[發明專利]一種船舶煙氣冷凝旋流凈化裝置及方法

有效

• 申請號: 202010151532.0
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111298588B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 劉安林;李慶
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B01D53/00
• 分類號: B01D53/00;B01D45/12;B01D17/022;B01D5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種船舶煙氣冷凝旋流凈化裝置，其特征在于，包括：

與船舶煙囪相連的冷凝器，用于煙囪外排高溫煙氣的換熱降溫；

與冷凝器相連的旋風分離器，用于冷凝液滴和顆粒物的離心分離；

與旋風分離器相連的沉淀罐，用于旋風分離器底流口流出物的收集沉淀；

安裝在沉淀罐中的液位計，用于測量沉淀罐中油水混合物液面高度；

與沉淀罐相連的防腐泵，用于抽取沉淀罐中的油水混合物至油水聚結分離器；

與防腐泵相連的油水聚結分離器，用于油水混合液的凈化除油；

所述冷凝器包括中心處的冷凝器管程和冷凝器外殼，管程內設置有旋流板混合器，使流經的煙氣形成紊流，將煙氣混合均勻，管程外的金屬翅片，用于提高散熱效率；

所述旋流板混合器由葉片、罩筒和盲板組成；葉片有若干片，其一端以一定角度間隔放射性地分布于中心處的盲板上，整體置于罩筒內；旋流板混合器允許高速氣流通過，煙氣通過旋流板混合器時由變軸流為旋流，以促進煙氣側擾動，增加換熱效率，并對煙氣中冷凝析出的液滴起到初步分離的作用；

所述旋風分離為柱錐式旋風分離器，其包括柱體段和錐形端兩部分，煙氣由柱體段切向進入，并向下做旋轉運動，受較大離心力的固體顆粒或液滴甩向邊壁面被分離出來，凈化的煙氣經內旋流從排氣管流出；

所述油水聚結分離器，其結構為：外部為不銹鋼容器罐，內部為由親油材料組成的分離芯即濾芯；當油水混合經過濾芯時，水中的油分被親油材料吸附捕集，由于油的密度比水小，被捕集的油分上浮到分離器的頂部流出，凈化的水從容器罐底部流出。

2.根據權利要求1所述的船舶煙氣冷凝旋流凈化裝置，其特征在于，所述沉淀罐，其底部設有流出口，用于將沉淀罐底部沉淀物從流出口排出。

3.基于權利要求1或2所述裝置的船舶煙氣冷凝旋流凈化方法，其特征在于，具體步驟為：

（1）煙氣冷凝：船舶柴油機燃燒產生的煙氣由煙囪引入冷凝器管程，同時水泵抽取自然冷卻水進入冷凝器殼程；管程中的煙氣經過旋流板混合器后形成紊流使煙氣混合均勻；管程中的煙氣透過管壁與殼程中的冷卻水換熱后溫度降低，使呈氣態的水蒸氣、未燃油和VOCs以碳煙顆粒物為凝結核冷凝析出；

（2）離心分離：在風機的作用下，包裹碳煙的液滴進入旋風分離器中進行離心分離；一方面，由于碳煙吸附或吸收液滴，使液滴不斷長大，吸收煙氣中可溶性有害物質；另一方面，在離心力作用下，液滴在旋風分離器邊壁處碰撞聚并使液滴進一步長大；長大的液滴離心力增加，更容易被旋風分離器分離，并從底流口流出進入沉淀罐中，油水混合液體在沉淀物上部，碳煙沉淀在罐體底部，從底部的流出口排出；

（3）油水分離：油水混合液由防腐泵抽入油水聚結分離器，油水混合物從油水聚結分離器右側向左側流動，親油型聚結絲吸收混合液中的油份；油的密度小于水，分離的油分從油水聚結分離器上部的出油口流出，凈化的水分從油水聚結分離器左側底部流出。

4.根據權利要求3所述的船舶煙氣冷凝旋流凈化方法，其特征在于，步驟（2）中，沉淀罐中的液位計，當測得液位高度接近上限值時，液位信號傳遞至防腐泵，打開開關抽取油水混合物至油水分離器；當測得油水混合液面降低至下限值時，信號傳遞至防腐泵，關閉開關停止抽取油水混合物。

5.根據權利要求3所述的船舶煙氣冷凝旋流凈化方法，其特征在于，步驟（1）中所述煙囪外排煙氣溫度為150-300℃，經換熱冷凝后的煙氣溫度降低至40-80℃。

6.根據權利要求3所述的船舶煙氣冷凝旋流凈化方法，其特征在于，步驟（2）中所述的旋風分離器的柱體段長度為40-75 mm，對液滴的分離效率和分離精度均較高，且旋風分離器的壓降為700-1200 Pa。

7. 根據權利要求3所述的船舶煙氣冷凝旋流凈化方法，其特征在于，步驟（3）中所述的聚結分離器，其油水混合液操作溫度為20-90℃，壓降為400-700 Pa。