Система и способ очистки выхлопных газов, а также судно, содержащее такую систему, и ее использование

Предусмотрена система и способ обработки выхлопного газа двигателя (EEG) от двигателя (3), в котором выхлопной газ (EEG) двигателя имеет температуру между Т1 и Т2. Система (1) включает SCR реактор (9) для конверсии NOx, содержащихся в среде (M), содержащей выхлопной газ двигателя (EEG), в N2 и H2O. Реактор SCR (9) имеет впускное отверстие (33) для приема среды (M) и выпускное отверстие (35) для вывода среды с уменьшенным содержанием NOx (M-NOx). Система (1) дополнительно состоит из смесительного блока (7) и первого котельного агрегата (5). Первый котельный агрегат (5) имеет первое выпускное отверстие (19) для вывода выхлопного газа котельного агрегата (BEG) из первого котельного агрегата (5), в котором выхлопной газ котельного агрегата (BEG) имеет температуру более T3, T3>T1. Смесительный блок (7) выполнен с возможностью смешивания выхлопного газа двигателя (EEG) с выхлопным газом котельного агрегата (BEG) для производства указанной среды (М). Смесительный блок (7) имеет первое впускное отверстие (27), сообщающееся с двигателем (3) для приема выхлопного газа двигателя (EEG), второе впускное отверстие (29), сообщающееся с первым выпускным отверстием (19) первого котельного блока (5) для приема выхлопного газа котельного агрегата (BEG) и выпускное отверстие (31) для вывода указанной среды (M). Выпускное отверстие (31) смесительного блока (7) соединяется с впускным отверстием (33) реактора SCR (9). Предусмотрено также судно, содержащее такую систему, и применение такой системы. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к системе и способу обработки выхлопного газа двигателя от двигателя. Изобретение также относится к судну, содержащему такую систему, и использование такой системы на борту судна.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны способы уменьшения содержания оксидов азота, называемые далее NOx, в выхлопных газах от двигателей. Одним из таких методов является селективное каталитическое восстановление, именуемое далее SCR, благодаря которому NOx в выхлопных газах преобразуется в азот N2 и воду H2O с помощью катализатора. Более конкретно, аммиак или мочевина добавляется к выхлопному газу до того, как он подается в реактор SCR, который содержит катализатор для разложения NOx. Реакторы SCR хорошо известны в данной области техники и не будут подробно описаны в настоящем документе.

В зависимости от различных факторов, таких как содержание выхлопных газов и свойств катализатора, существует минимальная температура выхлопных газов для того чтобы имело место надлежащее сокращение/разложение/конверсия NOx. Эта минимальная температура обычно составляет около 330°C. В зависимости от типа и нагрузки двигателя, температура выхлопных газов может варьироваться в пределах интервала T1 - T2, где T1<330°C. Для обеспечения надлежащего снижения NOx в течение всего температурного интервала может быть предусмотрен нагревательный блок для нагрева выхлопного газа выше 330°C. В документе известного уровня техники WO 2008/135059 описывается система, содержащая реактор SCR и нагревательный блок для повышения температуры выхлопных газов.

Обеспечение нагревательного блока для повышения температуры выхлопных газов является простым и эффективным, но довольно дорогостоящим решением. Таким образом, в данной области техники существует возможность для улучшения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является устранение в системе для обработки выхлопных газов необходимости в устройстве, имеющем единственную задачу увеличения температуры выхлопных газов, когда это необходимо. Основная концепция изобретения заключается в нагреве выхлопного газа двигателя с помощью выхлопного газа из котельного агрегата, который может использоваться для дополнительных целей. Другие задачи настоящего изобретения состоят в том, чтобы обеспечить судно, содержащее такую систему, применение такой системы и усовершенствованный способ обработки выхлопных газов. Система, судно, применение и способ достижения вышеуказанных задач определены в прилагаемой формуле изобретения и обсуждаются ниже.

В соответствии с настоящим изобретением система для обработки выхлопного газа двигателя из двигателя, у которого выхлопной газ двигателя имеет температуру между Т1 и Т2, содержит реактор SCR для преобразования NOx, содержащегося в среде, в N2 и H2O, чтобы получить среду с уменьшенным содержанием NOx. Среда содержит выхлопной газ двигателя. Реактор SCR имеет впускное отверстие для приема среды и выпускное отверстие для вывода среды с уменьшенным содержанием NOx. Система отличается тем, что она дополнительно содержит смесительный блок и первый котельный агрегат. Первый котельный агрегат имеет первое выпускное отверстие для вывода выхлопного газа из первого котельного агрегата. Этот выхлопной газ котельного агрегата имеет температуру Т3 или более, где Т3 больше, чем Т1. Смесительный блок предназначен для смешивания выхлопного газа двигателя с выхлопным газом котельного агрегата для получения среды. Смесительный блок имеет первое впускное отверстие, сообщающееся с двигателем для приема выхлопного газа двигателя, и второе впускное отверстие, сообщающееся с первым выпускным отверстием первого котельного агрегата для приема выхлопного газа из котельного агрегата. Кроме того, смесительный блок имеет выпуск для выпуска среды, выпускное отверстие которого сообщается со впуском в реактор SCR.

