一种基于臭氧强化的电解海水船舶废气脱硝系统及其方法

技术领域

本发明涉及船舶烟气净化技术领域，特别涉及一种基于臭氧强化的电解海水船舶废气脱硝系统及其方法。

背景技术

近年来海洋运输在全球货物运输中占比达90%，推动了国家间的贸易往来，给人们带来了许多便利。但也存在一定的弊端，船舶柴油机排放物中含有多种污染物，其中氮氧化物（NO）是主要成分。如今在港口和航线密集的地区，船舶废气甚至已经成为当地大气污染的主要来源之一。船舶排放的废气不仅会造成严重的大气环境污染，而且也会引发一系列呼吸道疾病，甚至诱发癌症。现阶段，通过国内外研究学者针对船舶废气中NO排放问题开展的大量的研究，目前船舶废气中NO控制技术包括：替代燃料（LNG）、废气再循环技术（EGR）、干法脱硝技术和湿法脱硝技术。其中干法脱硝技术包括选择性催化还原（SCR）和等离子体法，湿法脱硝技术包括还原法和氧化法。这些方法都具有良好的脱硝率，但建设投资大、氧化剂在储运和运行过程中存在安全问题。

通过电解海水技术制备具有强氧化性的有效氯溶液，经研究实验表明，电解海水技术可以降低船舶废气中NO的浓度。Sukheon等采用隔膜的电解槽将海水电解产生的氧化剂和碱性吸收液对船舶尾气进行脱硝。考虑到离子隔膜电解时间过长易堵塞而失效，杨少龙等采用一种单槽型电解海水方法，能够直接制备氧化性电解海水溶液，从而使脱硝效率达到67%。脱硝技术近年来得到快速发展，但基于臭氧强化的电解海水船舶废气脱硝技术鲜有学者研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于臭氧强化的电解海水船舶废气脱硝系统及其方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于臭氧强化的电解海水船舶废气脱硝系统，其特征在于，包括废气进气管、臭氧发生器、电解槽以及直流电源，所述臭氧发生器输出端设置有臭氧进气管，所述臭氧进气管与废气进气管连通后并连接有第一混合气体管，所述电解槽包括第一电解槽与第二电解槽，所述第一电解槽与第二电解槽灌注有海水，所述第一混合气体管出口端设置于第一电解槽内，所述第一电解槽与第二电解槽并列设置，所述第一电解槽与第二电解槽之间通过第二混合气体管连接，所述直流电源输出端分别连接有阳极片与阴极片，所述阳极片与阴极片设置于第一电解槽、第二电解槽底部。

优选的，所述废气进气管与第二混合气体管之间设置有气气换热器，所述废气进气管、第二混合气体管与气气换热器连接处内壁设置有数个导流板。

优选的，所述导流板间隔固定设置于废气进气管、第二混合气体管的两侧内壁处。

优选的，所述臭氧进气管与废气进气管之间设置有涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮、叶轮以及转轴，所述涡轮固定设置于废气进气管内，所述叶轮固定设置于臭氧进气管内，所述涡轮与叶轮之间通过转轴固定连接。

优选的，所述第一混合气体管入口处设置有抽气机，所述第一混合气体管的管径小于臭氧进气管与废气进气管的管径。

优选的，所述第二混合气体管于第二电解槽入口处设置有加热套，所述第二混合气体管内壁于加热套处设置有导流板。

优选的，所述第一电解槽与第二电解槽内均设置有球形进气头与搅拌器，所述球形进气头固定设置于第一混合气体管与第二混合气体管的出口处，所述搅拌器设置于第一电解槽与第二电解槽侧面内壁处。

优选的，所述第二电解槽外侧设置有PH调节池，所述PH调节池与第二电解槽通过工业蠕动泵进行连通。

一种基于臭氧强化的电解海水船舶废气脱硝方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，高温烟气经过废气进气管与臭氧发生器内产生的臭氧混合，并通过抽气机加压混合充分，通过臭氧从而将废气内的NO氧化成易溶于水的N

