ОЧИСТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ГАЗОПРОМЫВНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2014 года по МПК C02F1/38 C02F103/18 B01D47/00 B04B1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к очистному оборудованию для текучей среды газопромывного устройства и к применению дискового центробежного сепаратора в таком очистном оборудовании.

Современная судостроительная промышленность испытывает острую потребность в снижении вредных выбросов, таких как выбросы, источником которых является сгорание топлива в двигателе, с целью сведения к минимуму отрицательного воздействия на окружающую среду и соблюдения действующих и готовящихся нормативов по выбросам в атмосферу, таких как нормативы, установленные Международной морской организацией (International Maritime Organisation - IMO).

Задачей при этом является снижение выбросов судами оксидов серы (SO_x). Оксиды серы образуются при горении топлив, содержащих сернистые остатки. Количество оксидов серы в выхлопных газах можно уменьшить путем очистки выхлопных газов, например, при помощи газопромывных устройств. При очистке выхлопных газов с помощью упомянутых газопромывных устройств образуется загрязненная текучая среда газопромывного устройства.

Другой задачей является уменьшение выбросов судами оксидов азота (NO_x). Это может быть осуществлено путем внедрения рециркуляции выхлопных газов, при которой часть выхлопных газов рециркулируют в камеру сгорания двигателя. Однако нужно уменьшить и количество сажи и твердых частиц в выхлопных газах. Следовательно, желательно очищать выхлопные газы, что можно сделать при помощи газопромывного устройства. В этом случае также образуется загрязненная текучая среда газопромывного устройства.

Загрязненная текучая среда газопромывного устройства содержит сажу и другие органические или неорганические остатки горения. Сброс такой загрязненной текучей среды газопромывного устройства непосредственно в море неприемлем с экологической точки зрения и строго регламентируется. С другой стороны, перевозка больших количеств отходов в порт на захоронение является дорогостоящей и нежелательной.

В JP 3868352 В2 описано оборудование для обработки сточных вод, в котором загрязненную морскую воду из газопромывного устройства хранят в резервуаре для хранения, а затем очищают, используя сочетание центробежного сепаратора и двух масляных фильтров, после чего рециркулируют в газопромывное устройство.

Во время мокрой очистки горячих/теплых выхлопных газов в газопромывном устройстве влага, присутствующая в выхлопных газах, может конденсироваться в воде, из-за чего в ходе этого процесса увеличивается объем текучей среды газопромывного устройства. Кроме того, различные соли, присутствующие в выхлопных газах, в процессе мокрой очистки стремятся раствориться в текучей среде газопромывного устройства. Для снижения риска осаждения солей может оказаться необходимым разбавлять эту текучую среду, следовательно, объем текучей среды газопромывного устройства увеличивается.

Таким образом, текучая среда может быть добавлена в цикл мокрой очистки из выхлопных газов и/или из-за намеренного добавления текучей среды в систему. Для поддержания объема текучей среды газопромывного устройства в системе текучая среда газопромывного устройства может быть выведена из процесса мокрой очистки. Таким образом, одной из задач является улучшение очистки текучей среды газопромывного устройства, чтобы получить возможность сбрасывать ее в окружающую среду с минимальным вредом для окружающей среды. Другой задачей является улучшение очистки текучей среды газопромывного устройства с целью соблюдения нормативов по количеству полиароматических углеводородов, мутности и т.д. текучей среды газопромывного устройства, предназначенной к сбросу в окружающую среду.

Описание изобретения

Таким образом, благодаря настоящему изобретению устраняются указанные выше недостатки за счет дальнейшего совершенствования экологических параметров процессов обработки выхлопных газов, повышения эффективности процессов обработки выхлопных газов, сведения к минимуму количества отходов, которые нужно обрабатывать и уничтожать, и, кроме того, сведения к минимуму потребности в обслуживании и уменьшения нарушений в работе технологического оборудования, оперирующего с текучей средой газопромывного устройства.

Таким образом, настоящее изобретение относится к очистному оборудованию для загрязненной текучей среды цикла текучей среды газопромывного устройства для выхлопного газа. Цикл текучей среды газопромывного устройства может представлять собой замкнутый цикл, то есть систему циркуляции, обеспечивающую рециркуляцию текучей среды газопромывного устройства через газопромывное устройство и другие компоненты данной системы. Цикл текучей среды газопромывного устройства может включать газопромывные устройства, используемые для очистки всего потока выхлопных газов двигателя и/или газопромывные устройства, используемые для очистки части потока выхлопных газов двигателя, например, при рециркуляции выхлопных газов. Очистное оборудование включает средство сбора части загрязненной текучей среды газопромывного устройства из цикла текучей среды газопромывного устройства и, тем самым, удаления указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства из цикла текучей среды газопромывного устройства с целью уничтожения. Часть загрязненной текучей среды газопромывного устройства, отведенная из цикла текучей среды газопромывного устройства, предпочтительно, представляет собой малую часть потока текучей среды цикла текучей среды газопромывного устройства. При рециркуляции загрязненной текучей среды газопромывного устройства в цикле текучей среды газопромывного устройства через газопромывное устройство и отведении из цикла текучей среды газопромывного устройства лишь небольшой части загрязненной текучей среды газопромывного устройства, количество фазы загрязняющего вещества в загрязненной текучей среде газопромывного устройства может достичь уровня, соответствующего режиму поддержания эффективного отделения фазы загрязняющего вещества и, одновременно, минимальному объему загрязненной текучей среды, подлежащей обработке.

