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)明涉及排氣后處理系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及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(guò)程中，以及在非固 定式內(nèi)燃機(jī)（例如用于輪船的非固定式內(nèi)燃機(jī)）的燃燒過(guò)程中，產(chǎn)生硫氧化物如S0jPS0 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)被分配有排氣后處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)特別用于離開(kāi)內(nèi)燃機(jī)的排氣的 脫硫。
[0003] 對(duì)于排氣脫硫，從現(xiàn)有技術(shù)主要已知的是吸附法，所述吸附法主要利用生石灰 (CaO)或消石灰（Ca(0H) 2)或碳酸鈣（CaC03)作為吸附劑。在此過(guò)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(guò)濾裝置。
[0004] 從DE 36 03 365 C2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)。
[0005] 此外，所謂的洗滌器也被用于脫硫，其中借助于水將S02從排氣中除去。隨后，包含 在洗滌水中的二氧化硫借助于堿（舉例來(lái)說(shuō)，例如NaOH)而被中和。在此中和之前，在大多 數(shù)情況下另外地將洗滌出的S0 2氧化為S03，因?yàn)檫@確保更好的分離并允許使用鈣化合物， 這使得S03形成0 &304并由此可以沉淀。這通常通過(guò)向集污槽中鼓氣來(lái)實(shí)現(xiàn)（US 4515754 A1) 〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 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。
[0007] 這一目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的排氣后處理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。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)下游用于化學(xué)吸附硫氧化物的具有含鈣顆粒的分 離器，以及布置在內(nèi)燃機(jī)的下游和分離器的上游用于將S0 2氧化為S0 3的氧化催化轉(zhuǎn)化器。 通過(guò)利用所述分離器，有可能省略用于將硫酸鈣或硫酸鈉粉塵從排氣中除去的過(guò)濾裝置。 二氧化硫與分離器的含鈣或含鈉或含鎂顆粒反應(yīng)并可經(jīng)由所述顆粒排出。將S0 2氧化為S03 的氧化催化轉(zhuǎn)化器的使用使得排氣在分離器中的短停留時(shí)間成為可能，因?yàn)?03與分離器 的含鈣或含鈉或含鎂顆粒的反應(yīng)比S0 2更快。根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)使得排氣的有 效脫硫成為可能。
[0008] 根據(jù)有利的進(jìn)一步發(fā)展，分離器中的顆粒包括CaO和/或Ca (0H) 2和/或CaCO 3和 /或Na2C<VFP /或MgO,其中所述顆粒的粒度在1mm至8mm之間。在此，所述分離器被特別 設(shè)計(jì)為帶有移動(dòng)床或流化床的錯(cuò)流分離器。這使得排氣的特別有效的脫硫成為可能。
[0009] 根據(jù)有利的進(jìn)一步發(fā)展，將一個(gè)加熱裝置布置在氧化催化轉(zhuǎn)化器的上游，該裝置 將排氣加熱至大于350°c，優(yōu)選大于400°C，特別優(yōu)選大于450°C的溫度。這使得可以特別有 效地將S02氧化為so 3并因此使排氣有效脫硫。
[0010] 對(duì)于排氣增壓內(nèi)燃機(jī)，氧化催化轉(zhuǎn)化器位于排氣渦輪增壓器的渦輪的上游，其中 分離器位于排氣渦輪增壓器的渦輪的下游。通過(guò)存在于渦輪上游的相對(duì)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so 3。
[0011] 根據(jù)更有利的進(jìn)一步發(fā)展，排氣后處理系統(tǒng)包括將nh3-前體物質(zhì)（尿素）或氣態(tài) nh3引入到排氣中的裝置，所述裝置布置在氧化催化轉(zhuǎn)化器的下游。因此可進(jìn)一步改善排氣 的脫硫。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理方法限定于權(quán)利要求14中。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 由從屬權(quán)利要求（subclaim)和以下說(shuō)明書(shū)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：
