Устройство и способ очистки выхлопного газа и жидкости для промывки газа - RU2529524C2

Чертежи

Описание

Данное изобретение относится к устройству для очистки выхлопного газа, содержащему блок для очистки жидкости для промывки газа, и способу очистки этой загрязненной жидкости.

Современная судостроительная промышленность стремится к уменьшению вредных выбросов, таких как выхлопные газы, возникающие при сгорании топлива в двигателе, для того чтобы минимизировать негативное влияние на окружающую среду и удовлетворять нормам выбросов в настоящее время и в будущем.

Частью этого является уменьшение выбросов оксидов серы (SO_x) от морского транспорта. Оксиды серы образуются при сгорании топлива, включающего соединения серы. Количество оксидов серы в выхлопном газе может быть уменьшено очисткой выхлопного газа, например, посредством применения газоочистителей. Процесс очистки выхлопного газа с помощью указанных газоочистителей производит загрязненную жидкость для промывки газа.

Другой задачей является уменьшение выбросов оксидов азота (ΝΟ_x) при работе судовых двигателей. Это может быть выполнено посредством осуществления рециркуляции выхлопного газа (EGR), когда часть выхлопного газа рециркулируется в камеру сгорания двигателя. Однако количество сажи и частиц в выхлопном газе должно быть уменьшено. Поэтому желательно очищать выхлопной газ, что может быть выполнено посредством газоочистителя. Также в этом процессе производится загрязненная жидкость для промывки газа.

EP 701656 B1 раскрывает такое устройство для рециркуляции и очистки выхлопного газа в двигателе внутреннего сгорания с наддувом. Газоочиститель очищает рециркулирующий газ с помощью применения воды для промывки газа. Вода для промывки газа затем поступает за борт или помещается в резервуар для ее последующей очистки.

Загрязненная жидкость для промывки газа содержит сажу или другие органические или неорганические остаточные продукты сгорания. Сброс такой загрязненной жидкости для промывки газа в море является недопустимым с точки зрения охраны окружающей среды и строго регламентируется. С другой стороны, дорого и неудобно транспортировать значительные количества отходов в порт для удаления.

JP 3868352 B2 раскрывает устройство для очистки отработанной воды, в котором загрязненная морская вода из газоочистителя хранится в накопительном резервуаре и затем очищается посредством применения комбинации центробежного сепаратора и двух масляных фильтров.

Одной из проблем является улучшение таким образом очистки жидкости для промывки газа. Другим аспектом улучшения очистки жидкости для промывки газа является минимизация риска переноса загрязняющих веществ из жидкости для промывки газа снова в выхлопной газ, поскольку это может вызывать проблемы в узлах, расположенных ниже по течению потока, таких как охладители. Другая проблема заключается в том, что частицы в загрязненной жидкости для промывки газа имеют тенденцию к налипанию на технологическое оборудование и трубопроводы со временем при риске нарастания сажевых отложений, приводящих к нарушению функционирования технологического оборудования, датчиков, трансмиттеров и т.п. Оборудование, основанное на технологии с применением фильтров, также имеет недостаток, заключающийся в необходимости наблюдения, обслуживания и замены фильтрующих элементов.

Соответственно, данное изобретение решает указанные выше проблемы за счет дополнительного улучшения экологических аспектов для процедур обработки выхлопного газа, улучшения эффективности процедур обработки выхлопного газа, минимизации потребности в обслуживании и уменьшения затрат на обслуживание технологического оборудования для обработки жидкости для промывки газа.

Соответственно, данное изобретение относится к устройству для очистки выхлопного газа для дизельного двигателя, содержащему газоочиститель для очистки выхлопного газа, в результате чего газоочиститель производит загрязненную жидкость для промывки газа, содержащую загрязняющие вещества в виде частиц, находящихся в выхлопном газе. Газоочиститель предпочтительно является газоочистителем мокрого типа, в котором выхлопной газ приводится в соприкосновение с жидкостью для промывки газа, для того чтобы уменьшить количество загрязняющих веществ в выхлопном газе. Такой газоочиститель мокрого типа может быть снабжен впускным каналом для выхлопного газа, увлажнительным узлом для подачи жидкости для промывки выхлопного газа и каплеотделителем для удаления загрязненной жидкости для промывки из выхлопного газа. С газоочистителем соединен блок для очистки жидкости для промывки газа для очистки указанной загрязненной жидкости для промывки газа. Газоочиститель и блок для очистки жидкости для промывки газа могут образовывать контур жидкости для промывки газа, т.е. циркуляционную систему, обеспечивающую рециркуляцию жидкости для промывки газа через газоочиститель и другие компоненты внутри системы. Блок для очистки жидкости для промывки газа содержит центробежный сепаратор для отделения по меньшей мере фазы загрязняющих веществ, содержащей загрязняющие вещества в виде частиц, и очищенной жидкости для промывки газа от указанной загрязненной жидкости для промывки газа. Центробежный сепаратор содержит ротор, включающий в себя рабочее пространство для разделения с набором разделительных дисков или группой разделительных пластин. Разделительные диски или пластины могут быть в форме усеченного конуса или иметь любую другую подходящую форму. Центробежный сепаратор также содержит впускной канал сепаратора для загрязненной жидкости для промывки газа, входящий в указанное пространство для разделения, первый выпускной канал сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа, выходящий из указанного пространства для разделения, и второй выпускной канал сепаратора для фазы загрязняющих веществ, выходящий из указанного пространства для разделения. Блок для очистки жидкости для промывки газа также содержит средства для обеспечения протекания загрязненной жидкости для промывки газа из газоочистителя выхлопного газа во впускной канал сепаратора и средства для обеспечения протекания очищенной жидкости для промывки газа из первого выпускного канала сепаратора в газоочиститель выхлопного газа. Средства для обеспечения протекания жидкости для промывки газа в центробежный сепаратор и газоочиститель и из них скомпонованы таким образом, что образуют контур жидкости для промывки газа для циркуляции жидкости для промывки газа. Средства для обеспечения протекания загрязненной и очищенной жидкости для промывки газа могут содержать водопроводы, трубопровод, систему труб/патрубков, резервуары, насосы и т.п.