В соответствии с настоящим изобретением, когда выхлопной газ двигателя не является достаточно горячим для надлежащего снижения уровня NOx, которое должно произойти, когда выхлопной газ двигателя проходит через реактор SCR, то выхлопной газ котельного агрегата может смешиваться с выхлопным газом двигателя в среду достаточно горячую для надлежащего снижения уровня NOx, при прохождении этой среды через реактор SCR. Помимо выхлопных газов котельного агрегата, первый котельный агрегат может производить пар, который может использоваться в других областях применения. Благодаря тому, что выхлопной газ котельного агрегата может содержаться в среде, которая проходит через реактор SCR, не только выхлопной газ двигателя, но и отработанный газ котельного агрегата может быть очищен от NOx. Таким образом, система безвредна для окружающей среды, не требуя отдельного очистного оборудования для очистки выхлопных газов котельного агрегата.

Система может дополнительно содержать второй котельный агрегат для извлечения тепла из среды, что приводит к охлаждению среды. Второй котельный агрегат может иметь первое впускное отверстие, сообщающееся с выпуском реактора SCR для приема среды с уменьшенным содержанием NOx. Кроме того, второй котельный агрегат может иметь первое выпускное отверстие для выпуска охлажденной среды с уменьшенным содержанием NOx. Благодаря тому что выхлопной газ котельного агрегата может содержаться в среде, которая проходит через второй котельный блок, этот вариант способа осуществления настоящего изобретения подразумевает, что тепло может быть восстановлено не только от выхлопного газа двигателя, но также и от выхлопного газа котельного агрегата. Таким образом, энергия, производимая двигателем, а также первым котельным агрегатом, не теряется, но может быть использована для других целей.

В случае системы, включающей второй котельный агрегат, второе впускное отверстие второго котельного агрегата может быть подключено ко второму выпускному отверстию первого котельного агрегата, а второй выпуск второго котельного агрегата может быть подключен ко второму впуску первого котельного агрегата, чтобы обеспечить циркуляцию воды между вторым котельным агрегатом и первым котельным агрегатом. Вода может находиться в разных состояниях, с тем, чтобы содержать жидкость и/или пар. Такой вариант осуществления означает, что первый и второй котельные агрегаты разделяют водную систему, что позволяет экономить на оборудовании и, следовательно, на стоимости. Первый котельный агрегат может быть котельным агрегатом с нагревом пламенем, например, котельным агрегатом на нефтяном топливе. Таким образом, может быть получен выхлопной газ котельного агрегата с температурой, значительно превышающей минимальную температуру для надлежащей конверсии NOx внутри реактора SCR, так что обеспечивается выпуск среды с температурой выше указанной минимальной температуры.

Система может содержать датчик температуры для измерения температуры среды до ее впуска в реактор SCR. Такой температурный датчик позволяет определить, имеет ли среда температуру, которая обеспечивает правильное преобразование NOx внутри SCR или нет.

Кроме того, система может содержать блок управления, предназначенный для связи с датчиком температуры и управления первым котельным агрегатом в ответ на выходной сигнал из датчика температуры. Такой вариант способа осуществления настоящего изобретения позволяет управлять первым котельным агрегатом по мере необходимости в зависимости от существующих обстоятельств. Например, при высокой нагрузке на двигатель выхлопной газ двигателя может иметь температуру, достаточно высокую для надлежащей конверсии NOx в реакторе SCR, так что не требуется смешение с выхлопным газом котельного агрегата. В этом случае работа первого котельного агрегата может не потребоваться, по крайней мере, не потребоваться для повышения температуры среды, подаваемой в реактор SCR.

Используемые в настоящем документе термины «сообщаться» и «сообщение», предназначены для покрытия понятия «сообщаться» и «сообщение» как непосредственно, так и косвенно.

Система может быть такой, чтобы температура выхлопного газа котельного агрегата составляет 360°C или более, то есть T3=360°C, что значительно превышает типичную минимальную температуру для надлежащей конверсии NOx около 330°C. Например, такая температура выхлопных газов котельного агрегата может быть достигнута с помощью первого котельного агрегата с низкой эффективностью.

Судно в соответствии с настоящим изобретением содержит систему, как описано выше. Кроме того, использование в соответствии с настоящим изобретением касается использования вышеупомянутой системы на борту судна. Для патентноспособного судна и его использования двигатель, выпускающий выхлопной газ двигателя, может быть основным судовым двигателем, например, дизельным двигателем, выпускающим выхлопные газы с температурой между T1=200°C и T2=340°C, в том числе в зависимости от нагрузки на двигатель. Как правило, на борту судна потребляется большое количество пара, причем пар может производиться первым и, возможно, вторым котельным агрегатом. Таким образом, один и тот же комплект оборудования, который обеспечивает судно необходимым паром, может использоваться для обеспечения надлежащего преобразования NOx в реакторе SCR.

