排氣后處理系統(tǒng)及用于排氣后處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種排氣后處理系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用于排氣后處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在固定式內(nèi)燃機(jī)（例如用于發(fā)電廠的固定式內(nèi)燃機(jī)）的燃燒過程中，以及在非固 定式內(nèi)燃機(jī)（例如用于船舶的非固定式內(nèi)燃機(jī)）的燃燒過程中，產(chǎn)生硫氧化物如SOdPSO 3, 其中這些硫氧化物通常形成于含硫化石燃料（如煤、礦煤、褐煤、石油或重質(zhì)燃料油）的燃 燒期間。因此，這種內(nèi)燃機(jī)被配備有排氣后處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)特別用于離開內(nèi)燃機(jī)的排氣的 脫硫。
[0003] 對于排氣脫硫，從現(xiàn)有技術(shù)主要已知的是吸附法，所述吸附法主要使用生石灰 (CaO)或消石灰（Ca(OH) 2)或碳酸鈣（CaCO3)作為吸附劑。在此過程中，形成粉塵或顆粒， 其中為了從排氣中除去硫酸鈣粉塵，必須在脫硫下游使用過濾裝置。
[0004] 從DE 36 03 365C2中已知用于處理包含氮氧化物和粉塵的排氣的方法以及排氣 后處理系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 由此著手，本發(fā)明的目的是基于創(chuàng)建一種新型排氣后處理系統(tǒng)和一種新型排氣后 處理方法。
[0006] 這一目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的排氣后處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)包括布置在內(nèi)燃機(jī)下游用于將含鈣 和/或含鈉粉末引入到排氣流中的裝置，以及布置在該裝置下游呈包含顆粒的移動床反應(yīng) 器或流化床反應(yīng)器形式的分離器。本發(fā)明提出一種能夠使排氣有效脫硫的排氣后處理系 統(tǒng)。借助于分離器，脫硫期間產(chǎn)生的硫酸鈣粉末和/或硫酸鈉粉末可以與排氣有效分離。
[0008] 根據(jù)有利的進(jìn)一步發(fā)展，經(jīng)由所述裝置被引入到排氣流中的含鈣和/或含鈉粉末 的粒度小于1_，優(yōu)選小于0. 5_，特別優(yōu)選小于0. 25_，所述粉末的1?和/或鈉具有至少 氧化階段+1，其中所述含鈣和/或含鈉粉末優(yōu)選包含CaO和/或Ca(OH)JP /或CaCO 3和 /或NaHCOjP /或Na 2C03。因此所述排氣的特別有利的脫硫是可能的。被引入到排氣中的 所述含鈣和/或含鈉粉末的相對小粒度有助于將硫氧化物有效轉(zhuǎn)化為硫酸鈣和/或硫酸 鈉。作為吸附劑的具有相對小粒度的含鈣和/或含鈉粉末提供了大的表面積用于所述吸附 劑與硫氧化物的反應(yīng)。
[0009] 根據(jù)有利的進(jìn)一步發(fā)展，移動床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中的顆粒粒度為大于2_， 優(yōu)選大于3mm，特別優(yōu)選大于4mm，其中所述顆粒優(yōu)選為含鈣或含鈉或含鎂的并且包含CaO 和 / 或 Ca (OH) 2和 / 或 CaCO 3和 / 或 Na 2C03。
[0010] 此外，可以使用堇青石、碳化硅、花崗巖、金屬球（不銹鋼）或ai2o3。
[0011] 所述吸附劑與硫氧化物反應(yīng)期間形成的硫酸鈣粉末和/或硫酸鈉粉末可以經(jīng)由 所述顆粒被有效地從連接下游的移動床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中分離出來，并與所述顆粒 一起從移動床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中排出。
[0012] 特別當(dāng)使用含鈣顆粒作為所述顆粒時(shí)，可以進(jìn)一步改善根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理 系統(tǒng)中根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理。
[0013] 由于當(dāng)時(shí)含鈣顆粒的所選的粒度，可以確保所述顆粒不與硫氧化物反應(yīng)直至中 心，并且因此至少在核中還是由之后被硫酸鈣外殼包圍的未反應(yīng)組分所組成。顆粒從移動 床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器排出后，然后將硫酸鈣外殼與顆粒的核分離開以便進(jìn)一步利用所 述顆粒的核。
[0014] 根據(jù)更有利的進(jìn)一步發(fā)展，用于502氧化的氧化催化轉(zhuǎn)化器布置在內(nèi)燃機(jī)的下游 且在用于將含鈣和/或含鈉粉末引入到排氣流中的裝置的上游。通過使用將SO 2氧化為SO3 的氧化催化轉(zhuǎn)化器，可以進(jìn)一步改善排氣的脫硫，因?yàn)橄啾萐02, 303與用作吸附劑的含鈣和 /或含鈉粉末反應(yīng)更快。
[0015] 在排氣增壓內(nèi)燃機(jī)的情況下，所述氧化催化轉(zhuǎn)化器位于排氣增壓器的渦輪的上 游，其中用于引導(dǎo)含鈣和/或含鈉粉末的裝置位于氧化催化轉(zhuǎn)化器的下游。通過存在于渦 輪上游的相對高的溫度和壓力，有助于在氧化催化轉(zhuǎn)化器中將SO 2氧化為so3。
[0016] 根據(jù)更有利的進(jìn)一步發(fā)展，排氣后處理系統(tǒng)包括用于將NH3 (尿素）或氣態(tài)NHjI 入到排氣中的裝置，該裝置布置在氧化催化轉(zhuǎn)化器的下游。因此可以進(jìn)一步改善排氣的脫 硫。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理方法限定于權(quán)利要求18中。