Было установлено, что использование центробежного сепаратора с набором дисков для отделения фазы загрязняющих веществ, содержащей загрязняющие вещества в виде частиц, от жидкости для промывки выхлопного газа является неожиданно эффективным. Разделение в таком сепараторе является вполне достаточным, чтобы поддерживать частицы агломерированными, и вместе с этим эффективно посредством предоставления высоких разделяющих усилий и коротких расстояний разделения. Также было найдено, что более легкие жидкие органические продукты в жидкости для промывки газа, такие как нефтепродукты, имеют тенденцию к налипанию на более плотные твердотельные частицы в жидкости таким образом, что это делает возможным, в сепараторе с набором дисков отделение нефтепродуктов и твердых частиц в качестве фазы загрязняющих веществ, которая плотнее, чем жидкость для промывки газа. Соответственно блок для очистки жидкости для промывки газа не имеет прежней потребности в фильтрах или других стадиях обработки и поэтому улучшает оперирование оборудованием посредством минимизирования потребности в обслуживании и замене ключевых компонентов. Также подтверждено, что посредством применения центробежного сепаратора с набором дисков для жидкости для промывки газа большая часть фазы загрязняющих веществ может быть удалена в концентрированной форме и без добавления химикатов. Поэтому может также поддерживаться небольшой объем отходов.

Первый выпускной канал сепаратора может быть снабжен отсечным узлом, таким как отсечной диск, одной или несколькими отсечными трубами или т.п. Такой отсечной узел может быть использован для отсекания жидкости, вращающейся вместе с ротором, и может действовать в качестве насоса для жидкости из первого выпускного канала сепаратора. Первый выпускной канал сепаратора может также быть снабжен внешним насосом закачивания жидкости для промывки газа. Насос может являться центробежным насосом, поршневым насосом прямого вытеснения или насосом любого другого подходящего типа.

Второй выпускной канал сепаратора для фазы загрязняющих веществ проходит от пространства для разделения в пространство с наружной стороны ротора. Центробежный сепаратор может также быть снабжен средством для перемещения фазы загрязняющих веществ из пространства с наружной стороны ротора в контейнер или т.п. Второй выпускной канал может быть направлен от внешней в радиальном направлении области пространства для разделения и иметь форму выпускных отверстий или сопел. Такие выпускные отверстия могут быть расположены таким образом, чтобы быть открытыми периодически, в течение коротких промежутков времени, для выпуска отделенной фазы с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа, т.е. фазы загрязняющих веществ. В качестве одного из альтернативных вариантов выпускные отверстия могут быть расположены таким образом, чтобы быть открытыми в течение промежутка времени, подходящего для полного выпуска, для того чтобы по существу полностью опорожнить камеру от жидкости для промывки газа и фазы загрязняющих веществ. В соответствии с этим количество фазы загрязняющих веществ, т.е. частиц, в сливе может находиться в интервале от примерно 5 до примерно 30% по объему, обычно от примерно 10 до примерно 15% по объему, в зависимости от частоты выпуска. Однако в качестве другого альтернативного варианта выпускные отверстия могут быть расположены таким образом, чтобы быть открытыми для частичного выпуска в течение короткого промежутка времени таким образом, чтобы частично освободить камеру во время выпуска, делая более высокой концентрацию фазы загрязняющих веществ, т.е. частиц, в сливе. В качестве альтернативы сопла предоставляются, чтобы сделать возможным непрерывный выпуск отделенной фазы с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа.

Сепаратор может также быть снабжен третьим выпускным каналом сепаратора для другой жидкой фазы, которая плотнее или легче жидкости для промывки газа, такой как нефтепродукты.

Если центробежный сепаратор снабжен выпускными отверстиями для периодического выпуска, то блок для очистки жидкости для промывки газа может также содержать средство для определения параметров процесса обработки в центробежном сепараторе, относящегося к количеству фазы загрязняющих веществ во внешних в радиальном направлении частях пространства для разделения. Соответственно, сепаратор может быть снабжен средством, расположенным таким образом, чтобы открывать выпускные отверстия второго выпускного канала сепаратора при установленном условии в отношении указанного параметра процесса обработки, показывающем, что количество фазы загрязняющих веществ во внешних в радиальном направлении частях пространства для разделения превышает заранее установленный уровень. В качестве одного из альтернативных вариантов указанный эксплуатационный параметр представляет собой мутность очищенной жидкости для промывки газа в первом выпускном канале сепаратора, и указанное установленное условие в отношении указанного эксплуатационного параметра заключается в том, что показатель мутности превышает заранее установленный уровень. В качестве другой альтернативы сепаратор снабжен третьим выпускным каналом сепаратора, проходящим от внешней в радиальном направлении части пространства для разделения, и при этом эксплуатационным параметром является давление в третьем выпускном канале сепаратора, и установленным условием является то, что давление ниже заранее установленного уровня. Посредством этого загрязняющие вещества в виде частиц, отделенные от загрязненной жидкости для промывки газа, могут быть выпущены из пространства для разделения центробежного сепаратора, когда определенное количество загрязняющих веществ в виде частиц было собрано в пространстве для разделения, обеспечивая таким образом баланс между слишком большим количеством загрязняющих веществ в виде частиц, собранных в пространстве для разделения, снижающим эффективность отделения, и слишком малым количеством загрязняющих веществ в виде частиц в сливе, приводящим к чрезмерно большому количеству отходов, обрабатываемых на борту судна. С помощью этих средств количество фазы загрязняющих веществ, т.е. частиц, в сливе может достигать интервала от примерно 14 до примерно 40% по объему, обычно примерно 30% по объему, для полного выпуска, и от примерно 50 до примерно 75% по объему, обычно от примерно 50 до примерно 60% по объему, для частичного выпуска.