В соответствии с настоящим изобретением способ обработки выхлопного газа двигателя от двигателя, где выхлопной газ двигателя имеет температуру между Т1 и Т2, включает следующие этапы: прием среды, содержащей выхлопной газ двигателя в реактор SCR, конверсию в реакторе SCR NOx, содержащегося в среде, в N2 и H2O и вывод из реактора SCR среды с уменьшенным содержанием NOx. Способ отличается тем, что дополнительно включает в себя стадии, на которых из первого котельного агрегата выводят выхлопной газ котельного агрегата, имеющий температуру Т3 или более, T3 > T1, получая в смесительном блоке выхлопной газ двигателя и выхлопной газ котельного агрегата, смешивания в смесительном блоке выхлопного газа двигателя и выхлопного газа котельного агрегата для производства указанной среды и вывода из смесительного блока указанной среды.

Различные варианты способа осуществления настоящего изобретения представлены в зависимых способах формулы изобретения.

Вышеописанные преимущества с различными вариантами способа осуществления системы согласно настоящему изобретению естественно переносятся на патентоспособное судно, применение и способ согласно настоящему изобретению.

Другие преимущества, цели, признаки и аспекты изобретения будут представлены из следующего подробного описания, а также из чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Изобретение будет описано более подробно ниже со ссылкой на приложенные чертежи, в которых:

на фиг. 1 представлена блок-схема, схематично иллюстрирующая систему в соответствии с изобретением,

фиг. 2а, 2b и 2с содержат блок-схему, иллюстрирующую способ согласно настоящему изобретению, и

на фиг. 3 представлена диаграмма, иллюстрирующая эффект настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОДНОГО ВАРИАНТА СПОСОБА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии со ссылкой на фиг. 1 показана система 1 для обработки выхлопных газов двигателя EEG из двигателя 3, где система установлена на борту судна (не показано). Двигатель 3 является основным судовым дизельным двигателем, производящим выхлопные газы двигателя EEG, содержащие NOx и имеющие температуру между T1=200°C и T2=340°C. Система 1 включает в себя первый котельный агрегат 5, смесительный блок 7, блок SCR (селективного каталитического восстановления) 9, второй котельный агрегат 11 и скруббер 17.

Первый котельный агрегат 5 является агрегатом на нефтяном топливе и содержит котел с дымогарными трубами типа с низкой эффективностью, с эффективностью между 80% и 85%. Он производит выхлопные газы котельного агрегата BEG, содержащие NOx и имеющие температуру > 330°C, в данном случае, температуру между T3=360°C и T4=400°C, причем выхлопной газ выпускит из первого котельного агрегата 5 через его первое выпускное отверстие 19. Первый котельный агрегат дополнительно имеет второе выпускное отверстие 21 для выпуска жидкой воды, третье выпускное отверстие 23 для выпуска водяного пара для использования на борту судна и второе впускное отверстие 25 для приема жидкой воды и водяного пара. Кроме того, первый котельный агрегат имеет первое впускное отверстие (не показано или не будет обсуждаться позже) для подачи топлива, то есть нефти.

Смесительный блок 7 выполнен в виде трубы, проходящей между двигателем 3 и реактором SCR 9, внутри которой устроен статический смесительный блок в виде ряда перегородок, выполненных с возможностью ускорения эффективного смешивания газов. Он имеет первое впускное отверстие 27, сообщающееся с двигателем 3 для приема выхлопных газов двигателя EEG, и второе впускное отверстие 29, сообщающееся с первым выпуском 19 первого котельного блока 5 для приема выхлопных газов котельного агрегата BEG. Выхлопные газы двигателя EEG и выхлопные газы котельного агрегата BEG смешиваются со средой М во время их прохождения через смесительный блок 7. Соответственно, смесительный блок 7 далее имеет выпускное отверстие 31 для вывода среднего М.

Реактор SCR 9 содержит канальную структуру с поверхностями, покрытыми катализатором, в данном случае оксидами ванадия, для конвертации NOx в азот N2 и воду H2O во время прохождения среды M через каналы. Реактор SCR 9 таков, что среда M должна иметь температуру выше T5=330°C для правильной конверсии NOx внутри реактора SCR 9. Реактор SCR 9 имеет впускное отверстие 33, сообщающееся с выпускным отверстием 31 смесительного узла 7 для приема среды M. Кроме того, реактор SCR 9 имеет выпускное отверстие 35 для вывода среды с уменьшенным содержанием NOx: M-NOx.

Второй котельный агрегат 11 предоставляется с целью рекуперации тепла, полученного от среды. Он имеет первое впускное отверстие 37, сообщающееся с выпускным отверстием 35 реактора 9 SCR для приема среды M-NOx с уменьшенным содержанием NOx, и первое выпускное отверстие 39 для выпуска охлажденной среды CM-NOx с уменьшенным содержанием NOx. Кроме того, второй котел 11 имеет второе впускное отверстие 41, сообщающееся со вторым выпускным отверстием 21 первого котельного блока 5 для приема жидкой воды, и второе выпускное отверстие 43, сообщающееся со вторым впускным отверстием 25 первого котельного блока 5 для вывода жидкой воды и водяного пара. Таким образом, вода циркулирует между первым и вторым котельными агрегатами 5 и 11.

