(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201720443942.6
(22)申请日 2017.04.26
(73)专利权人 青岛双瑞海洋环境工程股份有限
公司
地址 266101 山东省青岛市崂山区株洲路
149-1号
(72)发明人 高健 范昊 于航 张文涛
王廷勇 于青 王洪仁
(74)专利代理机构 上海波拓知识产权代理有限
公司 31264
代理人 杨波
(51)Int.Cl.
F01N 3/02(2006.01)
F01N 3/08(2006.01)
F01N 13/00(2010.01)
F02M 26/36(2016.01)F02M 26/35(2016.01)F02M 26/34(2016.01)F02M 26/37(2016.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
包括柴油机、热交换器、脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐及进气阀门组，柴油机的排气端和进气端之间设有废气循环管路，热交换器、脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐及进气阀门组在废气循环管路中依次设置，由柴油机的排气端排出的废气经热交换器降温后进入脱硫洗涤塔进行脱硫以获得脱硫废气，脱硫废气进入二氧化碳膜分离器，经二氧化碳膜分离器分离出的二氧化碳储存至二氧化碳储罐，二氧化碳储罐中的二氧化碳通过进气阀门组输送至柴油机的进气端。本实用新型的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统可同时减少NO X 、SO X 、CO 2的排
放量并实现船舶设备的集成。权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 207004603 U 2018.02.13
C N 207004603
U
1.一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，包括柴油机(1)、热交换器
(2)、脱硫洗涤塔(3)、二氧化碳膜分离器(6)、二氧化碳储罐(8)及进气阀门组(9)，所述柴油机(1)的排气端(11)和进气端(12)之间设有废气循环管路(13)，所述热交换器(2)、脱硫洗涤塔(3)、二氧化碳膜分离器(6)、二氧化碳储罐(8)及进气阀门组(9)在所述废气循环管路(13)中依次设置，由所述柴油机(1)的排气端(11)排出的废气经所述热交换器(2)降温后进入所述脱硫洗涤塔(3)进行脱硫以获得脱硫废气，所述脱
硫废气进入所述二氧化碳膜分离器(6)，经二氧化碳膜分离器(6)分离出的二氧化碳储存至所述二氧化碳储罐(8)，所述二氧化碳储罐(8)中的二氧化碳通过所述进气阀门组(9)输送至所述柴油机(1)的进气端(12)。
2.如权利要求1所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述柴油机(1)包括主机(15)与多个辅机(16)，所述主机(15)与所述多个辅机(16)各自的排气端与所述废气循环管路(13)连接，所述主机(15)与所述多个辅机(16)各自的进气端与所述进气阀门组(9)连接。
3.如权利要求2所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述进气阀门组(9)包括在所述二氧化碳储罐(8)与所述进气端(12)之间依次设置的减压阀组(91)及进气阀组(92)，所述减压阀组(91)包括主机减压阀(911)与多个辅机减压阀(912)，所述进气阀组包括主机进气阀(921)和多个辅机进气阀(922)。
4.如权利要求3所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述主机(15)与所述多个辅机(16)各自的进气端还与涡轮增压器连接，所述主机进气阀(921)和多个辅机进气阀(922)的排气口分别连接在所述主机(15)和所述多个辅机(16)各自的进气端与所述 涡轮增压器之间。
5.如权利要求3所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述进气阀组(92)控制进入所述柴油机(1)的二氧化碳为柴油机扫气量的5％。
6.如权利要求1所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述脱硫洗涤塔(3)与所述二氧化碳膜分离器(6)之间依次设有引风机(4)与第一空气压缩机(5)，所述引风机(4)将所述脱硫洗涤塔(3)中设定比例的脱硫废气引入所述第一空气压缩机(5)，所述第一空气压缩机(5)将所述引风机(4)引入的脱硫废气的压力提高至所述二氧化碳膜分离器(6)的工作压力。
7.如权利要求6所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述二氧化碳膜分离器(6)与所述二氧化碳储罐(8)之间设有第二空气压缩机(7)，所述第二空气压缩机
(7)用于将所述二氧化碳膜分离器(6)分离出的二氧化碳增压以储存至所述二氧化碳储罐
(8)。
8.如权利要求7所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，还包括脱碳废气储罐(10)，所述脱碳废气储罐(10)连接所述二氧化碳膜分离器(6)的外部排气口与船舶压缩空气系统，所述第一空气压缩机(5)和所述第二空气压缩机(7)为所述船舶压缩空气系统的空气压缩机。
9.如权利要求8所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，还包括第三空气压缩机(18)，所述第三空气压缩机(18)与所述二氧化碳储罐(8)的外部排气口连接，所述第三空气压缩机(18)为所述船舶压缩空气系统的空气压缩机。
10.如权利要求6所述的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，其特征在于，所述设定比
例的脱硫废气为10％的脱硫废气。