Очистное оборудование дополнительно включает дисковый центробежный сепаратор, предназначенный для отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства, при этом данный сепаратор включает ротор, установленный с возможностью вращения вокруг оси вращения, включающий в себя (то есть образующий внутри себя) разделительное пространство с пакетом разделительных дисков или набором разделительных пластин. Разделительные диски или пластины могут иметь форму усеченного конуса или любую другую пригодную форму. Сепаратор дополнительно включает впуск сепаратора для указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства, проходящий в указанное разделительное пространство, первый выпуск сепаратора для очищенной текучей среды газопромывного устройства, проходящий от указанного разделительного пространства, и второй выпуск сепаратора для фазы загрязняющего вещества, проходящий от указанного разделительного пространства. Первый выпуск сепаратора, предпочтительно, отходит от радиально внутренней части разделительного пространства относительно оси вращения, второй выпуск сепаратора, предпочтительно, отходит от радиально наружной части разделительного пространства. Сепаратор может быть дополнительно снабжен третьим выпуском сепаратора для другой текучей фазы, которая плотнее или легче, чем текучая среда газопромывного устройства, такой как масло.

Очистное оборудование может включать два или более подобных дисковых центробежных сепараторов, соединенных параллельно, с целью увеличения производительности для обработки больших объемов загрязненной текучей среды газопромывного устройства.

Очистное оборудование может дополнительно включать средство подведения указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства к впуску сепаратора, средство слива очищенной текучей среды газопромывного устройства из первого выпуска сепаратора и средство удаления фазы загрязняющего вещества из второго выпуска сепаратора. Средство подачи загрязненной и очищенной текучей среды газопромывного устройства и фазы загрязняющего вещества может включать каналы, трубопроводы, трубную обвязку, резервуары, насосы, клапаны и т.п.

Было обнаружено, что при применении дискового центробежного сепаратора отделение фазы загрязняющего вещества от текучей среды устройства очистки выхлопных газов происходит неожиданно эффективно. Очищенная текучая среда газопромывного устройства, получаемая в ходе работы такого сепаратора, соответствует нормативам и, таким образом, может быть выпущена в окружающую среду с минимальным ущербом для окружающей среды. Разделение в таком сепараторе достаточно мягкое для сохранения агломерированных частиц и в то же время эффективное, то есть обеспечивающее значительное усилие разделения и малую длину участка разделения. Также было обнаружено, что более легкие жидкие органические остатки, присутствующие в текучей среде газопромывного устройства, такие как частицы масла, стремятся прилипнуть к более плотным твердым частицам, имеющимся в этой среде, таким образом, что становится возможным при помощи дискового центробежного сепаратора отделить масло и твердые частицы в форме фазы загрязняющего вещества, более плотной, чем текучая среда газопромывного устройства. Таким образом, в данном очистном оборудовании нет такой же необходимости в фильтрах или других стадиях очистки и, следовательно, обращение с этим оборудованием упрощается благодаря сведению к минимуму потребности в техническом обслуживании и замене ключевых компонентов. Также было подтверждено, что при применении дискового центробежного сепаратора для очистки текучей среды газопромывного устройства, большая часть фазы загрязняющего вещества может быть извлечена в концентрированной форме. Следовательно, объем отходов также может быть небольшим.

Ротор сепаратора может дополнительно включать шнековый транспортер, который приводится в действие со скоростью вращения, отличной от скорости вращения ротора, с целью транспортировки фазы загрязняющего вещества, то есть отделенной фазы с более высокой плотностью, чем у очищенной текучей среды газопромывного устройства, ко второму выпуску сепаратора. Второй выпуск сепаратора может иметь меньший радиус, чем наружный радиус разделительного пространства, и шнековый транспортер может перемещать фазу загрязняющего вещества радиально внутрь, по направлению ко второму выпуску сепаратора. Конструкция шнекового транспортера может предусматривать возможность приведения в действие со скоростью вращения, отличной от скорости вращения ротора, по меньшей мере, на стадии разгрузки сепаратора. Не имеющие ограничительного характера примеры таких сепараторов описаны в WO 9965610 и WO 2008140378. Сепаратор может быть пригодным для воздействия на указанную часть загрязненной текучей среды газопромывного устройства с центробежной силой, по меньшей мере, 4000 G, предпочтительно, по меньшей мере, 4500 G, более предпочтительно, по меньшей мере, 5000G при полном использовании рабочей скорости, при этом указанную центробежную силу определяют на наружном радиусе шнекового конвейера или на наружном радиусе разделительного пространства, с целью отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства. Благодаря такой конструкции концентрация частиц в фазе загрязняющего вещества может быть очень высокой, поэтому сводится к минимуму количество образующихся отходов и, одновременно, сохраняется возможность получения соответствующей нормативам очищенной текучей среды газопромывного устройства, которая может быть сброшена в окружающую среду с минимальным отрицательным воздействием на окружающую среду. Работу сепаратора можно регулировать так, чтобы получать фазу загрязняющего вещества с концентрацией частиц 20-65 весовых процентов (что соответствует, приблизительно, 45-95 объемным процентам).

В качестве альтернативы включению в конструкцию шнекового конвейера, сепаратор может представлять собой периодически разгружаемый сепаратор, в котором второй выпуск включает один или несколько разгрузочных каналов, которые могут быть открыты в процессе работы с целью периодической выгрузки фазы загрязняющего вещества из разделительного пространства, или сопловый сепаратор, в котором второй выпуск сепаратора включает одно или несколько разгрузочных сопел, предназначенных для непрерывного выведения фазы загрязняющего вещества из разделительного пространства. Разгрузочные каналы или разгрузочные сопла, предпочтительно, могут отходить от наружного радиуса разделительного пространства к наружной стороне ротора с целью выгрузки отделенной фазы, обладающей более высокой плотностью, чем очищенная текучая среда газопромывного устройства, то есть фазы загрязняющего вещества. В соответствии с этими альтернативами, количество фазы загрязняющего вещества, то есть твердых и/или жидких частиц, в выводимом потоке может составлять от, примерно, 5 до, примерно, 45 объемных процентов, предпочтительно, от, примерно, 20 до, примерно, 30 объемных процентов в зависимости от частоты выгрузки или размера сопел. Очистное оборудование, таким образом, может обеспечивать высокую производительность разделения с одним таким сепаратором. В соответствии с еще одной альтернативой, очистное оборудование может включать средство подачи фазы загрязняющего вещества из такого периодически разгружаемого сепаратора или соплового сепаратора на впуск еще одного дискового центробежного сепаратора, при этом этот дополнительный сепаратор включает ротор, образующий внутри себя разделительное пространство с пакетом разделительных дисков или набором разделительных пластин. Эти сепараторы могут быть соединены последовательно. Дополнительный сепаратор может включать шнековый транспортер, приводимый в действие со скоростью вращения, отличной от скорости вращения ротора, как было описано ранее. В соответствии с этой дополнительной альтернативой, очистное оборудование может обеспечивать высокую производительность разделения и, одновременно, получение фазы загрязняющего вещества с концентрацией частиц 20-65 весовых процентов (что соответствует, приблизительно, 45-95 объемным процентам), тем самым сводя к минимуму количество образующихся отходов.