Скруббер 17 предусмотрен для очистки среды, то есть не только выхлопных газов двигателя EEG, но и выхлопных газов котельного агрегата BEG, кроме того, особенно, от оксидов серы SOx и вещества в виде частиц, такого как частицы сажи, масла и тяжелых металлов. Скрубберы как таковые хорошо известны в данной области техники и не будут подробно описаны в настоящем документе. В качестве примера скруббер 17 может быть типа, описанного в WO 2014/135509. Скруббер 17 имеет впускное отверстие 45, сообщающееся с первым выпускным отверстием 39 второго котельного агрегата 11 для приема охлажденной среды CM-NOx с уменьшенным содержанием NOx. Кроме того, скруббер 17 имеет выпускное отверстие 47 для вывода дополнительно очищенной среды FCM.

Кроме того, система 1 содержит устройство впрыска 49 для добавления мочевины к среде, когда она подается из смесительного узла 7 в реактор 9 SCR. При добавлении к относительно горячей среде М мочевина нагревается, в результате чего образуется аммиак. Аммиак дополняет каталитическую реакцию, которая протекает внутри реактора SCR 9. Более конкретно, аммиак действует как «восстанавливающий реагент», который позволяет превращать NOx в среде в азот и воду. Следует подчеркнуть, что в настоящем документе выражение «среда» используется для смеси выхлопных газов, независимо от того, содержит ли она или не содержит мочевину, аммиак или их продукты.

Кроме того, система 1 содержит датчик температуры 51 и блок управления (CU) 53. Датчик температуры выполнен с возможностью измерения температуры среды M непосредственно перед впуском в реактор 9 SCR. Блок управления 53 выполнен с возможностью взаимодействия с температурным датчиком 51 и первым котельный агрегатом 5 и управляет работой первого котельного агрегата в ответ на выходной сигнал в виде температуры среды M, измеренной при помощи датчика температуры 51.

Таким образом, вышеупомянутая система 1 используется на борту судна. Далее система 1 обсуждается вместе со способом обработки выхлопных газов двигателя EEG от двигателя 3, этот способ иллюстрируется блок-схемой на фиг. 2a, 2b и 2c.

Как выше указано, первый котельный агрегат 5 выпускает водяной пар (этап А), который может быть использован в различных областях применения на борту судна, так же как и выхлопной газ котельного агрегата BEG (этап B), который может использоваться для нагрева выхлопных газов двигателя EEG. Первый котельный агрегат 5 работает в основном, когда судно находится в гавани, а двигатель не работает (для производства пара), и когда двигатель 3 работает при низкой нагрузке, например, рядом с побережьем. Когда двигатель работает при низкой нагрузке, температура образуемых выхлопных газов двигателя EEG относительно низка, и потому нагрев выхлопного газа двигателя с помощью выхлопного газа котельного агрегата, как правило, необходим для получения среды, достаточно горячей для правильной конверсии NOx внутри реактора SCR.

Во время работы двигателя 3 выхлопные газы двигателя EEG подаются от двигателя 3 в смесительный блок 7 (стадия С). Среда M подается из смесительного блока 7 (стадия М). Состав среды M зависит от того, насколько горячим является выхлопной газ двигателя EEG. Если выхлопной газ двигателя EEG является относительно горячим, то среда M может состоять только из выхлопных газов двигателя. Однако если выхлопной газ двигателя EEG относительно холодный, то среда M может быть смесью выхлопного газа двигателя и выхлопного газа котельного агрегата BEG.

Температура среды перед тем, как она поступает в реактор SCR 9, измеряется с помощью датчика 51 (стадия D). Если средняя температура ниже или равна определенного значения T6 (стадия E), то проверяется, работает ли первый котельный агрегат 5 или нет (стадия H). Если нет, то первый котельный агрегат 5 включается (стадия I). С другой стороны, если измеренная температура среды выше T6, то проверяется, работает ли первый котельный агрегат 5 или нет (стадия F). Если это так, то первый котельный агрегат 5 отключается (стадия G). Выхлопной газ котельного агрегата будет присутствовать некоторое время после того, как первый котельный агрегат 5 будет выключен и остынет. Проверяется, присутствует ли выхлопной газ котельного агрегата BEG или нет (стадия J). Если это так, то он подается от первого котельного агрегата 5 в смесительный блок 7 (стадия K), где он смешивается с выхлопным газом двигателя EEG в среде (стадия L). Здесь T6 равна 330°C.