[0014] 圖1 :根據(jù)本發(fā)明的第一排氣后處理系統(tǒng)的框圖；
[0015] 圖2 :根據(jù)本發(fā)明的第二排氣后處理系統(tǒng)的框圖；
[0016] 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
[0017] 圖4 :根據(jù)本發(fā)明的第四排氣后處理系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)，例如用于發(fā)電廠中的固定式內(nèi)燃機(jī)或 用于輪船上的非固定式內(nèi)燃機(jī)。所述排氣后處理系統(tǒng)特別地用于使用重質(zhì)燃料油運(yùn)行的船 用柴油機(jī)上。
[0019] 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 排氣后處理系統(tǒng)2包括布置在內(nèi)燃機(jī)1下游的氧化催化轉(zhuǎn)化器3。在氧化催化轉(zhuǎn)化器3中， 根據(jù)以下反應(yīng)方程式，S0 2i應(yīng)成為S0 3
[0020] 2S02+02- 2S0 3
[0021] 在用于將S02氧化為SO 3的氧化催化轉(zhuǎn)化器3中將以下化學(xué)元素用作活性組分： V (釩）和/或K (鉀）和/或Na (鈉）和/或Fe (鐵）和/或Ce (鈰）和/或Cs (銫）和 /或這些元素的氧化物。
[0022] 組分釩（V)的量計(jì)為大于5 %，優(yōu)選大于7 %，特別優(yōu)選大于9 %。
[0023] 氧化催化轉(zhuǎn)化器3使用Ti02 (二氧化鈦）和/或Si02 (二氧化硅）作為基材，優(yōu)選 通過(guò)W〇3(氧化鎢）來(lái)穩(wěn)定。
[0024] 此外，根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)2包括布置在氧化催化轉(zhuǎn)化器3下游的包含 含鈣或含鈉或含鎂顆粒的分離器4,該分離器4優(yōu)選為移動(dòng)床反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器。
[0025] 含鈣或含鈉或含鎂的顆粒優(yōu)選包括CaO和/或Ca (0H) 2和/或CaCO 3和/或Na 2C03 或NaHC03, MgO。在此，硫氧化物與含鈣顆粒根據(jù)以下反應(yīng)方程式反應(yīng)，即對(duì)于Ca (0H) 2根據(jù) 以下反應(yīng)方程式
[0026] Ca (OH) 2+S02<--- CaSO 3+H20
[0027] Ca (OH) 2+S02+l/202<--- CaSO 4+H20
[0028] Ca (OH) 2+C02 <- -- CaCO 3+H20
[0029] Ca (OH) 2+S03<--- CaSO 4+H20
[0030] 以及對(duì)于CaC03根據(jù)以下反應(yīng)方程式
[0031] CaC03+S02 <- -- CaSO 3+C02
[0032] CaC〇3+S02+l/202<--- CaSO 4+C02
[0033] CaC03+S〇3<--- CaSO 4+C02
[0034] 以及對(duì)于Na2C0#P NaHCO 3根據(jù)以下反應(yīng)方程式
[0035] Na2C03+S02<-?? Na 2S03+C02
[0036] Na2C03+S03<-?? Na 2S04+C02
[0037] 2NaHC03+S〇3<--- Na 2S04+2C02+H20
[0038] 以及對(duì)于MgO根據(jù)以下反應(yīng)方程式
[0039] Mg0+S02+l/202<--- MgSO 4
[0040]
[0041] 在此根據(jù)本發(fā)明，顯然S03與含鈣或含鈉或含鎂顆粒的反應(yīng)比SO2更快，這就是為 什么用于將S02氧化為S0 3的氧化催化轉(zhuǎn)化器3被布置在內(nèi)燃機(jī)1的下游和分離器4的上 游。因?yàn)檫@一點(diǎn)，可以提尚脫硫的效率。
[0042] 優(yōu)選地，S02氧化為S0 3以如此方式在氧化催化轉(zhuǎn)化器3中進(jìn)行：在氧化催化轉(zhuǎn)化 器3的下游，排氣中所有硫氧化物（S0X)中的S0 3組分計(jì)為至少20 %，優(yōu)選大于40 %，特別 優(yōu)選大于60%。
[0043] 在分離器4中，硫氧化物與顆粒反應(yīng)形成硫酸鈣