Комплексная система повышения экологической безопасности энергоустановки морского судна

Авторы патента:

B63J4/00 - Размещение установок для обработки загрязненных и сточных вод (устройства для удаления мусора и воды B63B 29/16)

B01D53/60 - одновременное удаление оксидов серы и оксидов азота

B01D53/50 - оксиды серы (B01D 53/60 имеет преимущество)

B01D47/00 - Отделение дисперсных частиц от газов, воздуха или паров с использованием жидкости в качестве отделяющего агента (B01D 45/10 имеет преимущество; ректификационные колонны и их конструктивные элементы B01D 3/16)

Владельцы патента RU 2502547:

Феклистов Михаил Михайлович (RU)

Изобретение применяется на морских судах. Комплексная система выполнена в трех вариантах. По первому варианту комплексная система повышения экологической безопасности энергоустановки морского судна для очистки льяльных вод и для очистки воды после фильтра выхлопных газов содержит одно устройство - двухступенчатый сепаратор, состоящий из центробежного сепаратора и мембранного фильтра с возможностью подачи очищенной воды на фильтр выхлопных газов по замкнутому циклу. По второму варианту комплексная система включает вытяжной вентилятор регулируемой производительности, установленный на выходе выхлопного тракта двигателя; подача газов на фильтр обеспечивается заслонкой с регулируемой скоростью перемещения. По третьему варианту комплексная система использует в качестве очищающего раствора фильтра выхлопных газов забортную воду с автоматически регулируемым рН в зависимости от состава применяемого топлива; щелочность достигается путем смешивания забортной воды с пресной водой или добавлением гидроксида калия; оптимизация объема подаваемого в фильтр очищающего раствора обеспечивается автоматическим регулированием производительности насоса в зависимости от качества очистки газов и нагрузки двигателя. Достигается ограниченный выброс в атмосферу оксидов азота и серы. 3 н.п. ф-лы.

Изобретение предназначено для применения на морских судах и прочих морских технических средствах, энергетическая установка которых содержит двигатели внутреннего сгорания (далее «двигатель»). Актуальность изобретения обусловлена тем, что с 2015 года у побережья США и Европы, а с 2020 года во всем мире вступают в действия правила международной морской организации при ООН, ограничивающие выброс в атмосферу оксидов азота и серы.

Аналоги изобретения:

1. «Способ снижения выбросов оксида азота и/или оксидов серы в газообразных продуктах сгорания углеродного топлива (варианты)». Заявка на изобретение № RU 2002134762 А. Дата публикации - 10.04.2004 г.

2. «Газоочистное устройство». Заявка на изобретение № RU 95107771 А1. Дата публикации - 10.04.1997 г.

3. «Устройство для очистки и утилизации отходящих дымовых газов». Патент № RU 2432197 С1. Дата публикации - 27.10.2011 г.

4. «Двигатель внутреннего сгорания, транспортное средство, морское судно и способ очистки газа двигателя внутреннего сгорания». Патент № RU 2434148 С2. Дата публикации - 20.11.2011 г.

5. « Способ и система комплексной сухой и мокрой очистки дымового газа». Патент № RU 2438761 С2. Дата публикации - 10.01.2012 г.

6. «Способ и установка очистки газов, образующихся при горении, содержащих оксиды азота». Заявка на изобретение № RU 2009130257. Дата публикации - 20.02.2011 г.

Мокрый способ очистки дымовых газов щелочной жидкостью, в том числе и морской водой, применяемый изобретателем, аналогичен методам, предложенным аналогами (1), (2), (3). Новизна предлагаемой системы заключается в том, что:

1. В качестве очищающего раствора фильтра выхлопных газов применяется забортная вода с автоматически регулируемым рН в зависимости от химического состава топлива и рН забортной воды, оптимизация объема подаваемого в фильтр очищающего раствора обеспечивается автоматическим регулированием производительности насоса в зависимости от химического состава выхлопных газов и нагрузки двигателя;

2. Для компенсации сопротивления потоку выхлопных газов, вызванного утилизационным котлом, фильтром выхлопных газов и водоотделителем, устанавливается вытяжной вентилятор автоматически регулируемой производительности в зависимости от нагрузки двигателя и давления в выхлопном тракте и заслонку подачи газов на фильтр с автоматически регулируемой скоростью перемещения;

3. Очистка промывочной жидкости после фильтра выхлопных газов объединена в одну систему с очисткой льяльных вод.

