本发明涉及一种船的废气脱硫设备的分离系统。所述分离系统一方面应当确保使装备有该分离系统的船符合海上的新排放法规的要求。另一方面，该分离系统应该克服烟囱雨(从湿烟囱强烈排出液滴)的已知问题。此外，该分离系统在考虑到过去几十年的运行经验的情况下应该尽可能使(沿废气流方向)跟随液滴分离器的部件的污染最小化。
来自柴油点火的船用发动机的废气主要根据湿洗方法为了从烟囱排出而脱硫。为此，含硫废气被引导通过容器，该容器在废气流方向上位于烟囱的前方。在该容器中，用海水(悬浮溶液)喷射含硫废气，并且位于废气中的so2结合在该悬浮溶液的喷洒液滴中。尤其是较大的喷洒液滴由于重力在布置在入口下方的槽中聚集成废水，所述废水可以在其他的方法步骤中被清洁，而较小的所述喷洒液滴由气流携带。
本发明的任务在于，减少所携带的液滴的量。
因为新的有效的或计划的排放规定也规定了显著降低废气中的固体成分，换句话说规定了减少细尘，所以本发明的另一任务是，改进分离效率。
背景技术：
用于废气脱硫的现代的分离系统如今安装在容器的上部区域(也称为“洗涤头”)中，废气通道或烟囱在废气流方向上连接到该上部区域上。这些分离系统通常被加载竖直向上流动的废气。已经表明，出于成本原因和操作原因，这种布置是优选的配置。
在此，分离系统将液滴和必要时干燥的固体成分与废气流分离，在所述废气流中所述固体成分在分离系统中借助于流动阻力多次转向。在此，液滴和干燥的固体经受离心力。它们在其路径中不能跟随废气，而是冲击到引起废气流偏转的流动阻力上，并且也被称为“冲击体”。液滴由此被分离到该冲击体上并且因此从废气流中去除。由于重力，液滴以及必要时固体成分落下到容器中，并由此再次进入气流或进入槽中。
在现有技术中，分离系统通常包括由板状的和弯曲的偏转体构成的组。这些通常刚性悬挂的偏转体通常配置成，使得形成废气流动通过的通道。这种配置的目的是，一方面引起废气的强烈的偏转，并且另一方面最小化由流动阻力引起的废气路径的“堵塞”。
冲击体或偏转体通常也称为“板片”，冲击体对应于“板片分离器”或也仅“板片”。不同制造商的常见板片在几何形状、板片距离、偏转以及结构形式(“顶部”、“扁平”或“水平”地入流)方面不同。
常规发电站的经验是，当废气在废气脱硫设备(rea)之后被引入到烟囱时，会发生所谓的烟囱雨。这种烟囱雨由具有显著固体含量(灰分)的大液滴组成，并且是酸性的(酸含量较低)。一方面，这是由于来自饱和废气的液滴的凝结，该液滴在通过烟道的路径上冷却并且该液滴在烟囱壁上凝聚。在那里，它们从废气流脱离并且从烟囱排出。
为了避免这一点，在发电站中已知的是，使用再加热装置。该再加热装置加热废气并且由此蒸发位于废气中的残余液滴并且避免饱和的气体的凝结。
另一方面，烟囱雨也由于分离系统中的穿透形成。“穿透(durchrisse)”表示，所述液滴在下游离开所述分离系统，或者是因为所述分离系统不起作用(污染、错误的配置或者过高的废气速度)，或者是因为在洗涤板片时产生洗涤液滴的穿透并且突破所述分离系统。
在柴油燃烧的船用发动机的情况中，烟囱雨的液滴一方面是酸性的，因为在它们中存在硫酸，另一方面这些液滴具有高的固体含量。硫酸来源于柴油机中的燃烧过程。燃烧含硫柴油，并且因此废气中so2和so3的含量相对较高。液体是稀硫酸，并且相应地是高度侵蚀性的和腐蚀性的。由于在洗涤时积聚的固体到达液体中并且然后大部分地排出，所以固体的一小部分却也被夹带。因此，这些液滴随后从烟囱飞行并进入周围环境中，一方面导致了船壁和船表面上明显可见的污染。另一方面，液滴是酸性且侵蚀性的，使得其分解并且腐蚀船的颜色并且然后也分解并且腐蚀船的钢。这两种效应对于船来说都是不利的。污染尤其是在具有乘客交通的船上起到非常不利的和干扰性的作用。稀硫酸在船上的分解和腐蚀作用更糟糕。
