Спосіб утилізації теплоти відпрацьованих газів суднових енергетичних установок

1. Спосіб утилізації теплоти відпрацьованих газів суднови х енергетичних установок, що включає об'єднання вихлопних трактів головного двигуна і допоміжних дизель-генераторів судна на вході в котел утилізації, який відрізняється тим, що до подачі в котел утилізації здійснюють очищення відпрацьованих газів від сажі методом поляризації та дифузії, отримання технологічної пари в котлі утилізації для внутрішньосуднових потреб за допомогою відпрацьованих газів, двоступінчасте каталітичне очищення відпрацьованих газів від токсичних компонентів і сполук та нагрівання для U 1 3 32822 утилізації традиційний, а, отже, в даний час недостатньо ефективний. Крім того, в найближчому аналозі не вирішують екологічні задачі. Метою розробки корисної моделі є рішення задачі вдосконалення способу утилізації теплоти відпрацьованих газів суднових енергетичних установок шляхом використання нагрітих відпрацьованих газів для вироблення технологічної пари і гарячої води для побутових потреб, а також підвищення екологічної ефективності суднових енергетичних установок шляхом очищення відпрацьованих газів від токсичних компонентів і сполук. Поставлене завдання вирішене таким чином. На відміну від відомого способу утилізації теплоти відпрацьованих газів суднови х енергетичних установок, який включає об'єднання вихлопних трактів головного двигуна і допоміжних дизельгенераторів судна на вході в котел утилізації, з метою досягнення максимального економічного і екологічного ефекту, відпрацьовані гази заздалегідь очищають від сажі, і тільки тоді в котлі утилізації отримують за допомогою відпрацьованих газів технологічної пари для вироблення електроенергії і для інших внутрішньосуднових потреб, надалі здійснюють двоступінчасте каталітичне очищення відпрацьованих газів від токсичних компонентів і сполук, а теплоту відпрацьованого газу, що залишилася, утилізують за допомогою традиційного теплообмінника і додатково отримують гарячу воду для вн утрішньосуднових потреб. Пропонований спосіб утилізації теплоти відпрацьованих газів суднови х енергетичних установок включає наступні операції. Технологічний процес починають з очищення відпрацьованих газів від сажі у фільтрі (електрофільтрі і/або в рукавному фільтрі) методом поляризації та дифузії частинок сажі, присутніх у відпрацьованих газах. При цьому зібрана сажа може бути запропонована підприємствам по виготовленню фарб і лаків як пігмент, що забезпечує додатковий економічний ефект від реалізації корисної моделі. Попереднє видалення сажі з відпрацьованих газів дає техніко-економічний ефект, оскільки при цьому не відбувається засмічення сажею котла утилізації, за рахунок чого ефективність передачі теплоти не знижується з часом і не виникає проблем з періодичною трудомісткою операцією чищення котла утилізації. Очищений від сажі гарячий відпрацьований газ з метою утилізації його теплоти використовують для отримання технологічної пари, за допомогою якої виробляють додаткову електроенергію на борту судна і яким опалюють робочі і побутові приміщення судна, що, зважаючи на специфіку і проблеми організації енерго- та теплозабезпечення судів, приносить істотний економічний ефект. Отримання технологічної пари реалізують у котлі утилізації, як основний елемент якого вибраний теплообмінник рекуперації. При цьому по трубах пропускають конденсат (знесолену воду), а в між трубний простір подають гарячий відпрацьований газ. На виході теплообмінника рекуперації отримують технологічну пару, яка є насиченим паром конденсату. Нагрів конденсату знижує тем 4 пературу відпрацьованого газу, який подають на каталітичне очищення. Каталітичне очищення відпрацьованих газів від токсичних компонентів і сполук реалізують в реакторному апараті, укомплектованому двоступінчастим каталізатором. Відпрацьований газ після теплообмінника подають в реакторний апарат через змішувач, в який також подають аміачну воду. Змішувач забезпечує змішення пароподібної, підігрітої гарячим відпрацьованим газом аміачної води з компонентами гарячого відпрацьованого газу. У реакторному апараті на одному активованому каталізаторі протікають процеси відновлення, в результаті яких у суміші відпрацьованого газу з парами аміаку нейтралізують токсичні оксиди азоту, а на іншому активованому каталізаторі протікають процеси окислення, в результаті яких у суміші відпрацьованого газу з парами води руйнують токсичні монооксид вуглецю і канцерогенні сполуки бензапирену та вуглеводні. Таким чином, на виході із реакторного апарату з двоступінчастим каталітичним шаром отримують відпрацьований газ суднових енергетичних установок з екологічно безпечним рівнем токсичних компонентів і сполук. Теплоту відпрацьованого газу, що залишилася, утилізують за допомогою