Впускной канал сепаратора может быть герметизированного типа. Герметизированный впускной канал изолирован от окружения ротора и расположен таким образом, чтобы быть заполненным жидкостью для промывки газа во время работы. Во впускном канале герметизированного типа ускорение жидкости инициируется при небольшом радиусе и постепенно возрастает, наряду с тем что жидкость оставляет впускной канал и поступает в пространство для разделения. Посредством применения впускного канала герметизированного типа сдвиговые усилия, действующие на агломераты частиц в жидкости для промывки газа, могут быть минимизированы, в результате чего дополнительно улучшается эффективность отделения фазы загрязняющих веществ.

Устройство для очистки выхлопного газа может также содержать буферный резервуар, при этом средства для обеспечения протекания очищенной жидкости для промывки газа из первого выпускного канала сепаратора в газоочиститель выхлопного газа могут быть приспособлены для протекания очищенной жидкости для промывки газа из первого выпускного канала сепаратора в газоочиститель выхлопного газа через буферный резервуар. Посредством этого очищенная жидкость для промывки газа из первого выпускного канала сепаратора направляется в буферный резервуар, и, соответственно, поддерживается низкая концентрация фазы загрязняющих веществ в жидкости для промывки газа в буферном резервуаре. Проблемы с осаждением материала на чувствительных частях устройства посредством образования осадка или накипи могут быть поэтому минимизированы. Проблемы, связанные с засорением трубопровода и образованием и перемещением больших кластеров материала в блоке для очистки и газоочистителе, также могут быть уменьшены. Средства для обеспечения протекания загрязненной жидкости для промывки газа из газоочистителя выхлопного газа во впускной канал сепаратора могут также быть приспособлены для обеспечения протекания загрязненной жидкости для промывки газа из газоочистителя выхлопного газа во впускной канал сепаратора через буферный резервуар. Жидкость для промывки газа в буферном резервуаре может очищаться непрерывным образом в центробежном сепараторе или очищаться, когда концентрация загрязняющего вещества в буферном резервуаре превышает определенный уровень. Посредством этого концентрация фазы загрязняющих веществ в буферном резервуаре может быть минимизирована или поддерживаться ниже определенного низкого уровня, несмотря на то что загрязненная жидкость для промывки газа поступает из газоочистителя выхлопного газа. В качестве альтернативы средства для обеспечения протекания загрязненной жидкости для промывки газа из газоочистителя выхлопного газа во впускной канал сепаратора могут быть приспособлены для обеспечения протекания загрязненной жидкости для промывки газа непосредственно из газоочистителя выхлопного газа во впускной канал сепаратора.

Средства для обеспечения протекания очищенной жидкости для промывки газа из первого выпускного канала сепаратора в газоочиститель выхлопного газа могут быть приспособлены для обеспечения протекания очищенной жидкости для промывки газа непосредственно из первого выпускного канала сепаратора в газоочиститель выхлопного газа. «Непосредственно» означает включение протекания через трубопровод, систему труб/патрубков, резервуары и т.п. и с возможным применением насосов, вспомогательных компрессоров и т.п. Средства для обеспечения протекания загрязненной жидкости для промывки газа из газоочистителя выхлопного газа во впускной канал сепаратора могут быть приспособлены для обеспечения протекания загрязненной жидкости для промывки газа из газоочистителя выхлопного газа во впускной канал сепаратора через буферный резервуар.

Посредством включения сепаратора с набором дисков потребность в фильтрах или другом оборудовании для обработки может быть минимизирована. Применение сепаратора с набором дисков дает возможность подавать очищенную жидкость для промывки газа непосредственно из первого выпускного канала сепаратора в газоочиститель без потребности в дополнительном оборудовании для обработки между сепаратором и газоочистителем. Примерами оборудования для обработки являются различные виды фильтров, сепараторов и т.д.

Блок для очистки жидкости для промывки газа может также содержать перепускной канал для жидкости для промывки газа, соединяющий впускной канал сепаратора и первый выпускной канал сепаратора. Протекание по перепускному каналу может регулироваться клапаном. Посредством этого регулируемый поток жидкости для промывки газа может обходить центробежный сепаратор, когда жидкость не может проходить через сепаратор, например во время периодического выпуска фазы загрязняющих веществ, во время выполнения операций обслуживания на сепараторе или при других условиях, когда жидкость не может проходить через сепаратор.

Устройство для очистки выхлопного газа может также содержать средство для регулирования кислотности жидкости для промывки газа для того, чтобы уравновешивать кислые компоненты, такие как SO_x, в выхлопном газе, которые могут вызывать уменьшение pH жидкости для промывки газа. Данное средство может быть адаптировано для поддержания кислотности жидкости для промывки газа выше pH 6, для того чтобы поддерживать особенно хорошие характеристики разделения.

Жидкость для промывки газа может являться водой, однако также может являться другими подходящими жидкостями. Одним из преимуществ воды является ее способность к растворению оксидов серы. Жидкость для промывки газа, когда она первоначально включается в процесс очистки выхлопного газа или когда добавляется в процесс во время функционирования, может предпочтительно являться водопроводной водой, пресной водой или опресненной морской водой. Предполагается, что в одном из аспектов жидкость для промывки газа является водой, содержащей хлориды в меньшем или во много меньшем количестве, чем морская вода. Водопроводная вода может подаваться из баков или производиться на борту опреснением морской воды. Жидкость для промывки газа может, однако, содержать соли, включенные из процесса газоочистки. Кроме того, во время очистки горячих/теплых выхлопных газов с помощью газоочистителя мокрого типа влага в выхлопном газе может дополнительно конденсироваться в воду, добавляемую к объему жидкости для промывки газа в процессе газоочистки. Термин «жидкость для промывки газа» может включать очищенную загрязненную жидкость для промывки газа, жидкость для промывки газа, первоначально включенную в процесс или добавленную к процессу или их комбинации. Очищенная жидкость для промывки газа содержит уменьшенное количество загрязняющих веществ, однако может, тем не менее, содержать небольшое количество загрязняющих веществ. Фаза загрязняющих веществ, отделенная от загрязненной жидкости для промывки газа, может, кроме того, содержать некоторое количество жидкости для промывки газа. Фаза загрязняющих веществ может содержать твердотельные или жидкие частицы, содержащие органические или неорганические остаточные продукты сгорания, такие как остатки в виде оксидов серы, сажа, частично окисленное и неокисленное дизельное топливо и растворенные соли от окисленных металлов. Фаза загрязняющих веществ может быть плотнее, т.е. иметь более высокую плотность, чем очищенная жидкость для промывки газа. Твердотельные частицы, образованные при сгорании в двигателе, обычно являются очень тонкими, меньше микрометрового масштаба, и обычно находятся в интервале от примерно 10 до примерно 30 нм. В подходящей жидкости, такой как вода, они агломерируют в кластеры с размером в пределах микрометрового масштаба, например, в интервале от примерно 5 до примерно 100 мкм, особенно в интервале от примерно 10 до примерно 30 мкм.