До того, как среда М получена в реакторе SCR 9 из смесительной установки 7 (стадия O), к среде добавляется мочевина с помощью устройства впрыска 49 (стадия N). Внутри реактора SCR 9 NOx, содержащийся в среде M, преобразуется в азот и воду (стадия P). Среда с пониженным содержанием NOx M-NOx подается из реактора 9 SCR (стадия Q) во второй котел 11 (стадия R), внутри которого тепло от среды с уменьшенным содержанием NOx M-NOx передается воде внутри второго котельного агрегата 11 (этап S). Таким образом, среда с уменьшенным содержанием NOx охлаждается, примерно до 180°С. Первый и второй котельные агрегаты 5 и 11 совместно используют систему водоснабжения и взаимодействуют друг с другом, как описано выше. Вода непрерывно циркулирует между первым и вторым котельными агрегатами 5 и 11 (стадия T), жидкая вода подается от первого котельного агрегата 5 ко второму котельному агрегату 11, а вода и водяной пар подаются из второго котельного агрегата 11 в первый котельный агрегат 5.

Охлажденная с уменьшенным содержанием NOx среда СМ-NOx подается из второго котельного агрегата 11 (стадия U) на скруббер 17 (стадия V), где она далее очищается (стадия X), как описано выше. Наконец, дальнейшая очищенная среда FCM выводится из скруббера (стадия Y) и подается через дымовую трубу (не показана) в атмосферу.

Хотя это не показано на чертежах или подробно не описано в настоящем документе, среда, подаваемая из реактора, подвергается анализу. Если среда (M-NOx) содержит слишком много NOx, то к среде (М) добавляется большее количество мочевины до ее поступления в реактор SCR. Для основной работы и до стабилизации системы подача мочевины производится в соответствии с предопределенными кривыми.

На фиг. 3 содержится диаграмма, иллюстрирующая температуру выхлопных газов в зависимости от нагрузки двигателя для 4-тактного двигателя, имеющего температуру выхлопных газов в диапазоне от 200 до 340°С. Нижний график иллюстрирует температуру выхлопных газов двигателя, а верхний график показывает температуру среды, причем среда представляет собой смесь выхлопного газа двигателя EEG и выхлопного газа котельного агрегата BEG (первый котельный агрегат). Максимальная температура выхлопных газов котельного агрегата составляет здесь 390°C. Относительная масса газа составляет 80% выхлопного газа двигателя, EEG и 20% выхлопных газов котельного агрегата 20%, BEG. При низкой нагрузке двигателя котел работает на 100%. При высокой нагрузке двигателя котел выключен. В приведенной ниже таблице содержатся значения параметров, которые формируют основу диаграммы фиг. 3.

Нагрузка на двигатель (%) Темп. EEG,°C Нагрузка на котел (%) Темп. BEG,°C Темп. среды,°C
0 200 100 390 390 0
10 240 100 390 347 1
20 270 95 388 334,1
30 295 85 385 332,3
40 315 75 380 335,7
50 330 60 375 340,4
60 338 45 370 343,1
70 340 25 360 341,6
80 335 0 0 335,0
90 330 0 0 330,0
100 330 0 0 330,0

Из диаграммы ясно, что температура выхлопных газов двигателя выше 330°C только при нагрузках двигателя, превышающих 50%. Однако благодаря выхлопному газу горячего котельного агрегата, температура среды составляет 330°C или более в течение всего времени.

Вышеуказанные значения действительны для определенного типа двигателя, определенного типа первого котельного агрегата и определенной относительной массы газа (80-20). Естественно, что с альтернативными типами двигателей и первыми котельными агрегатами и с другими относительными массами газа вышеуказанные параметры могут иметь другие значения. В качестве примера, если относительная масса газа вместо этого составляла 70% EEG и 30% BEG, то нагрузка котельного агрегата и, следовательно, температура выхлопного газа котельного агрегата могла быть снижена без снижения температуры среды.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением отработанный газ от судового двигателя 3 нагревается, когда это необходимо, выхлопным газом от первого котельного агрегата 5. Кроме того, первый котельный агрегат 5 генерирует пар, который может использоваться в различных применениях на борту судна. Реактор SCR 9 и скруббер 17 очищают не только выхлопной газ от двигателя 3, но также выхлопной газ от первого котельного агрегата 5, что дает преимущество в экологическом аспекте. Кроме того, второй котельный агрегат 11 восстанавливает тепло не только от выхлопного газа от двигателя 3, но и от выхлопного газа от первого котельного агрегата 5, что является энергоэффективным и, таким образом, выгодным с экономической точки зрения.

Вышеописанные варианты способа осуществления настоящего изобретения следует рассматривать только в качестве примера. Специалист в данной области техники понимает, что обсуждаемый вариант способа осуществления настоящего изобретения может варьироваться различными способами, не отклоняясь от концепции изобретения.

Естественно, система и способ по настоящему изобретению могут содержать дополнительные компоненты и стадии, соответственно, кроме тех, что описаны выше. В качестве примера может быть предусмотрен дополнительный смесительный блок между устройством впрыска 49 и реактором SCR 9 для обеспечения надлежащего смешивания мочевины/аммиака и среды.

Аналогично, патентоспособная система и способ могут содержать меньше компонентов и стадий, соответственно, чем описано выше. В качестве примера, система не обязательно должна содержать скруббер или второй котельный агрегат.