因此，酸性的烟囱雨对于船来说是不利和危险的。
在试验中已经表明，烟囱雨的强度在很大程度上取决于板片的洗涤周期，确切地说，尤其是取决于在废气流的方向上最后的板片的洗涤。可以确定，关断该洗涤系统将导致预先猛烈的烟囱雨减少到几乎不能察觉的程度。
所述确定也与在板片后面的穿透的测量一致。已经发现，在洗涤期间，与没有洗涤的运行相比，在废气流方向上最后的板片穿透多达100倍的液体量。特别地，还发现在洗涤期间液滴的尺寸显著增加。特别大的液滴被夹带。
因此，对烟囱雨的影响可以通过对液体体积的清洁和液滴的尺寸来解释。在正常运行(没有洗涤)中穿透分离系统的小液滴或小液滴(由于烟囱内的凝结而形成)不会作为烟囱雨而显眼，因为它们通常在到达底部之前蒸发。而由洗涤板片或在烟囱上凝结而产生的大液滴足够大以到达底部。它们下雨到位于烟囱下方或后方的面上，由于酸含量而导致那里的腐蚀，并且由于结合的固体导致污染。
此外，在洗涤时，液滴由于其量而显眼，并且因此被察觉。一些液滴被忽略并且不被察觉。然而，大量的液滴显眼。
运行情况的分析
长时间以来没有发现洗涤板片的过程和烟囱雨的出现之间的联系。烟囱雨的出现归因于“差的”分离并且这样被对抗。实际上，“差的”分离经常是发生烟囱雨的部分原因。因为液滴分离系统部分地构造得很差或者说如此不利地运行，使得它们仅部分地起作用并且引起显著的排放。
分离性能差的一个重要原因是板片的经常出现的污染。这种污染尤其是由于柴油在机器中的不良燃烧而产生。含油的组成部分不被烧掉且作为含油的炭黑或油滴与废气被一起被携带。然后，它们可以在板片面上沉淀并且将板片面油化。
然而，油化的板片仅还非常有限地起作用。油阻止了在板片表面上建立水膜。然而，该水膜非常重要，因为它吸收并粘合位于其上的液滴。而如果待分离的液滴碰到油化的表面上，则液滴爆裂并且被回抛到废气流中，而不是在水膜中或板片的表面上分离。产生所谓的二次喷洒。因此，刚被分离出的液滴又被抛回到废气中并且继续飞行。
含油的污染因此导致相应的板片不再正确地起作用。液滴被分散但不被分离。
一个重要的方面还在于，在许多船上用于安装rea的位置仅是非常有限的。在船上一切是非常拥挤的，所有空间都为货物或乘客预留，并且必要的功能在最小的场地上实现。
技术实现要素：
任务描述
本发明的任务是，提供一种分离系统，该分离系统尽可能少地利用液滴冲击到面上以引起分离。本发明的另一任务是提供一种分离系统，在所述分离系统中另一方面，板片也可以在运行中被有规律地牵拉和清洁。此外，对分离系统的配置优选应当是这样的，使得仅消耗最小的场地，并且减少烟囱雨的量并且尽可能将其最小化至不可避免的程度。
分离器(冲击体或板片)，其作用基于液滴的冲击，在给定的环境条件下也快速地将含油的组成部分聚集在表面上，这些含油的组成部分于是阻止建立对飞过来的液滴进行吸收的水膜。由此，分离功能受到显著的损害。冲击液滴分离器的基本原理(如已经提及的那样)是，在冲击面上形成水膜，该水膜确保使液滴在冲击时不是雾化和作为变小的喷洒继续飞行，而是液滴的液体量被水膜吸收并且结合，尽可能不产生二次喷洒。油化的分离器不能形成该水膜，因此该水膜不能起作用。因此，必须找到一种备选的解决方案，其不再需要水膜。如果冲击的液滴喷出，则这必须在优选减压的或甚至无压力的空间中进行，以便使二次液滴不会再次回到气流中。
所述冲击体或板片优选应当简单地并且理想地即使在运行中仍能被牵拉，因此它们可以被更换和/或清洁。通过该清洁可以减少油化，并且优选地也可以将所述油化保持在例如最小值。因此，油化的对分离的不利影响也可以被降低并且理想地降低到最小。
对板片的更换优选应当能够在运行期间进行，以便能够避免柴油驱动装置的停机时间。然后，对板片的清洁可以离线进行。在此，分离系统优选这样设计，使得该更换可以在运行期间对于人员没有危险地进行。