Устройство для очистки выхлопного газа может также содержать средство для отвода части жидкости для промывки газа в отводной центробежный сепаратор с набором дисков. Средство для отвода части жидкости для промывки газа может быть размещено для отвода части загрязненной жидкости для промывки газа, в соответствии с чем отводной сепаратор может быть приспособлен для отделения по меньшей мере фазы загрязняющих веществ, содержащей загрязняющие вещества в виде частиц, и очищенной жидкости для промывки газа от указанной загрязненной жидкости для промывки газа. В качестве альтернативы средство для отвода части жидкости для промывки газа может быть размещено для отвода части очищенной жидкости для промывки газа, в результате чего отводной сепаратор может быть приспособлен для удаления любых загрязняющих веществ в виде частиц, остающихся в очищенной жидкости для промывки газа, для того чтобы сделать возможным ее сброс за борт. Отводной сепаратор содержит ротор, включающий в себя пространство для разделения с набором разделительных дисков, впускной канал сепаратора для указанной части загрязненной жидкости для промывки газа, содержащей загрязняющие вещества в виде частиц, проходящий в указанное пространство для разделения, первый выпускной канал сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа, выходящий из указанного пространства для разделения, и второй выпускной канал сепаратора для фазы загрязняющих веществ, выходящий из указанного пространства для разделения. Ротор отводного сепаратора может также заключать в себе шнековый конвейер, который размещен с приведением во вращение со скоростью, отличающейся от скорости вращения ротора, для того чтобы перемещать фазу загрязняющих веществ, т.е. отделенную фазу с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа, ко второму выпускному каналу сепаратора. Второй выпускной канал сепаратора может быть расположен на меньшем радиусе по сравнению с внешним радиусом пространства для разделения, и шнековый конвейер расположен таким образом, чтобы перемещать фазу загрязняющих веществ в радиальном направлении внутрь и ко второму выпускному каналу сепаратора. В результате такого расположения концентрация частиц в сливе может быть очень высокой, обычно от примерно 95 до примерно 100% по объему, минимизируя количество создаваемых отходов, наряду с тем, что очищенная жидкость для промывки газа, тем не менее, поддерживается в состоянии, в котором она удовлетворяет нормам, и она может быть высвобождена в окружающую среду при минимальном воздействии на нее.

Данное изобретение также содержит блок для очистки жидкости для промывки газа как таковой, который пригоден для применения в устройстве для очистки выхлопного газа в соответствии с изобретением. Блок для очистки жидкости для промывки газа может, соответственно, содержать средство для соединения с газоочистителем выхлопного газа, так что загрязненная жидкость для промывки газа из такого газоочистителя выхлопного газа может быть перемещена в блок для очистки жидкости для промывки газа, а очищенная жидкость для промывки газа из блока для очистки жидкости для промывки газа может быть перемещена в газоочиститель выхлопного газа. Газоочиститель выхлопного газа может быть использован для очистки выхлопного газа от дизельного двигателя, такого как мощный судовой двигатель. Устройство для очистки выхлопного газа и блок для очистки жидкости для промывки газа в соответствии с данным изобретением также применимы для подобных установок для очистки газа на суше.

В другом аспекте данного изобретения предоставляется способ очистки загрязненной жидкости для промывки газа, такой как вода, включающий следующие стадии:

- подачу загрязненной жидкости для промывки газа из газоочистителя выхлопного газа,

- отделение в центробежном сепараторе с набором дисков фазы загрязняющих веществ от загрязненной жидкости для промывки газа, в результате чего предоставляется очищенная жидкость для промывки газа, и

- подачу очищенной жидкости для промывки газа в газоочиститель выхлопного газа.

Способ может быть выполнен в устройстве для очистки выхлопного газа в соответствии с данным изобретением.

Способ может также включать стадии подачи очищенной жидкости для промывки газа из центробежного сепаратора в буферный резервуар и подачи очищенной жидкости для промывки газа из буферного резервуара в газоочиститель выхлопного газа. Очищенная жидкость для промывки газа в качестве альтернативы может поступать из центробежного сепаратора непосредственно в газоочиститель выхлопного газа.

Способ может также включать стадию выпуска отделенной фазы загрязняющих веществ из центробежного сепаратора.