Система работает следующим образом:

1. Выхлопные газы главного двигателя проходят через утилизационный котел, где охлаждаются до температуры около 170°С.

2. Автоматически управляемая заслонка направляет поток газов по дополнительному газоводу в фильтр, где происходит очистка газов от оксидов азота, оксидов серы и сажи путем продувки через встречный поток жидкости с регулируемой величиной рН.

3. В конструкцию фильтра входит дополнительный утилизационный котел для охлаждения выхлопных газов до температуры ниже 100°С с целью конденсации паров жидкости.

4. После фильтра устанавливается водоотделитель для отделения выносимых потоком газов капель жидкости.

5. Для компенсации увеличения сопротивления в выхлопном тракте применяется дополнительный вытяжной вентилятор с электроприводом. Вентилятор устанавливается после водоотделителя. Производительность вентилятора регулируется автоматически в зависимости от давления газов после турбонагнетателя и нагрузки двигателя (оборотов турбонагнетателя двигателя).

6. Возможность компенсации сопротивления потоку газов в выхлопном тракте позволяет применить фильтр минимальных габаритов с многократным прохождением газов через воду для обеспечения требуемой степени очистки.

7. Для предотвращения загрязнения и отложения солей регулярно, ориентировочно один раз в час длительностью 3 секунды, фильтр автоматически продувается паром через систему подачи воды. Автоматическая заслонка при этом закрывает доступ газов к фильтру, направляя их в обход. Столь короткое время работы с отключенным фильтром не вызовет существенного загрязнения.

8. Для предотвращения резкого изменения давления в выхлопном тракте при промывке фильтра или при пуске двигателя скорость перемещения заслонки регулируется.

9. Принимая во внимание, что в качестве чистящей жидкости применяется забортная вода, которая может иметь разную щелочность вплоть до нулевой при работе судна в пресной воде, перед подачей на фильтр рН воды автоматически доводится до оптимального путем смешивания с пресной водой или добавления гидроксида калия.

10. Для очистки выходящей после фильтра воды применяется двухступенчатый сепаратор, состоящий из центробежного сепаратора и мембранного фильтра.

11. Данный двухступенчатый сепаратор помимо очистки воды фильтра используется для очистки льяльных вод.

12. При необходимости воду можно использовать по замкнутому циклу, можно использовать очищенную льяльную воду.

13. Для прокачки воды применяется насос регулируемой производительности. Оптимизация объема подаваемой в фильтр воды обеспечивается автоматическим регулированием в зависимости от качества очистки газов и нагрузки двигателя.

14. Кроме вышеперечисленного оборудования в комплектацию устройства входят теплообменный аппарат для охлаждения чистящей жидкости, бак-ресивер, перемешиватель с дозаторами подачи пресной воды и гидроксида калия, бак для хранения гидроксида калия. Датчик контроля степени очистки льяльных вод применяется и для контроля очистки чистящей жидкости.

15. Электрооборудование системы включает частотно-импульсные регуляторы для управления частоты вращения асинхронных электродвигателей вентилятора и насоса подачи/циркуляции чистящей жидкости; приводы заслонки, клапанов и перемешивателя; датчики давления, датчики температуры, датчики рН, датчики состава выхлопных газов, датчики положения заслонок и клапанов. Управление системой процессорное.

Применение данного изобретения дает возможность достичь соответствия новым требования по экологичности энергетических установок при работе на наиболее дешевом тяжелом топливе, на которое спроектировано большинство морских двигателей внутреннего сгорания.

Дополнительными эффектами от использования данного изобретения являются:

1. Повышение КПД двигателя за счет более полного использования тепла выхлопных газов и поддержания оптимального давления в выхлопном тракте;

2. Возможность предотвращения помпажа турбонагнетателя двигателя путем изменения давления в выхлопном тракте;

3. Лучшая очистка льяльных вод благодаря двухступенчатому фильтру;

4. Возможность утилизации очищенных льяльных вод.

1. Комплексная система повышения экологической безопасности энергоустановки морского судна для очистки льяльных вод и для очистки воды после фильтра выхлопных газов, в которой применяется одно устройство - двухступенчатый сепаратор, состоящий из центробежного сепаратора и мембранного фильтра с возможностью подачи очищенной воды на фильтр выхлопных газов по замкнутому циклу.