Впуск сепаратора может быть герметичным. Герметичный впуск, уплотненный от среды ротора, предназначен для подачи текучей среды газопромывного устройства во время работы. На впуске герметичного типа происходит ускорение текучей среды, начинающееся у малого радиуса и постепенно увеличивающееся по мере выхода текучей среды из впуска и поступления в разделительное пространство. При использовании впуска герметичного типа, усилие сдвига, воздействующее на агломерированные частицы в текучей среде газопромывного устройства, может быть сведено к минимуму, тем самым еще больше повышается эффективность отделения фазы загрязняющего вещества.

Указанное средство подачи указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства к впуску сепаратора может включать устройство регулирования потока. Указанное средство подачи указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства к впуску сепаратора может дополнительно включать буферный резервуар для указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства, расположенный так, что впуск сепаратора для указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства соединен с буферным резервуаром посредством устройства регулирования потока. Устройство регулирования потока может включать насос или клапан, такой как пропорциональный клапан и т.п.

Очистное оборудование может дополнительно включать средство введения флокулянта в указанную часть загрязненной текучей среды газопромывного устройства по потоку до впуска сепаратора. Флокулянт облегчает агломерацию частиц в загрязненной текучей среде газопромывного устройства и может представлять собой полиэлектролит.

Очистное оборудование может дополнительно включать средство введения осадителя в указанную часть загрязненной текучей среды газопромывного устройства по потоку до впуска сепаратора. С осадителем, предпочтительно, в текучую среду газопромывного устройства поступают трехвалентные ионы, такие как ионы трехвалентного железа или трехвалентного алюминия; осадитель может содержать сульфат алюминия, (поли)хлорид алюминия и/или хлорид железа. В результате растворимые соли могут выпадать в осадок из загрязненной текучей среды газопромывного устройства, благодаря чему дополнительно повышается эффективность разделения в дисковом центробежном сепараторе.

Текучая среда газопромывного устройства может представлять собой воду, однако, также может быть и другой пригодной жидкостью. Текучая среда газопромывного устройства, изначально введенная в процесс очистки выхлопных газов или добавленная в ходе процесса, может представлять собой, предпочтительно, водопроводную воду, пресную воду или деминерализованную воду. В одном из аспектов, под текучей средой газопромывного устройства понимается вода с содержанием хлоридов, меньшим или намного меньшим, чем в морской воде. Водопроводная вода может быть подана из резервуаров или произведена на борту путем деминерализации морской воды. Текучая среда газопромывного устройства, однако, может содержать соли, поступающие в процессе мокрой очистки. Значение термина текучая среда газопромывного устройства может включать очищенную, загрязненную текучую среду газопромывного устройства, текучую среду газопромывного устройства, изначально введенную в процесс или добавленную в ходе процесса, или их сочетание. Очищенная текучая среда газопромывного устройства характеризуется уменьшенным содержанием загрязняющих веществ, однако все же может содержать небольшое количество загрязняющих веществ. Фаза загрязняющего вещества, отделенная от загрязненной текучей среды газопромывного устройства, может все же содержать определенное количество текучей среды газопромывного устройства. Фаза загрязняющего вещества может содержать твердые и/или жидкие частицы, включающие органические или неорганические продукты горения, такие как оксиды серы, сажу, частично окисленное и неокисленное дизельное топливо и соли окисленных металлов. Фаза загрязняющего вещества может быть более плотной, то есть обладать более высокой плотностью, чем очищенная текучая среда газопромывного устройства. Частицы, образующиеся при горении в двигателе, обычно, очень маленькие, менее микрометра, обычно, их размер лежит в диапазоне от, примерно, 10 до, примерно, 30 мкм. В пригодной текучей среде, такой как вода, они объединяются в группы с размером микрометрового диапазона, например, в диапазоне от, примерно, 5 до, примерно, 100 мкм, особенно, в диапазоне от, примерно, 10 до, примерно, 30 мкм.

Очистное оборудование может включать средство регулирования качества очищенной текучей среды газопромывного устройства и средство отклонения и/или возвращения очищенной текучей среды газопромывного устройства в цикл текучей среды газопромывного устройства, на впуск сепаратора или в резервуар для загрязненной текучей среды газопромывного устройства, если качество не соответствует заданному уровню. Таким образом может быть дополнительно гарантирована степень чистоты очищенной текучей среды газопромывного устройства и сведен к минимуму риск потенциального отрицательного воздействия на окружающую среду.

Очистное оборудование может включать средство сбора частей загрязненной текучей среды газопромывного устройства из более чем одного цикла текучей среды газопромывного устройства и средство подачи указанных частей загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора. Указанные циклы текучей среды газопромывного устройства могут включать газопромывные устройства, используемые для очистки части потока выхлопных газов двигателя, например, при рециркуляции выхлопных газов. Такие циклы текучей среды газопромывного устройства могут включать дополнительные дисковые сепараторы, предназначенные для отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от указанной загрязненной текучей среды газопромывного устройства соответствующего цикла текучей среды газопромывного устройства. Не имеющие ограничительного характера примеры таких циклов текучей среды газопромывного устройства описаны в ЕР 10154682.8. Средство подачи указанных частей загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора может включать устройства регулирования расхода с тем, чтобы регулировать расход части загрязненной текучей среды газопромывного устройства каждого из циклов текучей среды газопромывного устройства, поступающей на впуск сепаратора. Тем самым можно контролировать и регулировать источник или источники загрязненной текучей среды газопромывного устройства в отношении производительности очистного оборудования.