本发明的任务还在于保持rea尽可能小。在这种情况下，“小”意味着整个设备的高度被最小化。船的结构高度受到限制，并且烟囱不能任意高地从船中伸出。因此，对于分离系统必要的结构高度应保持尽可能小、优选最小化。
最后，应该最小化烟囱雨的问题。如已经解释的，产生由可导致烟囱雨的稀硫酸形成的液滴是安装rea的结果。烟囱雨基本上包括以下三个原因：
1.板片的故障
当板片不能正常工作时，越来越多的液体将被携带到烟囱中并被排出。因此，差的或油化的板片是烟囱雨的源头。
2.板片的洗涤
必须定期地洗涤板片，以便去除细灰或其它固体，所述细灰或其它固体一方面随着时间堵塞分离系统，并且另一方面在板片上形成沉积物，所述沉积物越来越多地使分离劣化。但是，所述洗涤在副作用方面导致短期的大量的呈烟囱雨形式的液体的排出。
3.凝结物形成
众所周知，通过rea后产生的清洁气是具有例如50-65℃高温度的饱和气。与发电站相比，即使在船烟囱非常短的情况下，由于烟囱壁通常比废气冷20℃至50℃，因此在烟囱壁上也会出现凝结物形成。如果形成了足够量的凝结物，则凝结物从清洁气中脱离，并且以烟囱雨的形式从烟囱排出。
这三个产生类型导致含硫酸的烟囱雨，所述烟囱雨相应地是腐蚀性的。根据本发明的分离系统应优选减少所有三种产生类型，尽可能使其最小化。
根据本发明的解决方案
上述任务至少部分地通过根据本发明的分离系统来解决。由于根据本发明的分离系统具有至少一个在纵向方向上长形地延伸的板片，该板片的纵向方向被定向成横向于或倾斜于废气的流动方向，该板片包括腔室，该腔室具有在该纵向方向上延伸的开口，其中，所述开口布置在板片的朝向流动方向的一侧上，由气流夹带的液滴和喷洒液滴中的至少一部分直接被引导到该腔室中。在腔室中，这些液滴冲击腔室壁，然而这不会(与现有技术中已知的板片不同)导致形成可能被气流夹带的二次喷洒，因为在腔室内没有气流流动。换言之，由于板片的根据本发明的设计方案，从气体路径中去除冲击，以防止形成二次喷洒和将二次喷洒运走。
为了进一步提高分离性能，目的是避免或至少减少烟囱雨，分离系统的一个优选实施方式具有一个或多个模块，其中，每个模块包括至少一个、优选多个板片。
于是，在尽可能高的分离性能的意义上特别优选的是，一个或多个模块被构造和布置成，使得它们分别限定一个朝向流动方向的入流面。换言之，气流优选指向入流面。
特别优选的是根据本发明的分离系统的进一步改进方案，其中，一个或多个模块被布置成，使得入流面横向于或倾斜于流动方向延伸。
在根据本发明的分离系统的一个非常特别优选的实施方式中，与现有技术相比，所述至少一个板片没有安装在rea的容器中(废气在离开之前通过该容器流入到废气通道或烟囱中)，而是安装到该烟囱中。由此，一方面显著缩短了容器的结构高度、例如缩短了1000到2000mm，这迎合降低、尽可能最小化rea的空间需求的期望。在烟囱中的安装还导致在运行中更换板片是可能的。因为在板片更换时不能完全避免：可能发生泄漏和废气流出。这对于人员来说是相当大的问题，特别是当工作必须在容器所处的闭合空间中进行时。然而，由于移位到烟囱中，必须工作以更换板片的区域移位到敞开区域，并且所述工作自由地通常在风作用下发生。“风作用”意味着，通过作用到船上的表观风(真实风和行驶风的矢量相加)立即运走可能排出的废气，并且因此对于人员来说没有危险或是至少明显更小的危险。因为由此可以更频繁地更换板片，所以减少了油化和污染的其余问题。可以在较短的时间间隔内取下板片并且用(新的和/或清洁的)备用板片更换。然后，可以例如机械地和/或化学地用清洁剂清洁被去除的板片。由于这种“离线清洁”，实现了以下优点：
a)在运行期间省去规律的洗涤减少了或消除了烟囱雨的主要来源之一。