Другие альтернативные варианты осуществления данного изобретения определены в формуле изобретения. Различные варианты осуществления изобретения будут теперь разъяснены более подробно при ссылках на чертежи. Чертежи представлены с целью иллюстрирования изобретения и не предназначены для ограничения его объема.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:

Фиг.1 показывает устройство для очистки выхлопного газа, содержащее блок для очистки жидкости для промывки газа, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Фиг.2 показывает устройство для очистки выхлопного газа, содержащее блок для очистки жидкости для промывки газа, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Фиг.3 показывает устройство для очистки выхлопного газа, содержащее блок для очистки жидкости для промывки газа, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.4 показывает устройство для очистки выхлопного газа, содержащее блок для очистки жидкости для промывки газа, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5 показывает устройство для очистки выхлопного газа, содержащее блок для очистки жидкости для промывки газа, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.6 показывает устройство для очистки выхлопного газа, содержащее блок для очистки жидкости для промывки газа, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

Устройство для очистки выхлопного газа, содержащее блок для очистки жидкости для промывки газа, показано на фиг.1. Газоочиститель 1 выхлопного газа функционирует на выпускном трубопроводе 2 мощного дизельного двигателя, такого как основной двигатель судна. Газоочиститель снабжен впускным каналом 3 и выпускным каналом 4 для жидкости для промывки газа. Выпускной канал 4 газоочистителя соединен с впускным каналом 5 буферного резервуара 6 для жидкости для промывки газа. Начиная от выпускного отверстия 7, буферный резервуар 6 снабжен очистным контуром для жидкости для промывки газа, соединенным с впускным каналом 8 центробежного сепаратора 9 через питательный насос 10 сепаратора. Центробежный сепаратор 9 имеет ротор 11, включающий в себя пространство 12 для разделения, которое содержит набор разделительных дисков 13 в форме усеченного конуса, в данное пространство для разделения заходит впускной канал 8 сепаратора. Центробежный сепаратор 9 также снабжен первым выпускным каналом 14 сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа и вторым выпускным каналом 15, выходящим из пространства для разделения через ротор в форме выпускных отверстий или сопел для выпуска отделенной фазы с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа. Первый выпускной канал 14 сепаратора соединен с впускным отверстием 16 на буферном резервуаре 6, заканчивая очистной контур. Буферный резервуар снабжен другим выпускным отверстием 17 для подачи жидкости для промывки газа в газоочиститель выхлопного газа, при этом выпускное отверстие 17 соединено с впускным каналом 3 газоочистителя 1 через питательный насос 18 газоочистителя.

Во время работы жидкость для промывки газа подается из буферного резервуара 6 во впускной канал 3 газоочистителя с помощью питательного насоса 18 газоочистителя. Жидкость для промывки газа тонко распыляется в газоочистителе и подводится к потоку выхлопного газа, выходящему из выпускного трубопровода 2. В газоочистителе жидкость для промывки газа используется для очистки выхлопного газа от органических и неорганических остаточных продуктов сгорания. Результирующая смесь жидкости для промывки газа и остаточных продуктов сгорания из выхлопного газа конденсируется и возвращается в буферный резервуар 6 из выпускного канала 4 газоочистителя и через впускной канал 5 для жидкости для промывки газа блока для очистки жидкости для промывки газа. Остаточные продукты сгорания из выхлопного газа, содержащиеся в жидкости для промывки газа в форме частиц малого размера, агломерируются в жидкости в частицы большего размера, образуя фазу загрязняющих веществ, содержащую загрязняющие вещества в виде частиц. Жидкость для промывки газа в буферном резервуаре 6 непрерывным образом или по мере необходимости подается через выпускное отверстие 7 в очистной контур посредством питательного насоса 10 сепаратора во впускной канал 8 центробежного сепаратора 9. Жидкость для промывки газа, содержащая фазу загрязняющих веществ, вводится в пространство 12 для разделения, содержащееся в роторе 11 центробежного сепаратора 9, вращающегося при высокой скорости, и затем в набор дисков 13. Фаза загрязняющих веществ, содержащая загрязняющие вещества в виде частиц, имеет среднюю плотность, которая выше плотности жидкости для промывки газа. Под воздействием центробежных сил и содействии наклонных поверхностей разделительных дисков фаза загрязняющих веществ, содержащая загрязняющие вещества в виде частиц, отделяется от жидкости для промывки газа и собирается во внешней в радиальном направлении области пространства для разделения, из которой она выпускается через второй выпускной канал 15 сепаратора. Второй выпускной канал 15 сепаратора имеет форму выпускных отверстий или сопел, и частицы периодически выпускаются из центробежного сепаратора посредством открывания выпускных отверстий на периферии ротора 11 на короткий период времени или выпускаются непрерывно через открытые сопла на периферии ротора. Выпуск может выполняться в то время, когда жидкость для промывки газа по-прежнему подается в центробежный сепаратор или же ее подача временно прервана. Выпущенная фаза загрязняющих веществ может накапливаться на судне для последующего удаления, и поэтому важно минимизировать объем выпуска. Для того чтобы получить выпущенную фазу загрязняющих веществ с высокой концентрацией загрязняющих веществ в виде частиц, наряду с поддержанием эффективности отделения, сепаратор может быть снабжен средством для определения момента времени, когда требуется выпуск. Это может быть достигнуто с помощью мониторинга мутности в первом выпускном канале сепаратора, в соответствии с чем выпускные отверстия открываются, когда мутность очищенной жидкости для промывки газа возрастает до пороговой величины, указывая на заполнение внешних в радиальном направлении частей пространства для разделения фазой загрязняющих веществ. В качестве альтернативы третий выпускной канал сепаратора расположен таким образом, что отходит от внешней в радиальном направлении части пространства для разделения, в результате чего жидкость для промывки газа рециркулируется из третьего выпускного канала сепаратора в его впускной канал. Средство для определения момента времени, когда требуется выпуск, может в этом случае содержать узел контроля давления, соединенный с третьим выпускным каналом сепаратора, при этом уменьшение давления указывает на то, что уровень фазы загрязняющих веществ достиг третьего выпускного канала сепаратора и что необходим выпуск. Очищенная жидкость для промывки газа выпускается из первого выпускного канала сепаратора 14 и возвращается в буферный резервуар, из которого она подается в газоочиститель выхлопного газа.