【附圖說明】
[0018] 由從屬權(quán)利要求（subclaim)和以下說明書獲得本發(fā)明的優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展。借 助于附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，而非限制于此。其顯示為：
[0019] 圖1 :根據(jù)本發(fā)明的第一排氣后處理系統(tǒng)的框圖；
[0020] 圖2 :根據(jù)本發(fā)明的第二排氣后處理系統(tǒng)的框圖；
[0021] 圖3 :根據(jù)本發(fā)明的第三排氣后處理系統(tǒng)的框圖；以及
[0022] 圖4 :根據(jù)本發(fā)明的第四排氣后處理系統(tǒng)的框圖。
[0023] 本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)，例如涉及用于發(fā)電廠中的固定式內(nèi)燃 機(jī)或船舶上使用的非固定式內(nèi)燃機(jī)。
[0024] 圖1示出了位于內(nèi)燃機(jī)1下游的排氣后處理系統(tǒng)2的第一示例性實(shí)施方案，其中 根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)2包括用于將含鈣和/或含鈉粉末引入到離開內(nèi)燃機(jī)1的排 氣中的裝置3,因此相應(yīng)地用于將含鈣和含鈉粉末引入到排氣中的裝置3布置在內(nèi)燃機(jī)1的 下游。
[0025] 此外，根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)2包括至少一個(gè)布置在用于引入含鈣和/或 含鈉粉末的裝置3的下游的分離器，其中所述分離器4為包含顆粒的移動床反應(yīng)器或流化 床反應(yīng)器。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)2的用于將含鈣和/或含鈉粉末引入到內(nèi)燃機(jī)1的 排氣中的裝置3將粒度小于1_，優(yōu)選小于0. 5_，特別優(yōu)選小于0. 25mm的含1?和/或含 鈉粉末引入到排氣中，其中所述含鈣和/或含鈉粉末的鈣和/或鈉具有至少氧化階段+1。 優(yōu)選地，含鈣和/或含鈉粉末包含CaO和/或Ca (OH) 2和/或CaCO 3和/或NaHCO 3和/或 Na2CO30
[0027] 所述裝置3可以將含鈣和/或含鈉粉末以與作為載氣的空氣形成氣溶膠的干燥形 式或者以與作為溶劑的水形成乳液的濕潤形式引入到排氣流中。
[0028] 將此種含鈣和/或含鈉粉末用作吸附劑以及上述經(jīng)由裝置3將含鈣和/或含鈉 粉末引入到排氣中確保了用于使含鈣和/或含鈉粉末與內(nèi)燃機(jī)1的排氣中包含的硫氧化 物（即SOjP SO3)發(fā)生反應(yīng)的大的表面積，由此可以將所述硫氧化物有效地轉(zhuǎn)化為硫酸鈣 CaSOjP /或硫酸鈉 Na2SO4。含鈣和/或含鈉粉末與SOjP SO 3的反應(yīng)通常根據(jù)以下反應(yīng)方 程式來進(jìn)行，即對于Ca (OH) 2根據(jù)以下反應(yīng)方程式
[0044] 通過經(jīng)由分離器4上游的裝置3將含鈣和/或含鈉粉末引入到排氣中，形成了粉 末狀硫酸鈣CaSOjP /或硫酸鈉 Na 2S04，所述粉末狀硫酸鈣CaSOjP /或硫酸鈉 Na 2S04可以 與設(shè)計(jì)為移動床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器的分離器4的顆粒一起被排出。
[0045] 在移動床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器和這樣的分離器4中，使用相比于經(jīng)由裝置3引 入到排氣中的含鈣和/或含鈉粉末具有相對較大粒度的顆粒，即大于2mm，優(yōu)選大于3mm，特 別優(yōu)選大于4mm的粒度。
[0046] 可以使用惰性顆粒作為此處的顆粒，所述顆粒與仍然存在于排氣中的硫氧化物反 應(yīng)。然而特別優(yōu)選的是使用含鈣、含鈉、含鎂的顆粒，該顆粒包含CaO和/或Ca (OH) 2和/或 CaCOjP / 或 Na 2(：03和 / 或 NaHCO 3和 / 或 MgO。
[0047] 特別地當(dāng)含鈣或含鈉顆粒用作顆粒時(shí)，仍然存在于排氣中的硫氧化物可以與所述 顆粒反應(yīng)。由于上述顆粒的相對較大的粒度，硫氧化物沒有反應(yīng)直至中心，而是在核中至少 部分由還未與硫氧化物反應(yīng)的組分所組成，該組分之后被硫酸鈣的外殼包圍。
[0048] 設(shè)計(jì)為移動床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器的分離器4優(yōu)選地配有一個(gè)裝置以將移動 床或流化床中的顆粒與經(jīng)由所述顆粒截留的硫酸鈣或硫酸鈉分離，所述硫酸鈣或硫酸鈉 與顆粒一起從移動床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中被排出。該裝置可以為例如滾筒式剝皮機(jī) (drum peeler)、轉(zhuǎn)筒篩或碾磨機(jī)。隨后可以使不含硫酸鈣的顆粒再次返回至移動床反應(yīng)器 或流化床反應(yīng)器中從而由此形成顆粒回路和更有效地利用所述顆粒。通過使用碾磨機(jī)將所 述顆粒輕微地碾碎并添加在反應(yīng)器前部，由此可以獲得更好的利用度。特別地當(dāng)在移動床 反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中使用含鈣或含鈉或含鎂顆粒時(shí)，這是有利的，其可與仍然存在于 排氣中的硫氧化物反應(yīng)。在這種情況下，然后顆粒的硫酸鈣或硫酸鈉或MgSO 4外殼可以與 還未與硫氧化物反應(yīng)的顆粒的核分離。
[0049] 圖2示出