2. Комплексная система повышения экологической безопасности энергоустановки морского судна включает вытяжной вентилятор регулируемой производительности, установленный на выходе выхлопного тракта двигателя; для обеспечения работоспособности судового двигателя на всех режимах работы подача газов на фильтр обеспечивается заслонкой с регулируемой скоростью перемещения и возможностью промежуточных положений для частичной очистки газов; производительность вытяжного вентилятора регулируется автоматически в зависимости от давления газов после турбонагнетателя и нагрузки двигателя.

3. Комплексная система повышения экологической безопасности энергоустановки морского судна, в которой в качестве очищающего раствора фильтра выхлопных газов используют забортную воду с автоматически регулируемым рН в зависимости от состава применяемого топлива; требуемая щелочность достигается путем смешивания забортной воды с пресной водой или добавлением гидроксида калия; оптимизация объема подаваемого в фильтр очищающего раствора обеспечивается автоматическим регулированием производительности насоса в зависимости от качества очистки газов и нагрузки двигателя.

Напорный фильтр для очистки льяльных и сточных вод // 2341408

Способ очистки льяльных и сточных вод от нефтепродуктов и других загрязнений и устройство для его осуществления // 2341407

Способ повышения экологической безопасности судна // 2202497

Изобретение относится к вопросам эксплуатации судов, в частности к способам повышения экологической безопасности судов. .

Установка очистки фекально-бытовых стоков // 2170216

Изобретение относится к очистке фекально-бытовых стоков без отстоя и ремонта надводных и подводных судов с атомными силовыми установками и наработки дейтериевой и тритиевой воды с наработкой плутония в термоядерных - ядерных реакторах с дополнительной выработкой метана (СН4) и электроэнергии для бытовых и производственных нужд баз.

Способ очистки загрязненной маслом и эмульгированной трюмной воды на судах и устройство для его осуществления // 2100250

Автономная плавучая очистная станция // 2074558

Емкость для накопления и первичной очистки нефтесодержащей воды // 2074557

Установка для очистки судовых сточных вод // 2031057

Устройство для очистки воды // 2008271

Способ и устройство для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках // 2390374

Изобретение относится к способу и устройству для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках с, по меньшей мере, одной камерой сгорания согласно первому и пятому пунктам формулы изобретения.

Устройство для очистки и комплексной утилизации дымовых газов // 2377058

Способ очистки уходящих газов газотурбинной установки и устройство для его осуществления // 2342185

Изобретение относится к технике очистки продуктов горения от вредных экологических загрязнителей: оксидов азота (NO x) и монооксида углерода (СО) путем сухого селективного взаимодействия, при этом NOX должны восстанавливаться до азота, а СО окисляться до углекислоты СО2 .

Комплексный способ и устройство для обработки дутьевого воздуха и дымовых газов // 2331462

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей. .

Насадка для очистки дымовых газов // 2321445

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов от вредных примесей источников теплоснабжения систем квартирного отопления.

Применение композиции на основе tio2 в качестве катализатора гидролиза cos и/или hcn в газообразной смеси // 2297878

Изобретение относится к применению катализаторов, предназначенных для улучшения гидролиза оксисульфида углерода (COS) и цианистоводородной кислоты (HCN) в газообразных смесях, выделяемых, в частности, установками для совместного производства энергии.

Способ очистки отходящих дымовых газов от токсичных оксидов // 2292939

Изобретение относится к области комплексной очистки различных газообразных выбросов промышленных производств и может быть использовано, в частности, для полного улавливания токсичных газов, таких как NOx, SO2, CO из дымовых газов топливосжигающих установок и газовых выбросов технологических агрегатов.

Способ обезвреживания и утилизации агрессивных химических соединений // 2279305

Изобретение относится к области обезвреживания и утилизации агрессивных химических соединений, в частности насыщенных ангидридами кислотосодержащих соединений и отходов.

Способ восстановления оксидов азота и серы до n2 и s // 2266775

Изобретение относится к способам очистки от вредных примесей дымовых газов производства обжиговых строительных материалов. .

Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов // 2254161

Способ обогащения топлива и присадка - улучшитель топлива // 2500793

Изобретение относится к способу понижения содержания углерода в золе из топки, включающему операцию нагревания в топке ископаемого топлива в присутствии присадки - улучшителя топлива, в составе которой преобладают оксид железа и диоксид кремния.