Конструкция средства подачи указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора может предусматривать прием загрязненной фазы из еще одного дискового центробежного сепаратора, включенного в цикл текучей среды газопромывного устройства и предназначенного для отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от указанной загрязненной текучей среды газопромывного устройства в данном цикле текучей среды газопромывного устройства. Таким образом, очистное оборудование может быть соединено с дополнительным дисковым центробежным сепаратором какого-либо очистного оборудования, как описано в ЕР 10154682.8. Конструкция средства подачи указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора может предусматривать прием загрязненной фазы из дополнительного дискового центробежного сепаратора через второй буферный резервуар и, по меньшей мере, один элемент регулирования расхода, такой как насос, клапан и т.п.

Очистное оборудование может включать средство управления и/или регулирования кислотности указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства. Средство управления и/или регулирования кислотности может предназначаться для поддержания рН выше 6 и дополнительно может предназначаться для поддержания рН ниже 8. Средство управления и/или регулирования кислотности может, предпочтительно, предназначаться для поддержания рН в диапазоне 6-8. В одном из аспектов, это может быть сделано для того, чтобы компенсировать присутствие в выхлопных газах кислотных компонентов, таких как SO_x, которые могут вызывать уменьшение рН текучей среды газопромывного устройства. Кислотность можно регулировать путем измерения и регулирования рН, путем добавления изменяющего рН соединения, такого как NaOH (гидроксид натрия), СаО (оксид кальция) или Са(ОН)₂ (гидроксид кальция). Кислотность указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства можно контролировать и/или регулировать с целью облегчения осаждения определенного количества растворенных солей и, таким образом, поддержания надлежащего процесса разделения в дисковом сепараторе.

Настоящим изобретением также обеспечивается оборудование по очистке выхлопных газов для дизельного двигателя, такого как большой судовой двигатель, включающее газопромывное устройство, в котором имеется впуск для выхлопных газов, увлажнитель, обеспечивающий подачу в выхлопные газы текучей среды газопромывного устройства, и каплеотделитель, предназначенный для удаления загрязненной текучей среды газопромывного устройства из выхлопных газов, предпочтительно, замкнутый цикл текучей среды газопромывного устройства, предназначенный для циркуляции текучей среды газопромывного устройства в газопромывном устройстве, соединенный с очистным оборудованием, соответствующим настоящему изобретению и включающим средство сбора части загрязненной текучей среды газопромывного устройства из цикла текучей среды газопромывного устройства. Очистное оборудование, соответствующее настоящему изобретению, также применимо к аналогичным наземным газопромывным установкам, предназначенным для очистки газа, такого как выхлопные газы.

Еще в одном из аспектов настоящего изобретения им обеспечивается способ очистки загрязненной текучей среды газопромывного устройства цикла текучей среды газопромывного устройства, включающий следующие стадии:

- отведение части загрязненной текучей среды газопромывного устройства из цикла текучей среды газопромывного устройства,

- отделение, в дисковом центробежном сепараторе, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства,

- утилизация отделенной фазы загрязняющего вещества и

- сброс очищенной текучей среды газопромывного устройства.

Этот способ может дополнительно включать стадии регулирования качества очищенной текучей среды газопромывного устройства перед сбросом и перенаправление потока очищенной текучей среды газопромывного устройства, если ее качество не соответствует установленному уровню. Очищенная текучая среда газопромывного устройства может быть сброшена в окружающую среду, то есть в море, или оставлена для различных целей в резервуаре. Этот способ, предпочтительно, осуществляют посредством очистного оборудования, описанного выше.

Еще в одном из аспектов настоящего изобретения им обеспечивается применение дискового центробежного сепаратора для отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от загрязненной текучей среды газопромывного устройства, отведенной из цикла текучей среды устройства мокрой очистки выхлопных газов. Дисковый центробежный сепаратор может включать шнековый транспортер, предназначенный для транспортировки фазы загрязняющего вещества к выпуску из сепаратора.

Дополнительные альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения определены в формуле изобретения. Различные варианты осуществления изобретения далее поясняются более подробно со ссылкой на чертежи. Чертежи предназначаются для пояснения изобретения и не подразумевают ограничения его объема.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано очистное оборудование, соответствующее одному из вариантов осуществления изобретения.

На фиг.2 показано очистное оборудование, соответствующее другому варианту осуществления изобретения.

На фиг.3 показано очистное оборудование, соответствующее еще одному из вариантов осуществления изобретения.

На фиг.4 показано очистное оборудование, соответствующее еще одному из вариантов осуществления изобретения.

На фиг.5 показано очистное оборудование, соответствующее еще одному из вариантов осуществления изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Очистное оборудование для текучей среды газопромывного устройства, показанное на фиг.1, соединено с устройством 1 очистки для выхлопного газа. Газопромывное устройство 1 установлено на выхлопной трубе 2 мощного дизельного двигателя, такого как основной или вспомогательный двигатель судна. В газопромывном устройстве имеется впуск 3 газопромывного устройства и выпуск 4 газопромывного устройства для текучей среды газопромывного устройства. Выпуск 4 газопромывного устройства соединен с впуском 5 буферного резервуара 6 для текучей среды газопромывного устройства. В буферном резервуаре, кроме того, имеется выпуск 7 для подачи текучей среды газопромывного устройства на впуск 3 газопромывного устройства при помощи питательного насоса 8 газопромывного устройства. Газопромывное устройство 1, буферный резервуар 6 и соединяющий их трубопровод образуют замкнутый цикл 9 текучей среды газопромывного устройства, по которому циркулирует в процессе работы текучая среда газопромывного устройства. Цикл текучей среды газопромывного устройства может быть дополнительно оборудован средством добавления в процесс чистой текучей среды газопромывного устройства, такой как водопроводная вода, пресная вода или деминерализованная морская вода, в ходе работы (не показано). Это может быть осуществлено в любой части цикла 9 текучей среды газопромывного устройства.