S2，将经过臭氧氧化的废气通过球形进气头分散进入第一电解槽内的海水，海水经过电解后产生HCLO与臭氧氧化的废气发生氧化还原反应；

S3，第一电解槽流出的剩余废气进入第二混合气体管经过气气换热器与加热套后进入第二电解槽后进行二次电解海水脱销，最后从第二电解槽排出；

S4，通过工业蠕动泵将PH调节池内的PH调节液流入第一电解槽与第二电解槽，调整槽内的海水PH值为4~7。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过将臭氧脱销与电解海水脱销进行结合，并且调节电解海水PH值至4~7，从而实现高效率的废气脱销，并通过二次电解海水脱销从而使得整体脱销效率达到85%左右。

附图说明

图1是本发明的系统整体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。

如图1所述的一种基于臭氧强化的电解海水船舶废气脱硝系统，包括废气进气管1、臭氧发生器2、电解槽以及直流电源3，臭氧发生器2输出端设置有臭氧进气管4，臭氧进气管4与废气进气管1连通后并连接有第一混合气体管5，电解槽包括第一电解槽6与第二电解槽7，电解槽采用无隔膜电解槽，第一电解槽6与第二电解槽7灌注有海水，第一混合气体管5出口端设置于第一电解槽6内，第一电解槽6与第二电解槽7并列设置，第一电解槽6与第二电解槽7之间通过第二混合气体管8连接，直流电源3输出端分别连接有阳极片9与阴极片10，阳极片9与阴极片10设置于第一电解槽6、第二电解槽7底部，阴极片10采用表面为IrO2/ＲuO2涂层的Ti片，阳极片9采用Ti片，直流电源3工作电流密度为100mA/cm

废气进气管1与第二混合气体管8之间设置有气气换热器11，废气进气管1、第二混合气体管8与气气换热器11连接处内壁设置有数个导流板12，导流板12间隔固定设置于废气进气管1、第二混合气体管8的两侧内壁处。

臭氧进气管4与废气进气管1之间设置有涡轮增压器，涡轮增压器包括涡轮13、叶轮14以及转轴15，涡轮13固定设置于废气进气管1内，叶轮14固定设置于臭氧进气管4内，涡轮13与叶轮14之间通过转轴15固定连接。

第一混合气体管5入口处设置有抽气机16，第一混合气体管5的管径小于臭氧进气管4与废气进气管1的管径。

第二混合气体管8于第二电解槽7入口处设置有加热套17，第二混合气体管8内壁于加热套17处设置有导流板12。

第一电解槽6与第二电解槽7内均设置有球形进气头18与搅拌器19，球形进气头18固定设置于第一混合气体管5与第二混合气体管8的出口处，搅拌器19设置于第一电解槽6与第二电解槽7侧面内壁处。

第二电解槽7外侧设置有PH调节池20，PH调节池20与第二电解槽7通过工业蠕动泵21进行连通，PH调节池20内设置有HCl溶液与NaOH溶液，HCl溶液与NaOH溶液浓度均为1mol/L。

一种基于臭氧强化的电解海水船舶废气脱硝方法，包括如下步骤：

S1，高温烟气经过废气进气管与臭氧发生器内产生的臭氧混合，并通过抽气机加压混合充分，通过臭氧从而将废气内的NO氧化成易溶于水的N

O

O

NO

S2，将经过臭氧氧化的废气通过球形进气头分散进入第一电解槽内的海水，海水经过电解后产生HCLO与臭氧氧化的废气发生氧化还原反应，具体反应式如下：

S3，第一电解槽流出的剩余废气进入第二混合气体管经过气气换热器与加热套后进入第二电解槽后进行二次电解海水脱销，最后从第二电解槽排出。

S4，通过工业蠕动泵将PH调节池内的PH调节液流入第一电解槽与第二电解槽，调整槽内的海水PH值为4~7。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。