[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

本發明屬于環保技術領域，具體為一種船舶煙氣冷凝旋流凈化裝置及方法。本發明裝置包括：冷凝器，旋風分離器，沉淀罐，液位計，防腐泵，油水聚結分離器；船舶柴油機燃燒產生的高溫煙氣經煙囪排出后進入冷凝器，使煙氣中的水蒸氣、未燃油和VOCs以碳煙為凝結核冷凝析出形成液滴，包裹碳煙的液滴進入旋風分離器；冷凝長大的液滴或油滴在旋風分離器中被分離后進入沉淀罐，碳煙及其他顆粒物沉淀在罐體底部，油水混合液體由防腐泵抽入油水聚結分離器，分離的油分從油水聚結分離器出油口流出，凈化的水分從油水聚結分離器底部流出。本發明具有凈化工藝穩定，凈化效率高的特點。該裝置占地面積小，投資費用低，維護簡便，十分適合船舶煙氣凈化。

技術領域

本發明屬于環保技術領域，具體涉及一種船舶煙氣冷凝旋流凈化裝置及方法。

背景技術

船舶煙氣是繼工業固定源，汽車移動源之后的第三大污染源。特別是遠洋船舶以燃燒重油為主，重油中含硫量高達3.2%，導致船舶外排煙氣中含有大量的硫化物、氮氧化物和VOCs等二次氣溶膠前體物，這些污染物不僅污染空氣形成酸雨，還經大氣化學反應后形成顆粒物，加劇霧霾天氣。

目前國內沒有相應的船舶煙氣排放標準，船舶柴油機煙氣大多直接排空，僅有少數的遠洋船舶上有脫硫、脫硝和去除VOCs的裝置。但這些裝置主要是將改造后的工業脫硫脫銷裝置直接用于遠洋船舶煙氣處理，設備體積大，造價昂貴，維護成本高。

船舶外排煙氣中含有大量的硫化物、氮氧化物和VOCs，當煙氣溫度降低到沸點溫度以下時，這些有害氣體以煙氣中的碳煙等顆粒物為凝結核冷凝析出形成液滴，隨著液滴在旋風分離器中碰撞聚并長大，更加容易被分離出來，使煙氣凈化。

發明內容

為了減少船舶煙氣對環境影響，高效經濟的解決船舶煙氣造成的大氣污染，同時克服現有船舶煙氣凈化設備體積大、初期投資大和維護成本高等問題，本發明提供了一種船舶煙氣冷凝旋流凈化裝置及方法。

本發明提供的船舶煙氣冷凝旋流凈化裝置，參見如圖1所示，其結構包括：

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（側壁）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。

本發明中，所述冷凝器結構，包括中心處的冷凝器管程和冷凝器殼程，管程內設置有外旋流板混合器（一般可間隔地設置2~4個），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；參見圖2所示。其中，旋流板混合器結構如圖3所示，由葉片、罩筒和盲板組成；葉片有若干片（通常為10-20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，可促進煙氣側擾動，增加換熱效率，還可對煙氣中冷凝析出的液滴起到初步分離的作用。

本發明中，所述旋風分離器，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。

本發明中，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，因為油的密度比水小，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。

本發明中，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。