Очистное оборудование включает трубопровод, подсоединенный к циклу 9 текучей среды газопромывного устройства после выпуска 4 газопромывного устройства и предназначенный для отведения части загрязненной текучей среды газопромывного устройства из цикла текучей среды газопромывного устройства. Питательный насос 10 сепаратора, соединенный с этим трубопроводом, предназначен для подачи указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск 11 дискового центробежного сепаратора 12. Этот питательный насос может быть заменен на другое средство подачи текучей среды на впуск сепаратора, такое как использование силы тяжести или использование избыточного давления буферного резервуара 6 или газопромывного устройства 1. В центробежном сепараторе 12 имеется ротор 13, образующий внутри себя разделительное пространство 14, в котором находится пакет разделительных дисков 15, имеющих форму усеченного конуса, и в которую открывается впуск 11 сепаратора. Центробежный сепаратор 12 дополнительно снабжен первым выпуском 16 сепаратора, отходящим от радиально внутренней части разделительного пространства и предназначенным для отведения очищенной текучей среды газопромывного устройства, и вторым выпуском 17, отходящим от радиально наружной части разделительного пространства через ротор в форме разгрузочных каналов или сопел и предназначенным для отведения отделенной фазы, плотность которой больше, чем плотность очищенной текучей среды газопромывного устройства. Первый выпуск 16 сепаратора для очищенной текучей среды газопромывного устройства может быть соединен с наружным пространством судна для сброса текучей среды или с резервуаром для ее временного хранения. Второй выпуск 17 сепаратора может быть соединен с резервуаром для хранения фазы загрязняющего вещества.

Во время эксплуатации текучую среду газопромывного устройства подают из буферного резервуара 6 на впуск 3 газопромывного устройства при помощи питательного насоса 8 газопромывного устройства. Текучая среда газопромывного устройства внутри устройства 1 распыляется и поступает в поток выхлопных газов в выхлопной трубе 2 или на выходе из нее. В газопромывном устройстве текучая среда предназначена для очистки выхлопных газов от органических и неорганических остаточных продуктов сгорания. Полученную смесь текучей среды газопромывного устройства и выхлопных газов с остаточными продуктами сгорания отделяют от потока газа в форме капель и снова направляют в буферный резервуар 6 через выпуск 4 газопромывного устройства и впуск 5 для текучей среды газопромывного устройства очистного оборудования, тем самым замыкая цикл 9 текучей среды газопромывного устройства. Остаточные продукты сгорания выхлопных газов, присутствующие в текучей среде газопромывного устройства в форме небольших частиц, объединяются в текучей среде в более крупные частицы, образуя фазу загрязняющего вещества. Из цикла 9 текучей среды газопромывного устройства небольшую часть загрязненной текучей среды газопромывного устройства отводят и направляют на впуск 11 сепаратора 12. Обычно, отводимая доля потока составляет менее 0,2 м³/ч на МВт мощности двигателя, из которого поступают выхлопные газы. Для двигателя мощностью 10 МВт расход отводимого потока обычно составляет менее 2 м³/ч. Расход текучей среды в цикле текучей среды газопромывного устройства в такой установке, обычно, равен 400-1000 м³/ч, следовательно, отводят менее 1% или даже менее 1‰ потока цикла текучей среды газопромывного устройства. Текучую среду газопромывного устройства, содержащую фазу загрязняющего вещества, подают в разделительное пространство 14 с пакетом разделительных дисков 15, находящееся внутри ротора 13 центробежного сепаратора 12, вращающегося с высокой скоростью. Средняя плотность фазы загрязняющего вещества выше, чем плотность текучей среды газопромывного устройства. Под действием центробежной силы и при содействии наклонных поверхностей разделительных дисков фаза загрязняющего вещества отделяется от текучей среды газопромывного устройства и собирается у радиально наружной части разделительного пространства, откуда ее отводят через второй выпуск 17 сепаратора. Второй выпуск 17 сепаратора имеет форму разгрузочных каналов или сопел, частицы выводят из центробежного сепаратора периодически, открывая на короткое время разгрузочные каналы на периферии ротора 13, или непрерывно через открытые сопла на периферии ротора. Выведенная фаза загрязняющего вещества может быть оставлена на борту судна до последующего уничтожения. Концентрация частиц загрязняющего вещества в выведенном потоке лежит в диапазоне от, примерно, 5 до, примерно, 45% об., обычно, от, примерно, 20 до, примерно, 30% об. в зависимости от частоты выведения или размера сопел. Очищенную текучую среду газопромывного устройства направляют из первого выпуска 16 сепаратора за борт судна на сброс или в резервуар для временного хранения.

На фиг.2 показан другой вариант очистного оборудования, соединенного с устройством 1 очистки для выхлопного газа. Это очистное оборудование отличается от показанного на фиг.1 тем, что цикл текучей среды газопромывного устройства соединен с дисковым центробежным сепаратором 12′ для очистки части текучей среды газопромывного устройства цикла текучей среды газопромывного устройства, отводимой из буферного резервуара 6. В центробежном сепараторе 12′ имеется ротор 13′, образующий внутри себя разделительное пространство 14′, в котором имеется пакет разделительных дисков 15′, имеющих форму усеченного конуса, и в которое открывается впуск 11′ сепаратора. Центробежный сепаратор 12′ дополнительно снабжен первым выпуском 16′ сепаратора, отходящим от радиально внутренней части разделительного пространства и предназначенным для отведения очищенной текучей среды газопромывного устройства, и вторым выпуском 17′, отходящим от радиально наружной части разделительного пространства и предназначенным для отведения отделенной фазы, плотность которой больше, чем плотность очищенной текучей среды газопромывного устройства. Кроме того, в сепараторе имеется шнековый транспортер 18, заключенный внутри ротора 13′ и приводимый в действие со скоростью вращения, отличной от скорости вращения ротора, с тем, чтобы перемещать фазу загрязняющего вещества к выпуску 17′ сепаратора. Первый выпуск 16′ сепаратора для очищенной текучей среды газопромывного устройства может быть соединен с наружным пространством судна для сброса очищенной текучей среды газопромывного устройства или с резервуаром для ее временного хранения. Второй выпуск 17′ сепаратора может быть соединен с резервуаром для хранения фазы загрязняющего вещества.