Устройство для очистки выхлопного газа, показанное на фиг.2, содержит блок для очистки жидкости для промывки газа, соединенный с газоочистителем 1 выхлопного газа, который расположен на выпускном трубопроводе 2 от мощного дизельного двигателя, такого как основной двигатель судна. Газоочиститель снабжен впускным каналом 3 и выпускным каналом 4 для жидкости для промывки газа. Выпускной канал 4 газоочистителя соединен с впускным каналом 8 центробежного сепаратора 9. Центробежный сепаратор 9 имеет ротор 11, включающий в себя пространство 12 для разделения, которое содержит набор разделительных дисков 13 в форме усеченного конуса, в данное пространство заходит впускной канал 8 сепаратора. Центробежный сепаратор 9 также снабжен первым выпускным каналом 14 сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа и вторым выпускным каналом 15, выведенным из пространства для разделения через ротор в форме выпускных отверстий или сопел для выпуска отделенной фазы с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа. Перепускной трубопровод 19, регулируемый с помощью клапана, соединяет впускной канал 8 сепаратора с первым выпускным каналом 14 сепаратора, в результате чего жидкости для промывки газа предоставляется возможность обходить сепаратор во время периодического выпуска, во время выполнения операций обслуживания на сепараторе или при других условиях, когда жидкость не может проходить через сепаратор. Первый выпускной канал 14 сепаратора соединен с буферным резервуаром 6. Буферный резервуар снабжен другим выпускным отверстием 17 для подачи жидкости для промывки газа в газоочиститель выхлопного газа, при этом выпускное отверстие 17 соединено с впускным каналом 3 для жидкости для промывки газа газоочистителя 1 через питательный насос 18 газоочистителя.

Во время работы жидкость для промывки газа непрерывным образом подается из буферного резервуара 6 во впускной канал 3 газоочистителя с помощью питательного насоса 18 газоочистителя. Назначение газоочистителя 1 такое же, как было описано выше. Смесь жидкости для промывки газа и остаточных продуктов сгорания выхлопного газа направляется во впускной канал 8 центробежного сепаратора, и протекание жидкости из газоочистителя в центробежный сепаратор обеспечивается избыточным давлением в газоочистителе. Жидкость для промывки газа, содержащая фазу загрязняющих веществ, содержащую загрязняющие вещества в виде частиц, вводится в пространство 12 для разделения в роторе центробежного сепаратора 9, где фаза загрязняющих веществ отделяется от жидкости для промывки газа, в соответствии с описанием фиг.1. Полученная масса загрязняющих веществ удаляется через второй выпускной канал 15 сепаратора. Очищенная жидкость для промывки газа направляется из первого выпускного канала сепаратора 14 в буферный резервуар 6. При периодическом выпуске во время операций обслуживания на сепараторе или при других условиях, когда жидкость не может проходить через сепаратор, перепускной канал 19 открывается и жидкость для промывки газа подается, минуя центробежный сепаратор. Очищенная жидкость для промывки газа снова направляется из буферного резервуара 6 во впускной канал 3 газоочистителя с помощью питательного насоса 18 газоочистителя.

Другой пример устройства для очистки выхлопного газа, содержащего блок для очистки жидкости для промывки газа в соответствии с данным изобретением, показан на фиг.3. Блок для очистки жидкости для промывки газа соединен с газоочистителем 1 выхлопного газа, который функционирует на выпускном трубопроводе 2, как описано ранее. Газоочиститель снабжен впускным каналом 3 и выпускным каналом 4 для жидкости для промывки газа. Выпускной канал 4 газоочистителя соединен с впускным каналом 8 центробежного сепаратора 9 через дополнительный питательный насос 10 сепаратора. Центробежный сепаратор 9 имеет ротор 11, включающий в себя пространство 12 для разделения, которое содержит набор разделительных дисков 13 в форме усеченного конуса, в данное пространство заходит впускной канал 8 сепаратора. Центробежный сепаратор 9 также снабжен первым выпускным каналом 14 сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа, выходящим из внутренней в радиальном направлении области пространства для разделения, и вторым выпускным каналом 15, выходящим из внешней в радиальном направлении области пространства для разделения в форме выпускных отверстий или сопел для выпуска отделенной фазы с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа. Перепускной трубопровод 19, регулируемый с помощью клапана, соединяет впускной канал 8 сепаратора с первым выпускным каналом 14 сепаратора, в результате чего жидкости для промывки газа предоставляется возможность обходить сепаратор во время периодического выпуска, во время выполнения операций обслуживания на сепараторе или при других условиях, когда жидкость не может проходить через сепаратор. Первый выпускной канал 14 сепаратора непосредственно связан с впускным каналом 3 для жидкости для промывки газа газоочистителя 1 без каких-либо дополнительных узлов для фильтрации или иной обработки. Однако если требуется более высокое давление, чем то, что обеспечивается внутренним насосом центробежных сепараторов, то на первом выпускном канале 14 сепаратора может быть установлен бустерный насос.

Во время работы жидкость для промывки газа непрерывным образом циркулирует в контуре и попадает во впускной канал 3 газоочистителя. Назначение газоочистителя 1 такое же, как описано выше. Смесь жидкости для промывки газа и остаточных продуктов сгорания выхлопного газа направляется во впускной канал 8 центробежного сепаратора 9, и протекание жидкости из газоочистителя в центробежный сепаратор обеспечивается питательным насосом 10. Дополнительное протекание жидкости из газоочистителя в центробежный сепаратор обеспечивается избыточным давлением в газоочистителе. Жидкость для промывки газа, содержащая фазу загрязняющих веществ, попадает в пространство 12 для разделения, где фаза загрязняющих веществ отделяется от жидкости для промывки газа, в соответствии с описанием фиг.1. Полученная масса загрязняющих веществ выпускается через второй выпускной канал 15 сепаратора. При периодическом выпуске во время операций обслуживания на сепараторе или при других условиях, когда жидкость не может проходить через сепаратор, перепускной канал 19 открывается, и жидкость для промывки газа подается, минуя центробежный сепаратор. Очищенная жидкость для промывки газа подается из первого выпускного канала сепаратора 14 непосредственно во впускной канал 3 для жидкости для промывки газа газоочистителя 1.