Выше были обсуждены главным образом два разных состояния среды; когда выхлопной газ двигателя является достаточно горячим сам по себе, среда M может содержать только выхлопной газ двигателя, а когда выхлопной газ двигателя не является достаточно горячим сам по себе, среда M может содержать смесь выхлопного газа двигателя и выхлопного газа котельного агрегата. Естественно, если первый котельный агрегат 5 работает, а двигатель 3 не работает, то среда M может содержать только выхлопной газ котельного агрегата.

Устройство впрыска 49 может быть устроено для добавления к среде других веществ, содержащих азот N и водород H, кроме мочевины, например, непосредственно аммиака.

Другие вещества, кроме оксидов ванадия, могут быть использованы в качестве активного каталитического материала внутри реактора SCR 9.

В вышеописанной системе 1, первый котельный агрегат 5 работает, главным образом, при неработающем двигателе 3, например, когда судно находится, в гавани, и при работающем двигателе 3 при низкой нагрузке, например, недалеко от побережья. Таким образом, SCR реактор 9 может оставаться горячим все время, даже когда двигатель 3 не работает. Таким образом, время от запуска двигателя 3 до тех пор, пока надлежащая конверсия/восстановление NOx может быть выполнена внутри реактора 9 SCR, можно свести к минимуму. Это важно, поскольку указанное время обычно проистекает, когда судно находится близко к побережью, а ущерб, вызванный выбросами, может быть самым большим.

Вместо того, чтобы эксплуатироваться периодически, как в описанном выше варианте способа осуществления настоящего изобретения, первый котельный агрегат 5 может эксплуатироваться, полностью или частично, все время.

Компоненты системы согласно изобретению не обязательно должны располагаться так, как указано выше и на чертежах. Кроме того, датчик 51 и блок управления 53 могут быть расположены по-разному. Например, датчик вместо этого может быть расположен внутри реактора SCR или после SCR реактора.

Смешивающее устройство не обязательно должно иметь форму трубчатых перегородок, но может иметь другую, возможно более «сложную» конструкцию, такую как конструкция, включающая компоненты смешения подвижного газа.

Первый котельный агрегат не обязательно должен содержать котел с дымогарными трубами, но вместо этого может содержать водотрубный котел.

Первый и второй котельный агрегат не обязательно должны иметь одну общую систему водоснабжения, но вместо этого могут иметь свои собственные, отдельные системы водоснабжения.

Патентоспособная система не обязательно должна использоваться в соединении с судовым дизелем, генерирующим выхлопной газ с температурой между 200°C и 340°C, как было описано выше, но он может быть использован в соединении с другими типами двигателей. Таким образом, первый котельный агрегат может производить выхлопной газ, имеющий другой температурный диапазон, чем указанный выше. Кроме того, реактор SCR может быть альтернативно сконструирован таким образом, чтобы обеспечить различную наименьшую температуру среды для надлежащей конверсии NOx. Наименьшая температура среды для надлежащей конверсии NOx зависит от содержания серы в топливе двигателя, причем большее количество серы, как правило, приводит к более низкой наименьшей средней температуре. Другими словами, T1, T2, T3, T4, T5 и T6 могут иметь другие значения, чем приведенные выше.

В вышеописанном варианте способа осуществления настоящего изобретения температура среды, измеренная с помощью датчика 51, определяет, должен ли работать первый котельный агрегат 5 или нет. Согласно альтернативному варианту способа осуществления настоящего изобретения количество пара, производимого вторым котельным агрегатом 11, вместо этого определяет, должен ли работать первый котельный агрегат 5 или нет. Если кораблю требуется больше пара, чем может подавать второй котел 11, что обычно происходит, когда двигатель 3 работает при низкой нагрузке или полностью отключается, то тогда работает первый котельный агрегат. Следовательно, когда количество пара, полученного вторым котельным агрегатом, является достаточным, первый котельный агрегат не работает.

Следует подчеркнуть, что атрибуты первый, второй, третий и т. д. используются здесь только для различения видов одного и того же типа, а не для выражения какого-либо взаимного порядка между видами.

Следует подчеркнуть, что буквы «A», «B»,... используются в настоящем документе только для того, чтобы различать разные стадии способа, а не для выражения какого-либо взаимного порядка между стадиями.

Следует подчеркнуть, что описание деталей, не относящихся к настоящему изобретению, было опущено и что чертежи являются просто схематичными и не нарисованы в соответствии с масштабом. Следует также отметить, что некоторые рисунки были более упрощены, чем другие. Поэтому некоторые компоненты могут быть проиллюстрированы на одной фигуре, но опущены на другой фигуре.