Во время эксплуатации загрязненную текучую среду газопромывного устройства отводят из цикла 9 текучей среды газопромывного устройства и направляют на впуск 11′ сепаратора 12′. Текучую среду газопромывного устройства, содержащую фазу загрязняющего вещества, подают в разделительное пространство 14′, охватываемое ротором 13′ центробежного сепаратора 12′, вращающимся с высокой скоростью, и далее на пакет дисков 15′. Обычно, пакет дисков вращается со скоростью 7500 об/мин, радиус разделительного пространства равен 93 мм, таким образом, в ходе функционирования создается центробежная сила до 5750 G. Средняя плотность фазы загрязняющего вещества выше, чем плотность текучей среды газопромывного устройства.

Под действием центробежной силы и при содействии наклонных поверхностей разделительных дисков фаза загрязняющего вещества отделяется от текучей среды газопромывного устройства и собирается у радиально наружной части разделительного пространства 14′, откуда ее отводят шнековым транспортером 18, приводимым в действие со скоростью вращения, отличной от скорости вращения ротора. Фазу загрязняющего вещества перемещают ко второму выпуску 17′ сепаратора, через который и выводят. Выведенная из сепаратора фаза загрязняющего вещества может собираться на борту судна до последующего уничтожения. Концентрация фазы загрязняющего вещества в выведенном потоке лежит в диапазоне 20-65% вес. Очищенную текучую среду газопромывного устройства направляют из первого выпуска 16′ сепаратора за борт судна на сброс или в резервуар для временного хранения.

На фиг.3 показано очистное оборудование для текучей среды мокрой очистки выхлопных газов, ранее представленное на фиг.1, в котором второй выпуск 17 сепаратора соединен с впуском 19 дополнительного дискового центробежного сепаратора 20 через второй питательный насос 10′ сепаратора. Второй питательный насос 10′ может быть заменен на другое средство подачи потока текучей среды на впуск сепаратора, такое как использование силы тяжести, и может быть соединен с буферным резервуаром с целью возможности обеспечения одинакового регулируемого потока (не показано). В дополнительном центробежном сепараторе 20 имеется ротор 21, образующий внутри себя разделительное пространство 22, в котором имеется пакет разделительных дисков 23, имеющих форму усеченного конуса, и в которое открывается впуск 19 сепаратора. Дополнительный центробежный сепаратор 20 снабжен первым выпуском 24 сепаратора для очищенной текучей среды газопромывного устройства, соединенным с первым выпуском 16 для очищенной текучей среды газопромывного устройства сепаратора 12. Дополнительный центробежный сепаратор 20 снабжен вторым выпуском 25, отходящим из разделительного пространства и предназначенным для выведения отделенной фазы, плотность которой выше, чем плотность очищенной текучей среды газопромывного устройства. Сепаратор 20 снабжен шнековым транспортером 26, заключенным внутри ротора 21 и приводимым в действие со скоростью вращения, отличной от скорости вращения ротора, с тем, чтобы перемещать фазу загрязняющего вещества ко второму выпуску 25 сепаратора.

В ходе эксплуатации фазу загрязняющего вещества, выведенную из сепаратора 12 через второй выпуск 17 сепаратора, подают в разделительное пространство 22 дополнительного центробежного сепаратора 20 через впуск 19. При таком же процессе работы, как и описанный со ссылкой на фиг.2, фазу загрязняющего вещества дополнительно концентрируют путем удаления еще большего количества очищенной текучей среды газопромывного устройства, благодаря чему фаза загрязняющего вещества становится еще суше. Фазу загрязняющего вещества отбирают у радиально наружной части разделительного пространства 22, откуда ее перемещают посредством шнекового транспортера 26 во второй выпуск 25 сепаратора. Отведенная фаза загрязняющего вещества может быть собрана на борту судна для последующего уничтожения. Концентрация фазы загрязняющего вещества в выведенном потоке лежит в диапазоне 20-65% вес. Очищенную текучую среду газопромывного устройства отводят через выпуск 24, откуда направляют за борт судна на сброс или в резервуар для временного хранения, отдельно или вместе с очищенной текучей средой газопромывного устройства из первого сепаратора 12.

На фиг.4 показано очистное оборудование для текучей среды мокрой очистки выхлопных газов, аналогичное ранее описанному со ссылкой на фиг.2, в котором дисковый центробежный сепаратор 12′ предназначен для очистки загрязненной текучей среды газопромывного устройства, отведенной из цикла 9 текучей среды газопромывного устройства, в данном случае, из буферного резервуара 6. В цикл текучей среды газопромывного устройства входит дополнительный центробежный сепаратор 29 с пакетом дисков. От выпуска 27 буферного резервуара 6 начинается цикл очистки текучей среды газопромывного устройства, соединенный с впуском 28 дополнительного центробежного сепаратора 29 через питательный насос 30 сепаратора. В центробежном сепараторе 29 имеется ротор 31, образующий внутри себя разделительное пространство 32, в котором находится пакет разделительных дисков 33, имеющих форму усеченного конуса, и в которое открывается впуск 28 сепаратора. Центробежный сепаратор 29 дополнительно снабжен первым выпуском 34 сепаратора для отведения очищенной текучей среды газопромывного устройства и вторым выпуском 35, отходящим от разделительного пространства через ротор в форме разгрузочных каналов или сопел и предназначенным для отведения отделенной фазы, плотность которой больше, чем плотность очищенной текучей среды газопромывного устройства. Первый выпуск 34 сепаратора соединен с впуском 36 буферного резервуара 6, где и замыкается этот цикл очистки. В качестве альтернативы, первый выпуск сепаратора также может быть соединен с выпуском, открывающимся в наружное пространство судна, для сброса текучей среды или с резервуаром для ее временного хранения с тем, чтобы отвести часть очищенной текучей среды газопромывного устройства из первого выпуска 34 сепаратора, отдельно или вместе с очищенной текучей средой газопромывного устройства из первого сепаратора 12′, как описано со ссылкой на фиг.3.