Другой пример устройства для очистки выхлопного газа, содержащего блок для очистки жидкости для промывки газа в соответствии с данным изобретением, показан на фиг.4. Блок для очистки жидкости для промывки газа соединен с газоочистителем 1 выхлопного газа, который расположен на выпускном трубопроводе 2, как описано выше. Газоочиститель снабжен впускным каналом 3 и выпускным каналом 4 для жидкости для промывки газа. Выпускной канал 4 газоочистителя соединен с впускным каналом 5 буферного резервуара 6 для жидкости для промывки газа. Буферный резервуар 6 снабжен выпускным отверстием 7', соединенным с впускным каналом 8 центробежного сепаратора 9, через питательный насос 10 сепаратора. Центробежный сепаратор 9 имеет ротор 11, включающий в себя пространство 12 для разделения, которое содержит набор разделительных дисков 13 в форме усеченного конуса, в данное пространство для разделения заходит впускной канал 8 сепаратора. Центробежный сепаратор 9 также снабжен первым выпускным каналом 14 сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа, выходящим из внутренней в радиальном направлении области пространства для разделения, и вторым выпускным каналом 15, выведенным из внешней в радиальном направлении области пространства для разделения в форме выпускных отверстий или сопел для выпуска отделенной фазы с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа. Перепускной трубопровод 19, регулируемый с помощью клапана, соединяет впускной канал 8 сепаратора с первым выпускным каналом 14 сепаратора, в результате чего жидкости для промывки газа предоставляется возможность обходить сепаратор во время выпуска, обслуживания или при других условиях, когда жидкость не может проходить через сепаратор. Первый выпускной канал 14 сепаратора непосредственно связан с впускным каналом 3 для жидкости для промывки газа газоочистителя 1, без каких-либо дополнительных узлов для фильтрации или иной обработки.

Во время работы жидкость для промывки газа непрерывным образом циркулирует в контуре и попадает во впускной канал 3 газоочистителя. Назначение газоочистителя 1 такое же, как описано выше. Смесь жидкости для промывки газа и остаточных продуктов сгорания выхлопного газа направляется в буферный резервуар 6 и затем во впускной канал 8 центробежного сепаратора 9 через выпускное отверстие 7' буферного резервуара с помощью питательного насоса 10 сепаратора. Жидкость для промывки газа, содержащая загрязняющие вещества, попадает в пространство 12 для разделения, где фаза загрязняющих веществ отделяется от жидкости для промывки газа, в соответствии с описанием фиг.1. Полученная масса загрязняющих веществ выпускается через второй выпускной канал 15 сепаратора. Во время выпуска, обслуживания или при других условиях, когда жидкость не может проходить через сепаратор, перепускной канал 19 открывается и жидкость для промывки газа подается, минуя центробежный сепаратор. Очищенная жидкость для промывки газа подается из первого выпускного канала сепаратора 14 непосредственно во впускной канал 3 для жидкости для промывки газа газоочистителя 1.

Фиг.5 показывает другой пример устройства для очистки выхлопного газа, содержащего блок для очистки жидкости для промывки газа в соответствии с данным изобретением, подобный тому, что был ранее описан для фиг.1. Газоочиститель 1, центробежный сепаратор 9, буферный резервуар и любые другие промежуточные компоненты образуют контур жидкости для промывки газа для циркуляции жидкости для промывки газа. Блок для очистки жидкости для промывки газа включает средство для отвода части жидкости для промывки газа из контура жидкости для промывки газа, соединенное с дополнительным отводным центробежным сепаратором 20 через питательный насос 27 отводного сепаратора. Отводной центробежный сепаратор может быть аналогичным образом соединен с устройством для очистки в соответствии с любой из фиг.2-4. В представленном примере указанные средства соединены с буферным резервуаром 6, однако они могут в качестве альтернативы быть соединены с первым выпускным каналом 14 сепаратора или любой другой частью контура, в результате чего количество загрязняющих веществ в виде частиц в жидкости для промывки газа является уже низким, предоставляя таким образом возможность увеличенного объемного расхода через отводной сепаратор. Питательный насос может быть заменен другими средствами для подачи потока жидкости во впускной канал сепаратора, например, самотеком или с помощью избыточного давления в буферном резервуаре 6 или газоочистителе 1. Контур жидкости для промывки газа может также быть снабжен средством для добавления чистой жидкости для промывки газа, такой как водопроводная вода, пресная вода или опресненная морская вода, к процессу во время функционирования (не показано). Отводной центробежный сепаратор 20 имеет ротор 21, включающий в себя пространство 22 для разделения, которое содержит набор разделительных дисков 23 в форме усеченного конуса, в данное пространство для разделения заходит впускной канал 24 сепаратора. Центробежный сепаратор 20 также снабжен первым выпускным каналом 25 сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа и вторым выпускным каналом 26 в форме выпускных отверстий, выходящим из пространства для разделения для выпуска отделенной фазы с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа. Первый выпускной канал сепаратора 25 для очищенной жидкости для промывки газа может быть выведен за борт судна для сброса или в резервуар для временного хранения. Второй выпускной канал сепаратора 26 может быть соединен с резервуаром для хранения загрязненной фазы.

Во время работы очистка жидкости для промывки газа в контуре жидкости для промывки газа выполняется так же, как описано в отношении предшествующих примеров. Часть загрязненной жидкости для промывки газа отводится из контура жидкости для промывки газа и перемещается во впускной канал 24 отводного сепаратора 20. Жидкость для промывки газа, содержащая фазу загрязняющих веществ, вводится в пространство 22 для разделения, содержащееся в роторе 21, вращающемся при высокой скорости, и затем в набор дисков 23. Фаза загрязняющих веществ имеет среднюю плотность, которая выше плотности жидкости для промывки газа. Под воздействием центробежных сил и при содействии наклонных поверхностей разделительных дисков фаза загрязняющих веществ, содержащая загрязняющие вещества в виде частиц, отделяется от жидкости для промывки газа и собирается во внешней в радиальном направлении области пространства 22 для разделения, из которой она выпускается через второй выпускной канал 26 в форме выпускных отверстий. Фаза загрязняющих веществ периодически выпускается из центробежного сепаратора посредством открывания выпускных отверстий на короткий период времени. Выпущенная фаза загрязняющих веществ может накапливаться на судне для последующего удаления. Очищенная жидкость для промывки газа выводится из первого выпускного канала сепаратора 25 за борт судна для выпуска или в резервуар для временного хранения.