1. Система (1) для обработки выхлопного газа двигателя (EEG) из двигателя (3), причем выхлопной газ двигателя (EEG) имеет температуру между Т1 и Т2, причем система (1) содержит SCR реактор (9) для конверсии NOx, содержащихся в среде (M), содержащей выхлопной газ двигателя (EEG), в N2 и H2O, причем реактор SCR (9) имеет впускное отверстие (33) для приема среды (M) и выпускное отверстие (35) для вывода среды (M-NOx) с уменьшенным содержанием NOx, отличающаяся тем, что дополнительно содержит смесительный блок (7) и первый котельный агрегат (5), причем первый котельный агрегат (5) имеет первое выпускное отверстие (19) для вывода выхлопного газа котельного агрегата (BEG) из первого котельного агрегата (5), причем выхлопной газ котельного агрегата (BEG) имеет температуру T3 или более, причем T3>T1, при этом смесительный блок (7), предназначенный для смешивания выхлопного газа двигателя (EEG) с выхлопным газом котельного агрегата (BEG) для получения указанной среды (M), причем смесительный блок (7) имеет первое впускное отверстие (27), сообщающееся с двигателем (3) для приема выхлопного газа двигателя (EEG), второе впускное отверстие (29), соединенное с первым выпускным отверстием (19) первого котельного блока (5) для приема выхлопного газа котельного агрегата (BEG) и выпускное отверстие (31) для выпуска среды (M), причем выпускное отверстие (31) смесительного блока (7) соединено с впускным отверстием (33) реактора SCR (9).

2. Система (1) по п.1, дополнительно содержащая второй котельный агрегат (11) для извлечения тепла из среды (М), причем второй котельный агрегат (11) имеет первое впускное отверстие (37), сообщающееся с выпускным отверстием (35) реактора SCR (9) для приема среды с уменьшенным содержанием NOx (M-NOx) и первое выпускное отверстие (39) для выпуска охлажденной среды (CM-NOx) с уменьшенным содержанием NOx.

3. Система (1) по п.2, в которой второе впускное отверстие (54) второго котельного агрегата (11) соединено со вторым выпускным отверстием (21) первого котельного агрегата (5), а второе выпускное отверстие (43) второго котельного агрегата (11) соединено со вторым впускным отверстием (25) первого котельного агрегата (5) для обеспечения циркуляции воды между вторым котельным агрегатом (11) и первым котельным агрегатом (5).

4. Система (1) по любому из пп.1-3, в которой первый котел (5) нагревается пламенем.

5. Система (1) по любому из пп.1-3, дополнительно содержащая датчик температуры (51) для измерения температуры среды (М) до ее впуска в реактор SCR (9).

6. Система (1) по п.5, дополнительно содержащая блок управления (53), предназначенный для связи с датчиком температуры (51) и управления первым котельным агрегатом (5) в ответ на выходной сигнал от датчика температуры (51).

7. Система (1) по любому из пп.1-3, где T3=360°C.

8. Судно, содержащее систему (1) по любому из предшествующих пунктов.

9. Применение системы (1) по любому из пп.1-7 на борту судна.

10. Способ обработки выхлопных газов двигателя (EEG) от двигателя, причем выхлопной газ двигателя (EEG) имеет температуру между Т1 и Т2, включающий в себя этапы, на которых

получают среду, содержащую выхлопной газ двигателя в реакторе SCR (стадия O),

превращают в реакторе SCR, NOx, содержащиеся в среде, в N2 и H2O (стадия P) и

выводят из реактора SCR, среду с уменьшенным содержанием NOx (стадия Q),

отличающийся тем, что способ дополнительно содержит этапы, на которых:

выводят из первого котельного агрегата выхлопной газ котельного агрегата с температурой более Т3, Т3 > Т1 (стадия В),

принимают в смесительный блок выхлопной газ двигателя и выхлопной газ котельного агрегата (стадии C и K),

смешивают в смесительном блоке выхлопной газ двигателя и выхлопной газ котельного агрегата для получения указанной среды (стадия L), и

выводят из смесительного блока указанную среду (стадия М).

11. Способ по п.10, дополнительно содержащий

получение среды с уменьшенным содержанием NOx во втором котельном агрегате (стадия R),

извлечение во втором котельном агрегате тепла от среды с уменьшенным содержанием NOx (стадия S) и

вывод из второго котельного агрегата охлажденной среды с уменьшенным содержанием NOx (стадия U).

12. Способ по п.11, в котором второе впускное отверстие второго котельного агрегата соединено со вторым выпускным отверстием первого котельного агрегата, а второе выпускное отверстие второго котельного агрегата соединено со вторым впускным отверстием первого котельного агрегата, дополнительно содержащий циркуляцию воды между вторым котельным агрегатом и первым котельным агрегатом (стадия T).

13. Способ по любому из пп.10-12, дополнительно включающий в себя измерение температуры среды до ее впуска в реактор SCR (стадия D) с помощью датчика температуры.

14. Способ по п.13, дополнительно включающий в себя управление первым котельным агрегатом в ответ на выходной сигнал датчика температуры (стадии E, F, G, H и I).



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что направляют воздух из компрессора (162) через теплообменник (166) в камеру (30) сгорания двигателя.

Изобретение относится к определению влажности окружающего воздуха посредством датчика выхлопных газов, связанного с системой выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов осуществляется электронным контроллером (12).

