[发明专利]一种船舶烟气冷凝旋流净化装置及方法

权利要求书

1.一种船舶烟气冷凝旋流净化装置，其特征在于，包括：

与船舶烟囱相连的冷凝器，用于烟囱外排高温烟气的换热降温；

与冷凝器相连的旋风分离器，用于冷凝液滴和颗粒物的离心分离；

与旋风分离器相连的沉淀罐，用于旋风分离器底流口流出物的收集沉淀；

安装在沉淀罐中的液位计，用于测量沉淀罐中油水混合物液面高度；

与沉淀罐相连的防腐泵，用于抽取沉淀罐中的油水混合物至油水聚结分离器；

与防腐泵相连的油水聚结分离器，用于油水混合液的净化除油；

所述冷凝器包括中心处的冷凝器管程和冷凝器外壳，管程内设置有旋流板混合器，使流经的烟气形成紊流，将烟气混合均匀，管程外的金属翅片，用于提高散热效率；

所述旋流板混合器由叶片、罩筒和盲板组成；叶片有若干片，其一端以一定角度间隔放射性地分布于中心处的盲板上，整体置于罩筒内；旋流板混合器允许高速气流通过，烟气通过旋流板混合器时由变轴流为旋流，以促进烟气侧扰动，增加换热效率，并对烟气中冷凝析出的液滴起到初步分离的作用；

所述旋风分离为柱锥式旋风分离器，其包括柱体段和锥形端两部分，烟气由柱体段切向进入，并向下做旋转运动，受较大离心力的固体颗粒或液滴甩向边壁面被分离出来，净化的烟气经内旋流从排气管流出；

所述油水聚结分离器，其结构为：外部为不锈钢容器罐，内部为由亲油材料组成的分离芯即滤芯；当油水混合经过滤芯时，水中的油分被亲油材料吸附捕集，由于油的密度比水小，被捕集的油分上浮到分离器的顶部流出，净化的水从容器罐底部流出。

2.根据权利要求1所述的船舶烟气冷凝旋流净化装置，其特征在于，所述沉淀罐，其底部设有流出口，用于将沉淀罐底部沉淀物从流出口排出。

3.基于权利要求1或2所述装置的船舶烟气冷凝旋流净化方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）烟气冷凝：船舶柴油机燃烧产生的烟气由烟囱引入冷凝器管程，同时水泵抽取自然冷却水进入冷凝器壳程；管程中的烟气经过旋流板混合器后形成紊流使烟气混合均匀；管程中的烟气透过管壁与壳程中的冷却水换热后温度降低，使呈气态的水蒸气、未燃油和VOCs以碳烟颗粒物为凝结核冷凝析出；

（2）离心分离：在风机的作用下，包裹碳烟的液滴进入旋风分离器中进行离心分离；一方面，由于碳烟吸附或吸收液滴，使液滴不断长大，吸收烟气中可溶性有害物质；另一方面，在离心力作用下，液滴在旋风分离器边壁处碰撞聚并使液滴进一步长大；长大的液滴离心力增加，更容易被旋风分离器分离，并从底流口流出进入沉淀罐中，油水混合液体在沉淀物上部，碳烟沉淀在罐体底部，从底部的流出口排出；

（3）油水分离：油水混合液由防腐泵抽入油水聚结分离器，油水混合物从油水聚结分离器右侧向左侧流动，亲油型聚结丝吸收混合液中的油份；油的密度小于水，分离的油分从油水聚结分离器上部的出油口流出，净化的水分从油水聚结分离器左侧底部流出。

4.根据权利要求3所述的船舶烟气冷凝旋流净化方法，其特征在于，步骤（2）中，沉淀罐中的液位计，当测得液位高度接近上限值时，液位信号传递至防腐泵，打开开关抽取油水混合物至油水分离器；当测得油水混合液面降低至下限值时，信号传递至防腐泵，关闭开关停止抽取油水混合物。

5.根据权利要求3所述的船舶烟气冷凝旋流净化方法，其特征在于，步骤（1）中所述烟囱外排烟气温度为150-300℃，经换热冷凝后的烟气温度降低至40-80℃。

6.根据权利要求3所述的船舶烟气冷凝旋流净化方法，其特征在于，步骤（2）中所述的旋风分离器的柱体段长度为40-75 mm，对液滴的分离效率和分离精度均较高，且旋风分离器的压降为700-1200 Pa。

7. 根据权利要求3所述的船舶烟气冷凝旋流净化方法，其特征在于，步骤（3）中所述的聚结分离器，其油水混合液操作温度为20-90℃，压降为400-700 Pa。