традиційного теплообмінника, в якому відпрацьованим газом нагрівають воду, що пропускають по трубах, яку надалі використовують для побуто вих цілей. Таким чином, корисна модель дозволяє понизити рівень токсичних компонентів і сполук у відпрацьованих газах суднови х енергетичних установок до екологічно безпечного рівня, крім того, з нагрітих відпрацьованих газів отримують технологічний пар і гарячу воду, які використовують для внутрішньосуднових потреб. На кресленні (Фіг.) зображена принципова технологічна схема способу утилізації теплоти відпрацьованих газів суднових енергетичних установок. Об'єднаний вихлопний тракт 1 суднової енергетичної установки 2 підключений до котла утилізації 3 через фільтр 4. Основним елементом котла утилізації 3 є теплообмінник рекуперації 5, в якому відпрацьованим газом нагрівають конденсат, що пропускають по трубах 6. Відпрацьований газ після теплообмінника рекуперації 5 подають в реакторний апарат 7 через змішувач 8. Основними елементами реакторного апарата 7 є активований каталізатор відновлення 9 і активований каталізатор окислення 10. Теплоту відпрацьованого газу, що залишилася, утилізують за допомогою традиційного теплообмінника 11, в якому відпрацьованим газом нагрівають воду, що пропускають по труба х 12. Спосіб утилізації теплоти відпрацьованих газів суднових енергетичних установок реалізують таким чином. Відпрацьований газ суднової енергетичної установки 2 через об'єднаний вихлопний тракт 1 головного двигуна і допоміжних дизельгенераторів судна подають в котел утилізації 3, основним елементом якого служить теплообмінник рекуперації 5, через фільтр 4 (електрофільтр і/або 5 32822 рукавний фільтр), в якому заздалегідь реалізують очищення відпрацьованих газів від сажі методом поляризації та дифузії частинок сажі, присутніх у відпрацьованих газах. Сажу, яка зібрана, збирають у двошарові паперові мішки для подальшої реалізації. Очищений від сажі гарячий відпрацьований газ використовують для отримання технологічної пари, за допомогою якої виробляють додаткову електроенергію на борту судна і яким опалюють робочі і побутові приміщення судна. Отримання технологічної пари реалізують за допомогою теплообмінника рекуперації 5 котухотр убчастого і/або пластинчастого типів. При цьому по трубах 6 пропускають конденсат (знесолену воду), а в міжтрубний простір подають гарячий відпрацьований газ, температура якого 390-420°С. На виході теплообмінника рекуперації 5 отримують технологічну пару, яка є насиченим паром конденсату тиском 4атм. та температурою 220-225°С. Нагрів конденсату знижує температуру відпрацьованого газу до 180-200°С. Після теплообмінника рекуперації 5 відпрацьований газ подають на реакторний апарат 7 через змішувач 8, в який також подають аміачну воду (5-25% аміаку). Змішувач 8 забезпечує змішення пароподібною, підігрітою гарячим відпрацьованим газом аміачної води з компонентами гарячого відпрацьованого газу. Таким чином, в реакторний апарат 7 подають відпрацьований газ з парами води і аміаку при температурі 175-185°С. У реакторному апараті 7 відпрацьований газ з парами води і аміаку спочатку проходить через активований каталізатор відновлення 9, на якому протікають процеси відновлення оксидів азоту 6 аміаком, у результаті яких у суміші відпрацьованого газу з парами аміаку нейтралізують токсичні оксиди азоту до нейтрального азоту та води. Потім в реакторному апараті 7 відпрацьований газ з парами води проходить через активований каталізатор окислення 10, на якому протікають процеси окислення, в результаті яких у суміші відпрацьованого газу з парами води руйнують токсичні монооксид вуглецю і канцерогенні сполуки бензапірену до діоксиду вуглецю і парів води. На виході з реакторного апарату 7 відпрацьований газ подають в традиційний теплообмінник 11, в якому відпрацьованим газом нагрівають воду, що пропускають по трубах 12, до температури 90-100°С. Гарячу воду надалі використовують для побутових цілей. Попередній розрахунок техніко-економічної та екологічної ефективності корисної моделі гарантує: зниження рівня токсичних компонентів і сполук у відпрацьованих газах суднови х енергетичних установок на 85-90%; підвищення коефіцієнта корисної дії суднови х енергетичних установок на 10-15% за рахунок отримання в процесі утилізації відпрацьованих газів суднових енергетичних установок технологічної пари, яку використовують для внутрішньосуднових потреб, та гарячої води, яку використовують для побутових цілей; зниження витрати палива в суднових енергетичних установках на 5-10% за рахунок отримання в процесі утилізації відпрацьованих газів суднових енергетичних установок технологічної пари, яку використовують для вироблення електроенергії. 7 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 32822 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601