b)此外，板片的分离功能明显得到改善，因为油化中的负面影响被显著降低。
此外非常优选的是，在根据本发明的分离系统中，所述至少一个板片被布置在烟囱的排出口附近。由此解决了凝结物排放的问题。在废气从烟囱离开之前，在湿烟囱内形成的凝结物与废气一起被带到分离器并且在那里分离。
此外，烟囱在出口附近的横截面可以设计成明显大于烟囱的横截面。因此，废气速度降低，并且在分离器中产生较小的压力损失，并且分离性能得到改善。
令人惊讶地，已经表明：板片在减少或者甚至避免烟囱雨方面特别有效，该板片包括：
a)面形型材，所述面形型材具有以优选平坦的角以交替的方式弯成角度的区域，和
b)至少一个第一长形型材和第二长形型材，所述至少一个第一长形型材和第二长形型材分别具有一个中间区域和连接在该中间区域的相对置的边缘上的两个边缘区域，所述边缘区域分别在外边缘中终止，所述边缘区域优选相应于面形型材地弯成角度，其中，至少所述第一长形型材和第二长形型材分别以其中间区域错开地紧固在面形型材的各一个区域上，使得长形型材的边缘区域与面形型材的优选平行延伸的区域间隔开距离，并且至少第一长形型材的边缘区域中的一个边缘区域的外边缘与第二长形型材的边缘区域的外边缘具有距离，从而在面形型材的区域与所述两个边缘区域之间构造腔室，并且在边缘区域的所述两个外边缘之间构造所述开口。
该腔室分离器的特殊功能在于，液滴不在废气流中克服阻力而冲击，而是飞入到腔室中并且在那里在空间中才冲击板。这导致，由于冲击产生的二次液滴不再被回抛到废气流中，而是保留在腔室中并且在那里被分离。没有夹带的气流，该夹带的气流可能引起对二次液滴的继续携带。
还在很大程度上消除了油化的负面功能。所述油化导致在表面上不能形成能吸收冲击液滴的水膜。由此导致二次液滴的分离明显增多。在腔室中，这是无关紧要的，因为确实没有进行吸收的气流。二次液滴或者被随后的液滴夹带，或者它们随着重力下降，但通常不会返回到气流中。
特别优选地，在这种板片上，在面形型材的两侧分别紧固至少两个长形型材。
分离系统可以进一步被改善，并且可以通过在rea容器的头部中在上游连接滚动分离器来延长清洁周期。该滚动分离器具有如下功能：一方面降低废气中的液滴量，并且另一方面在含油的组成部分到达真正的分离器之前捕获和结合所述含油的组成部分。
附图说明
在附图中，(纯示意性地)图形地示出了属于现有技术的分离系统、在根据本发明的分离系统中所使用的板片的一个实施例以及根据本发明的分离系统的两个实施例。在此，示出：
图1示出了属于现有技术的分离系统的剖切的侧视图；
图2以透视图示出了在分离系统中使用的板片；
图3再次以透视图示出了在根据本发明的分离系统中使用的板片；
图4示出了包括图3所示类型的多个板片的模块；
图5以剖切的侧视图示出了根据本发明的分离系统的第一实施例，以及
图6以与图5相应的视图示出了根据本发明的分离系统的另外的实施例。
具体实施方式
图1中展示的属于现有技术的分离系统包括容器7，废气流9在流动方向r上(也就是说从下向上)被引导穿过该容器。为此，容器7具有侧向的入口e。在侧向的入口e的下方，容器7包括用于收集液体的槽t。在槽t的最深位置上设置有出口u，通过该出口可以排出所收集的液体并且必要时可以输送给继续使用装置或清洁装置。在容器7中，废气穿流喷洒装置5，利用该喷洒装置在废气中以喷雾的形式输送液体以用于与so2或so3结合并且洗出固体。形成已经吸收so2或so3以及固体成分的液滴。它们借助于在废气的流动方向上布置在喷洒装置后面的液滴分离器被洗出。它们大部分由于重力在容器7中向下落下并且聚集在槽t中。然而，一小部分与废气一起被携带到向上连接至容器7上的烟囱s中并且至少部分地通过其烟囱开口10而离开。为了能够测量例如烟囱内的湿气含量、有害物质含量等，设置测试端口8，该测试端口能实现引入或连接相应的测量设备或测量探头。
由现有技术中已知液滴分离器，该液滴分离器由分离器板片的许多在侧面并排布置的层组成，所述分离器板片例如(如图2示意所示)由扁平材料的弯曲层组成。多层的板片可以通过附图中未示出的侧壁组合成分离组并且与相邻的分离组组合成顶盖形或v形的模块或者也可以组合成扁平的模块。
已经表明，当使用这样的板片来净化来自船用柴油的排气时，会发生不希望的烟囱雨，因为液滴不能够在油化的面上被分离，而是作为二次喷洒被甩回到气流中。为了减少烟囱雨的出现，根据本发明的分离系统包括板片1，该板片包括至少一个腔室2，该腔室具有在板片的纵向方向l上延伸的开口2a。这样的板片的实施例在图3中示出。该板片包括面形型材14，该面形型材具有以优选平坦的角以交替的方式弯成角度的区域15。至少一个第一和第二长形型材16、17分别具有一个中间区域18和两个连接在该中间区域的相对置的边缘上的边缘区域19、19’，所述边缘区域分别终止于外边缘20、20’中，所述边缘区域相应于面形型材地弯成角度，所述至少一个第一和第二长形型材分别以其中间区域18这样错开地紧固在面形型材14的各一个区域15上，使得长形型材的边缘区域19、19’与面形型材14的平行延伸的区域15间隔开距离d。至少第一长形型材16的边缘区域中的一个边缘区域19的外边缘20’相对于第二长形型材17的边缘区域19的外部距离20具有距离a，使得在面形型材14的区域15与所述两个边缘区域19’、19之间构造所述腔室2，并且在边缘区域19’、19的所述两个外边缘20’、20之间构造开口2a。在面形型材14的两侧分别紧固有两个长形型材16、17。已经表明，具有这样构造的板片的分离器显著地减少了烟囱雨的形成。这可以解释为：液滴的至少一部分不会在外表面上反弹并且形成二次喷雾，而是到达腔室2中并且可能在与腔室的壁反弹时形成的二次喷雾不会到达废气流9中。
如在图4中所示，多个板片1可以通过优选彼此平行的并且进一步优选等距的布置组合成一个模块，优选以如下方式：该模块可以如此布置在分离系统中，使得该模块形成入流面f，该入流面横向于或倾斜于流动方向r延伸。
在根据本发明的分离系统100的在图5中示意性示出的第一实施例中，与现有技术不同，液滴分离器6不是布置在容器7内部，而是布置在烟囱本身中并且在此布置在其排出口10附近。喷洒装置5位于容器5的上端部附近。在图4中示出的包括多个板片1的模块13平坦地布置，使得入流面f横向于废气r的流动方向延伸。
为了将模块13紧固在烟囱s中，设置有更换接纳部21，所述更换接纳部如此构造，使得模块13在船用柴油的运行期间可更换。在运行期间这种可更换性是特别是可能的，因为这些模块被布置在该烟囱内，使得可能在更换过程期间在更换接纳部21的区域中排出的气体直接到达外界。
在根据本发明的分离系统200的在图6中示出的第二实施例中，与根据本发明的分离系统100的第一实施例不同，模块13布置成，使得该模块关于废气的流动方向与相应相邻的模块一起形成v形或倒v形(“屋顶形状”)的形状。模块13的入流面f因此倾斜于废气r的流动方向延伸。此外，在容器7的也被称为“吸收头”的上部区域中布置有多层的滚动分离器22。滚动分离器具有如下功能：一方面减少废气中的液滴量，并且另一方面在含油的组成部分到达模块13之前捕获和结合所述含油的组成部分。借助于滚动分离器可以进一步改善分离系统的分离性能并且延长清洁周期。在其它方面，分离系统200的该第二实施例基本上相应于第一实施例，从而参照对第一实施例的描述。
附图标记列表
100、200分离系统
1板片
2腔室
2a腔室的开口
3烟囱出口
4更换可能性
5喷洒装置
6液滴分离器
7容器
8测试端口
9废气流
10烟囱出口
11液滴
12开口
13模块
14面形型材
15面形型材的区域
16第一长形型材
17第二长形型材
18中间区域
19、19’边缘区域
20、20’边缘
21更换接纳部
22滚动分离器
a距离
d距离
e入口
f入流面
l分离器的纵向方向
r废气的流动方向
s烟囱
t槽
u出口
1.一种船的废气脱硫设备的分离系统(100、200)，所述分离系统用于将液滴(11)从废气中分离，所述废气——优选带有竖直向上指向的流动分量——沿流动方向(r)流动并且通过烟囱(s)的排出口(10)排出，
所述分离系统具有在纵向方向(l)上长形地延伸的至少一个板片(1)，所述至少一个板片的纵向方向(l)横向于或倾斜于流动方向(r)定向，
其中，所述板片(1)包括至少一个腔室(2)，所述至少一个腔室具有在纵向方向(l)上延伸的开口(2a)，
其中，所述开口(2a)相应布置在板片(1)的朝向流动方向(r)的一侧上。
2.根据权利要求1所述的分离系统，其特征在于，所述分离系统包括一个或多个模块(13)，其中，所述一个或多个模块(13)具有至少一个板片(1)。
3.根据权利要求2所述的分离系统，其特征在于，所述一个或多个模块(13)分别限定朝向所述流动方向的入流面(f)。
4.根据权利要求3所述的分离系统，其特征在于，所述一个或多个模块(13)被布置成，使得入流面(f)横向于或者倾斜于流动方向(r)延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分离系统，其特征在于，所述至少一个板片(1)布置在烟囱中。
6.根据权利要求5所述的分离系统，其特征在于，所述至少一个板片(1)布置在烟囱的排出口(10)附近，并且所述排出口优选具有相对于所述烟囱的横截面而言增大的横截面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分离系统，其特征在于，至少一个板片(1)、优选所有板片被布置成能从外部进行更换。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的分离系统，其特征在于，所述板片(1)包括：
a)面形型材(14)，所述面形型材具有——以优选平坦的角——以交替的方式弯成角度的区域(15)，和
b)至少一个第一长形型材和第二长形型材(16、17)，所述至少一个第一长形型材和第二长形型材分别具有一个中间区域(18)和连接在该中间区域的相对置的边缘上的两个边缘区域(19、19’)，所述边缘区域分别在外边缘(20、20’)中终止，所述边缘区域——优选相应于面形型材地——弯成角度，
其中，至少所述第一长形型材和第二长形型材(16、17)分别以其中间区域(18)错开地紧固在面形型材(14)的各一个区域(15)上，使得长形型材(16、17)的边缘区域(19、19’)与面形型材(14)的——优选平行延伸的——区域(15)间隔开距离(d)，并且至少第一长形型材(16)的边缘区域中的一个边缘区域(19’)的外边缘(20’)与第二长形型材(17)的边缘区域(19)的外边缘(20)具有距离(a)，从而在面形型材(14)的区域(15)与所述两个边缘区域(19’、19)之间构造腔室(2)，并且在边缘区域(19’、19)的所述两个外边缘(20’、20)之间构造所述开口(2a)。
9.根据权利要求8所述的分离系统，其特征在于，在所述面形型材(14)的两侧分别紧固至少两个长形型材(16、17)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的分离系统，其特征在于，所述废气脱硫设备包括沿废气的流动方向(r)观察位于烟囱(s)上游的容器(7)，并且在所述容器中设置有——优选多层的——滚动分离器(22)。
技术总结