На фиг.6 устройство для очистки, описанное для фиг.5, дополнительно модифицировано посредством включения выпускного буферного резервуара 29, соединенного со вторым выпускным каналом 15 центробежного сепаратора 9 в контуре жидкости для промывки газа. Отводной центробежный сепаратор 20' имеет ротор 21', включающий в себя пространство 22' для разделения, которое содержит набор разделительных дисков 23' в форме усеченного конуса, в данное пространство для разделения заходит впускной канал 24' сепаратора. Центробежный сепаратор 20' также снабжен первым выпускным каналом 25' сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа и вторым выпускным каналом 26', выходящим из пространства для разделения для выпуска отделенной фазы с более высокой плотностью по сравнению с очищенной жидкостью для промывки газа. Сепаратор также снабжен шнековым конвейером 28, который заключен в роторе 21' и установлен с возможность приведения в действие со скоростью вращения, отличающейся от скорости вращения ротора, с тем чтобы перемещать фазу загрязняющих веществ ко второму выпускному каналу 26' сепаратора. Буферный резервуар 29 также соединен с впускным каналом 24' отводного центробежного сепаратора 20' с помощью средства для регулирования жидкости. Средство для регулирования жидкости может содержать питательный насос или клапан в комбинации с протеканием под действием силы тяжести. Работа устройства для очистки отличается от того, что описано для фиг.5, тем, что фаза загрязняющих веществ, выпускаемая из сепаратора 9 в контур жидкости для промывки газа, может быть введена в сепаратор 20' и может дополнительно концентрироваться в нем. Жидкость для промывки газа, содержащая фазу загрязняющих веществ, вводится в пространство 22' для разделения, содержащееся в роторе 21', вращающемся при высокой скорости, и затем в набор дисков 23'. Обычно набор дисков вращается при 7500 об/мин и радиус пространства для разделения составляет 93 мм, создавая соответственно центробежную силу вплоть до 5750 g во время работы. Фаза загрязняющих веществ имеет среднюю плотность, которая выше плотности жидкости для промывки газа. Под воздействием центробежных сил и при содействии наклонных поверхностей разделительных дисков фаза загрязняющих веществ отделяется от жидкости для промывки газа и собирается во внешней в радиальном направлении области пространства 22' для разделения, из которой она перемещается с помощью шнекового конвейера 28, который приводится во вращение со скоростью, отличающейся от скорости вращения ротора. Фаза загрязняющих веществ перемещается во второй выпускной канал 26' сепаратора, из которого она выпускается. Выпущенная фаза загрязняющих веществ может накапливаться на судне для последующего удаления. Поток загрязненной жидкости из буферных резервуаров 6 и 29 может регулироваться по отдельности, чтобы изменять или смешивать потоки подходящим образом. В частности, отводной сепаратор 20' может быть использован для дополнительного концентрирования материала из выпускного буферного резервуара 29, когда потребность в отводе жидкости для промывки газа из контура жидкости для промывки газа низкая.

Устройство для очистки, показанное на любой из фигур, может также содержать узел 30 контроля качества, как проиллюстрировано на фиг.6, приспособленный для отвода потока очищенной жидкости для промывки газа, если ее качество ниже определенного требуемого или установленного уровня качества. Очищенная жидкость для промывки газа может, соответственно, быть отведена и/или возвращена в контур жидкости для промывки газа, например в буферный резервуар 6, во впускной канал 24 или 24' сепаратора или в отдельный резервуар (не показан). Узел контроля качества может быть приспособлен для контроля мутности, pH и/или концентрации конкретных химических соединений, таких как полиароматические углеводороды. Обычно узел контроля качества контролирует, чтобы мутность очищенной жидкости для промывки газа была менее 25 FNU (нефелометрические единицы по формазину) или 25 NTU (нефелометрические единицы мутности), жидкость с более высокой мутностью вводится в систему, чтобы кислотность была выше pH 6,5 при сбросе за борт, за исключением маневрирования и транзита, при максимальной разнице по отношению к жидкости, вводимой в систему, составляющей pH 2.

Устройство для очистки, показанное на любой из фигур, может также содержать узел 31 для добавления флокулянта к загрязненной жидкости для промывки газа в верхнем течении впускного канала 24 или 24' сепаратора, как проиллюстрировано на фиг.6. Такой узел 31 может быть расположен в верхнем течении любого впускного канала 8, 24 или 24' сепаратора на любой из фиг.1-6 и в верхнем течении или в нижнем течении дополнительного питательного насоса 10 или 27. Флокулянт может быть полиэлектролитом и добавляться для того, чтобы способствовать агломерации частиц в загрязненной жидкости для промывки газа, когда это необходимо, чтобы улучшить эффективность отделения и/или способность к отделению.

Реферат

Изобретение относится к устройству для очистки выхлопного газа. Устройство для очистки выхлопного газа содержит газоочиститель (1) и блок для очистки жидкости для промывки газа для очистки загрязненной жидкости для промывки газа. Блок для очистки жидкости для промывки газа содержит центробежный сепаратор (9) для отделения по меньшей мере фазы загрязняющих веществ и очищенной жидкости для промывки газа от указанной загрязненной жидкости для промывки газа. Центробежный сепаратор содержит ротор (11), включающий в себя пространство (12) для разделения с набором разделительных дисков (13), впускной канал (8) сепаратора для загрязненной жидкости для промывки газа, проходящий в указанное пространство для разделения, первый выпускной канал (14) сепаратора для очищенной жидкости для промывки газа, выходящий из указанного пространства для разделения, и второй выпускной канал (15) сепаратора для фазы загрязняющих веществ, выходящий из указанного пространства для разделения. Данное изобретение также относится к способу очистки загрязненной жидкости для промывки газа. Технический результат заключается в улучшении очистки жидкости для промывки газа. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула