題。

通常，在商用SCR催化劑上發(fā)生的選擇性催化還原反應有以下三個：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O (1)

2NO+2NO₂+4NH₃→4N₂+6H₂O (2)

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O (3)

反應(1)為標準SCR反應，在260℃～500℃時具有較高的反應速率，能夠使NOx的轉化率達到90％以上。然而，當溫度降低到200℃以下時甚至更低時，該反應的反應速率大幅度下降。反應(2)為快速SCR反應，原因是該反應在較低溫度(100～200℃)仍然具有非常高的反應速率。當溫度大于200℃時，反應(2)的化學反應速率可達反應(1)的10倍以上。由于柴油機尾氣中NO占NO_x含量的大部分，若欲提高SCR系統(tǒng)在低溫工況下的NO_x轉化率，可對NO_x中的NO進行預氧化，調整NO在NO_x中所占的比例，使NO和NO₂的比例為1:1甚至NO₂的含量超過NO的含量(考慮到反應(3)在低溫工況下也具有較高的反應速率)。

采用低溫等離子體技術可對尾氣中的NO和SO₂進行預氧化，形成硝酸和硫酸，通入由尿素水溶液蒸發(fā)分解生成的氨氣后可生成銨鹽，從而達到脫硫脫硝的目的。柴油機尾氣中NO_x和SO_x的含量有較大區(qū)別，NO_x的濃度大致在1000ppm～1500ppm范圍內，而SO_x濃度大致在20ppm～600ppm范圍內，考慮到尾氣中的SO₂也可直接與NH₃反應生成硫酸氫氨，當SO_x通過等離子體反應恰好全部脫除時，尾氣中可能仍存在大量的NO_x；如果等離子體反應使尾氣中全部的NO氧化并與氨氣反應生成銨鹽，則等離子體發(fā)生裝置的體積和能耗較大，若減少等離子體發(fā)生裝置的體積和能耗則導致NO_x處理不完全。當對柴油機尾氣噪音有降噪需求時，在尾氣管路單獨安裝一臺消聲器使得投資和占地空間增大，因此，最佳方案是將柴油機尾氣的脫硫、脫硝、降噪和除塵這四個過程統(tǒng)籌考慮，開發(fā)具有多功能的復合裝置。

專利“等離子體一體化脫硫脫硝除塵的方法及裝置(申請?zhí)?01310472661.X)”的等離子體發(fā)生裝置采用網(wǎng)狀交叉結構的電極對煙氣進行電離，該結構等離子體產(chǎn)生空間小，密度相對較低，在氣流流速較快的環(huán)境尾氣在高壓電場下的作用時間短，電離效果不佳。