Функционирование очистного оборудования, изображенного на фиг.4, аналогично описанному со ссылкой на фиг.2 с добавлением цикла очистки. Текучую среду газопромывного устройства из буферного резервуара 6 направляют, непрерывно или по необходимости, через выпуск 27 в цикл очистки при помощи питательного насоса 30 сепаратора, соединенного с впуском 28 центробежного сепаратора 29. Текучую среду газопромывного устройства, содержащую фазу загрязняющего вещества, подают в разделительное пространство 32, образуемое внутри ротора 31 центробежного сепаратора 29, вращающегося с высокой скоростью, и далее на пакет дисков 33. Фазу загрязняющего вещества отделяют от текучей среды газопромывного устройства и собирают у радиально наружной области разделительного пространства, откуда ее отводят через второй выпуск 35 сепаратора. Второй выпуск 35 сепаратора имеет форму разгрузочных каналов или сопел, частицы выводят из центробежного сепаратора периодически, открывая на короткое время разгрузочные каналы на периферии ротора 31, или непрерывно через открытые сопла на периферии ротора. Выведенная фаза загрязняющего вещества может быть оставлена на борту судна до последующего уничтожения. Концентрация частиц загрязняющего вещества в выведенном потоке лежит в диапазоне от, примерно, 5 до, примерно, 45% об., обычно, от, примерно, 20 до, примерно, 30% об. в зависимости от частоты выведения или размера сопел. Очищенную текучую среду газопромывного устройства отводят через первый выпуск 34 сепаратора и снова направляют в буферный резервуар 6.

На фиг.5 представлено очистное оборудование, описанное со ссылкой на фиг.4, дополнительно модифицированное путем включения буферного резервуара 37 для выводимого потока, который соединен со вторым выпуском 35 сепаратора в цикле очистки. Буферный резервуар 37, кроме того, соединен с впуском 11′ дискового центробежного сепаратора 12′ через средство регулирования потока. Это средство регулирования потока может включать питательный насос или клапан в сочетании с возможностью течения под действием силы тяжести. Функционирование этого очистного оборудования отличается от описанного со ссылкой на фиг.4 тем, что выведенную из сепаратора 29 цикла очистки фазу загрязняющего вещества подают в сепаратор 12′ и дополнительно концентрируют. Расход загрязненной текучей среды из буферных резервуаров 6 и 37 можно регулировать и изменять по отдельности или смешивать эти потоки надлежащим образом.

Очистное оборудование, показанное на любой из фигур, может дополнительно включать устройство регулирования качества 38, как показано на фиг.5. Это устройство регулирования качества 38 может быть подсоединено на схеме любой из фиг.1-5 по потоку после первого выпуска 16 или 16′ сепаратора. Устройство регулирования качества 38 предназначено для перенаправления потока очищенной текучей среды газопромывного устройства, если ее качество ниже определенного необходимого уровня или заданного качества. Таким образом, очищенная текучая среда газопромывного устройства может быть перенаправлена и/или возвращена в цикл 9 текучей среды газопромывного устройства, например в буферный резервуар 6, на впуск 11 или 11′ сепаратора или в отдельный резервуар (не показан). Конструкция устройства регулирования качества может предусматривать регулирование мутности, рН и/или концентрации определенных химических соединений, таких как полиароматические углеводороды. Обычно, устройство регулирования качества осуществляет регулирование мутности очищенной текучей среды газопромывного устройства так, чтобы ее величина не более чем на 25 FNU (formazin nephlometric units - нефелометрическая единица мутности по формазину) или 25 NTU (nephlometric turbidity units - нефелометрическая единица мутности) превышала величину мутности текучей среды, поданной в систему, и регулирование кислотности сбрасываемой за борт жидкости более рН=6,5 за исключением того, что при маневрировании и в пути максимальная разность с текучей средой, подаваемой в систему, составляет рН=2.

Очистное оборудование, показанное на любой из фигур, может дополнительно включать устройство 39, предназначенное для введения флокулянта в загрязненную текучую среду газопромывного устройства по потоку до впуска сепаратора 11′, как показано на фиг.5. Это устройство 39 может быть подсоединено на схеме любой из фиг.1-5 по потоку до впуска 11, 11′ или 19 любого из сепараторов и по потоку до или после необязательного питательного насоса 10 или 10′. Флокулянт может представлять собой полиэлектролит; его добавляют при необходимости с целью облегчения агломерации частиц в загрязненной текучей среде газопромывного устройства и повышения эффективности разделения и/или производительности разделения. Точно так же устройство введения осадителя в загрязненную текучую среду газопромывного устройства может быть расположено по потоку до впуска 11, 11′ или 19 любого из сепараторов и по потоку до или после необязательного питательного насоса 10 или 10′. Осадитель подбирают так, чтобы добавлять в текучую среду газопромывного устройства трехвалентные ионы, такие как ионы трехвалентного железа или трехвалентного алюминия; осадитель может содержать сульфат алюминия, (поли)хлорид алюминия и/или хлорид железа.

Изобретение относится к очистному оборудованию для загрязненной текучей среды газопромывных устройств и использованию дискового центробежного сепаратора и может быть использовано в судостроительной промышленности. Очистное оборудование включает средство сбора части загрязненной текучей среды газопромывного устройства из контура (9) текучей среды газопромывного устройства, дисковый центробежный сепаратор (12), предназначенный для отделения фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства. Дисковый центробежный сепаратор содержит впуск (11), ротор (13), образующий внутри себя разделительное пространство (14) с пакетом разделительных дисков (15), первый выпуск (16) для очищенной текучей среды и второй выпуск (17) для фазы загрязняющего вещества. Очистное оборудование дополнительно содержит средство подачи части загрязненной текучей среды на впуск сепаратора, средство выпуска очищенной текучей среды газопромывного устройства и средство сбора фазы загрязняющего вещества из второго выпуска сепаратора. Изобретение позволяет улучшить очистку текучей среды газопромывного устройства. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Очистное оборудование для загрязненной текучей среды из контура (9) текучей среды с газопромывным устройством для выхлопного газа, причем данный контур содержит газопромывное устройство (1) для выхлопного газа и первый буферный резервуар (6), упомянутое очистное оборудование содержит
средство отведения части загрязненной текучей среды газопромывного устройства из контура (9) текучей среды с газопромывным устройством,
дисковый центробежный сепаратор (12, 12'), предназначенный для отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства, при этом данный сепаратор содержит ротор (13, 13'), содержащий разделительное пространство (14, 14') с пакетом разделительных дисков (15, 15'), впуск (11, 11') сепаратора для указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства, проходящий в указанное разделительное пространство, первый выпуск (16, 16') сепаратора для очищенной текучей среды газопромывного устройства, проходящий от указанного разделительного пространства, и второй выпуск (17, 17') сепаратора для фазы загрязняющего вещества, проходящий от указанного разделительного пространства, при этом очистное оборудование дополнительно содержит средство подачи указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства на упомянутый впуск сепаратора, и
средство выпуска очищенной текучей среды газопромывного устройства из первого выпуска сепаратора, и
средство сбора фазы загрязняющего вещества из второго выпуска сепаратора.

2. Очистное оборудование по п.1, в котором ротор (13') сепаратора дополнительно включает шнековый транспортер (18), приводимый в действие со скоростью вращения, отличной от скорости вращения ротора, для транспортировки фазы загрязняющего вещества ко второму выпуску сепаратора (17').

3. Очистное оборудование по п.2, в котором сепаратор выполнен с возможностью воздействия на указанную часть загрязненной текучей среды газопромывного устройства с центробежной силой, по меньшей мере, 4000 G, предпочтительно, по меньшей мере, 4500 G, более предпочтительно, по меньшей мере, 5000 G при полной рабочей скорости для отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства.

4. Очистное оборудование по п.2 или 3, в котором работу сепаратора регулируют так, чтобы получать фазу загрязняющего вещества с концентрацией частиц 20-65% вес.

5. Очистное оборудование по любому из пп.1-3, в котором впуск (11, 11') сепаратора является герметичным.

6. Очистное оборудование по любому из пп.1-3, в котором указанное средство подачи указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора содержит устройство регулирования расхода.

7. Очистное оборудование по любому из пп.1-3, дополнительно включающее средство (39) введения флокулянта в указанную часть загрязненной текучей среды газопромывного устройства до впуска сепаратора (11, 11').

8. Очистное оборудование по любому из пп.1-3, дополнительно включающее средство введения осадителя в указанную часть загрязненной текучей среды газопромывного устройства до впуска сепаратора (11, 11').

9. Очистное оборудование по любому из пп.1-3, в котором текучей средой газопромывного устройства является вода, такая как водопроводная вода, деминерализованная вода, пресная вода.

10. Очистное оборудование по любому из пп.1-3, содержащее устройство (38) регулирования качества очищенной текучей среды газопромывного устройства, выполненное с возможностью перенаправления и/или возвращения очищенной текучей среды газопромывного устройства в контур (9) текучей среды с газопромывным устройством, на впуск сепаратора (11, 11') или в резервуар для загрязненной текучей среды газопромывного устройства, если ее качество ниже заданного уровня.

11. Очистное оборудование по пп.1-3, содержащее средство сбора частей загрязненной текучей среды газопромывного устройства из более чем одного контура текучей среды с газопромывным устройством и средство подачи указанных частей загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора.

12. Очистное оборудование по п.11, в котором средство подачи указанных частей загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора включает в себя устройства регулирования расхода с тем, чтобы регулировать расход частей загрязненной текучей среды газопромывного устройства, поступающих из каждого контура текучей среды с газопромывным устройством на впуск сепаратора.

13. Очистное оборудование по любому из пп.1-3, в котором средство подачи указанных частей загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора выполнено с возможностью приема фазы загрязняющего вещества из дополнительного дискового центробежного сепаратора (29), который выполнен с возможностью отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от указанной загрязненной текучей среды газопромывного устройства в контуре текучей среды с газопромывным устройством.

14. Очистное оборудование по п.13, в котором средство подачи указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства на впуск сепаратора выполнено с возможностью приема фазы загрязняющего вещества из дополнительного дискового центробежного сепаратора (29) через второй буферный резервуар (37) и устройство регулирования расхода, предпочтительно, насос или клапан.

15. Очистное оборудование по любому из пп.1-3, дополнительно содержащее средство управления и/или регулирования кислотности указанной части загрязненной текучей среды газопромывного устройства, выполненное с возможностью поддержания рН в диапазоне от 6 до 8.

16. Оборудование по очистке выхлопного газа для дизельного двигателя, содержащее газопромывное устройство, имеющее впуск для выхлопного газа, увлажнитель, обеспечивающий подачу в выхлопной газ текучей среды газопромывного устройства, и каплеотделитель для удаления загрязненной текучей среды газопромывного устройства из выхлопного газа, и замкнутый контур текучей среды с газопромывным устройством, предназначенный для циркуляции текучей среды газопромывного устройства в газопромывном устройстве, соединенный с очистным оборудованием по любому из предшествующих пунктов.

17. Применение дискового центробежного сепаратора в очистном оборудовании по любому из пп.1-15 для отделения, по меньшей мере, фазы загрязняющего вещества и очищенной текучей среды газопромывного устройства от загрязненной текучей среды газопромывного устройства, отведенной из контура текучей среды с газопромывным устройством для выхлопного газа.