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны способы контроля работоспособности катализатора SCR и системы для двигателя с системой SCR, включающей в себя датчики NOx выше по потоку и ниже по потоку от катализатора.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя заключается в том, что выборочно отключают один или более цилиндров (31) двигателя с помощью отключаемых топливных форсунок.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях. Дизельный фильтр для частиц содержит подложку фильтра с проточными стенками и каталитическую композицию (44).
Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описана выпускная система для очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предлагаются способ и устройство для обессеривания возвратного потока отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, который подается в двигатель (1) внутреннего сгорания на его воздухозаборную сторону (8), причем для обессеривания в возвратном потоке (7'') отработанных газов используется аммиак, и причем от потока (2) отработанных газов из двигателя (1) внутреннего сгорания ответвляется по меньшей мере один частичный поток (7, 17) отработанных газов.

Изобретение относится к устройству обработки отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания и способу нагрева устройства обработки отработавших газов. Устройство содержит линию отработавших газов с трубой отработавших газов и элементом обработки отработавших газов, при этом внутренняя стенка трубы и/или элемент обработки имеет материал, поглощающий пар, для образования расположенного на стороне линии отработавших газов поглощающего элемента и блокировочное устройство, посредством которого подача отработавших газов и/или воздуха к поглощающей зоне, принимающей и/или образующей поглощающий элемент, в зависимости от определенных рабочих условий двигателя внутреннего сгорания, может блокироваться и/или высвобождаться, при этом блокировочное устройство для блокирования или высвобождения подачи воздуха имеет блокирующий элемент, расположенный ниже по потоку от зоны поглощения.

Изобретение относится к автомобильным каталитическим композитам (вариантам), каталитический материал которых эффективен для практически одновременного окисления монооксида углерода и углеводородов и восстановления окислов азота.

Настоящее изобретение относится к катализатору для селективного восстановления оксидов азота, имеющему два каталитически активных слоя А и Б, при этом слой А содержит оксидный носитель, а также компоненты А1 и А2, а слой Б содержит оксидный носитель, а также компоненты Б1, Б2 и Б3, где А1 и Б1 обозначают по меньшей мере один оксид ванадия, А2 и Б2 обозначают по меньшей мере один оксид вольфрама и Б3 обозначает по меньшей мере один оксид кремния, отличающийся тем, что доля компонента А1 в слое А в мас.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что направляют воздух из компрессора (162) через теплообменник (166) в камеру (30) сгорания двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ диагностирования компонентов системы доочистки выхлопных газов осуществляется электронным контроллером (12).

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны системы и способы снижения токсичности выхлопных газов закиси азота.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны способы контроля работоспособности катализатора SCR и системы для двигателя с системой SCR, включающей в себя датчики NOx выше по потоку и ниже по потоку от катализатора.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описаны способы контроля работоспособности катализатора SCR и системы для двигателя с системой SCR, включающей в себя датчики NOx выше по потоку и ниже по потоку от катализатора.
Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описана выпускная система для очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания.
Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описана выпускная система для очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предлагаются способ и устройство для обессеривания возвратного потока отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, который подается в двигатель (1) внутреннего сгорания на его воздухозаборную сторону (8), причем для обессеривания в возвратном потоке (7'') отработанных газов используется аммиак, и причем от потока (2) отработанных газов из двигателя (1) внутреннего сгорания ответвляется по меньшей мере один частичный поток (7, 17) отработанных газов.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предлагаются способ и устройство для обессеривания возвратного потока отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, который подается в двигатель (1) внутреннего сгорания на его воздухозаборную сторону (8), причем для обессеривания в возвратном потоке (7'') отработанных газов используется аммиак, и причем от потока (2) отработанных газов из двигателя (1) внутреннего сгорания ответвляется по меньшей мере один частичный поток (7, 17) отработанных газов.

Фильтрующий элемент предназначен для улавливания твердых частиц, присутствующих в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания. Он содержит стопку пористых пластин 1-5, разделенных перегородками 6, 7, расположенными в шахматном порядке.

Предусмотрена система и способ обработки выхлопного газа двигателя от двигателя, в котором выхлопной газ двигателя имеет температуру между Т1 и Т2. Система включает SCR реактор для конверсии NOx, содержащихся в среде, содержащей выхлопной газ двигателя, в N2 и H2O. Реактор SCR имеет впускное отверстие для приема среды и выпускное отверстие для вывода среды с уменьшенным содержанием NOx. Система дополнительно состоит из смесительного блока и первого котельного агрегата. Первый котельный агрегат имеет первое выпускное отверстие для вывода выхлопного газа котельного агрегата из первого котельного агрегата, в котором выхлопной газ котельного агрегата имеет температуру более T3, T3>T1. Смесительный блок выполнен с возможностью смешивания выхлопного газа двигателя с выхлопным газом котельного агрегата для производства указанной среды. Смесительный блок имеет первое впускное отверстие, сообщающееся с двигателем для приема выхлопного газа двигателя, второе впускное отверстие, сообщающееся с первым выпускным отверстием первого котельного блока для приема выхлопного газа котельного агрегата и выпускное отверстие для вывода указанной среды. Выпускное отверстие смесительного блока соединяется с впускным отверстием реактора SCR. Предусмотрено также судно, содержащее такую систему, и применение такой системы. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Наверх