船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及船舶装备领域，特别是关于一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统。
背景技术
[0002]为控制船舶氮氧化物NO X、硫氧化物SO X以及二氧化碳CO2的排放，国际海事组织(IMO)制定了《MARPOL 73/78公约》附则VI《防止船舶造成空气污染规则》和《船舶设计能效指数(EEDI)》，明确规定了NO X、SO X排放限值、CO2的减少量以及实施时间表。
[0003]在NO X排放量控制方面，废气再循环(EGR)是一种机内NO X控制技术，可使二冲程低速柴油机(主机)的废气达到Tier III排放标准，在该技术中，部分燃烧后的废气(≤40％)在冷却后重新混入燃烧性进气中，由于废气中的CO2含量相对较高，在与新鲜空气混合后，会明显提高混合气热容，从而降低了发动机的燃烧峰温，减少NO X的生成。此外，为避免废气中的SO X和颗粒物对EGR系统和柴油机
的腐蚀和污损，废气与新鲜空气混合前，须经过EGR水处理系统的碱液洗涤。然而，由于EGR系统所需的废气量巨大且仅在排放控制区(ECA区)运行，导致所选的空气压缩机不仅功率较大且使用频率也不高，在ECA区运行时易造成峰值用电负荷增加。
[0004]在SO X排放量控制方面，湿法脱硫技术是船舶废气SO X控制的主流技术，即在洗涤塔内通过海水或其他碱性溶液吸收废气中的SO X、颗粒物以及少量CO2，废气湿法脱硫系统的原理和流程与EGR废气水处理系统基本相似。
[0005]在CO2减少量的控制方面，提高船舶EEDI的方法是减少安装动力和增加载重量。然而，降低船舶速度和动力限制了船舶在恶劣环境下处理危险情况、回驶安全港口的能力以及躲避海盗袭击的能力，而对于任何船舶设计来讲，可增大的船舶载重量也较为有限。[0006]由上述可知，目前船舶上的减排设备往往自成体系，且减排设备之间以及减排设备与船舶原有设备之间往往存在功能重复的现象，不仅控制NO X、SO X排放量及CO2减少量的效果有限，还存在设备占地大、结构复杂的问题。因此，有必要提出一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统以解决上述问题。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于提供一种船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，结构紧凑并可同时减少NO X、SO X、CO2的排放量。
[0008]本实用新型提供的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统，包括柴油机、热交换器、脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐及进气阀门组，所述柴油机的排气端和进气端之间设有废气循环管路，所述热交换器、脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、二氧化碳储罐及进气阀门组在所述废气循环管路中依次设置，由所述柴油机的排气端排出的废气经所述热交换器降温后进入所述脱硫洗涤塔进行脱硫以获得脱硫废气，所述脱硫废气进入所述二氧化碳膜分离器，经二氧化碳膜分离器分离出的二氧化碳储存至所述二氧化碳储罐，所述二
氧化碳储罐中的二氧化碳通过所述进气阀门组输送至所述柴油机的进气端。
[0009]进一步的，所述柴油机包括主机与多个辅机，所述主机与所述多个辅机各自的排气端与所述废气循环管路连接，所述主机与所述多个辅机各自的进气端与所述进气阀门组连接。
[0010]进一步的，所述进气阀门组包括在所述二氧化碳储罐与所述进气端之间依次设置的减压阀组及进气阀组，所述减压阀组包括主机减压阀与多个辅机减压阀，所述进气阀组包括主机进气阀和多个辅机进气阀。
[0011]进一步的，所述主机与所述多个辅机各自的进气端还与涡轮增压器连接，所述主机进气阀和多个辅机进气阀的排气口分别连接在所述主机和所述多个辅机各自的进气端与所述涡轮增压器之间。
[0012]进一步的，所述进气阀组控制进入所述柴油机的二氧化碳为柴油机扫气量的5％。[0013]进一步的，所述脱硫洗涤塔与所述二氧化碳膜分离器之间依次设有引风机与第一空气压缩机，所述引风机将所述脱硫洗涤塔中设定比例的脱硫废气引入所述第一空气压缩机，所述第一空气压缩机将所述引风机引入的脱硫废气的压力提高至所述二氧化碳膜分离器的工作压力。
[0014]进一步的，所述二氧化碳膜分离器与所述二氧化碳储罐之间设有第二空气压缩机，所述第二空气压缩机用于将所述二氧化碳膜分离器分离出的二氧化碳增压以储存至所述二氧化碳储罐。
[0015]进一步的，还包括脱碳废气储罐，所述脱碳废气储罐连接所述二氧化碳膜分离器的外部排气口与船舶压缩空气系统，所述第一空气压缩机和所述第二空气压缩机为所述船舶压缩空气系统的空气压缩机。
[0016]进一步的，还包括第三空气压缩机，所述第三空气压缩机与所述二氧化碳储罐的外部排气口连接，所述第三空气压缩机为所述船舶压缩空气系统的空气压缩机。
[0017]进一步的，所述脱硫洗涤塔为脱硫洗涤塔，所述脱硫洗涤塔设有外部排气口。[0018]进一步的，所述设定比例的脱硫废气为10％的脱硫废气。
[0019]本实用新型实施例的船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统中，脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离器、
二氧化碳储罐依次设置在柴油机的废气循环管路中，从而将废气循环系统与脱硫洗涤塔、二氧化碳膜分离装置有机结合，不仅可以减少脱硫洗涤塔的重复投资，所产生的二氧化碳还可满足柴油机的废气再循环要求，达到了同时减少NO X、SO X、CO2的排放量的目的并实现了船舶设备的集成。
附图说明
[0020]图1为本实用新型一个实施例中船舶废气脱硫脱硝脱碳一体化系统的结构示意图。
具体实施方式
[0021]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
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