DK201900059U3 - Rensesystem og anvendelse - Google Patents

Abstract

Et rensesystem (0) og en fremgangsmåde til reduktion af SOx og partikelformet stof i udstødningsgasser fra en maritim forbrændingsmotor (2) er tilvejebragt sammen med anvendelsen af et sådant system. Rensesystemet omfatter en lukket første skrubberprocessløjfe (4), som omfatter en første skrubbersektion (10), en åben anden skrubberprocessløjfe (6), som omfatter en anden skrubbersektion (34), og en vandrenseenhed (8). Udstødningsgassen føres gennem den første og anden skrubbersektion. Havvand recirkuleres i den første skrubbersektion til absorbering af partikelformet stof indeholdt i udstødningsgasserne i havvandet. Havvand føres gennem den anden skrubbersektion til absorbering af SOx indeholdt i udstødningsgasserne i havvandet. En strømning af havvand fra den første skrubberprocessløjfe renses af vandrenseenheden før udledning.

Description

DK 201900059 U3

RENSESYSTEM OG ANVENDELSE

FREMBRINGELSENS OMRADE Den foreliggende frembringelse angår et rensesystem til reduktion af SOx og partikelformet stof i udstødningsgasser fra en maritim forbrændingsmotor, brænder eller kedel. Frembringelsen angår også anvendelsen af et sådant system.

FREMBRINGELSENS BAGGRUND Under forbrændingen af fossile brændstoffer frigives der i brændstof svovl i form af svovloxider (SOx). Andre forurenende stoffer i forbrændingsgassen er primært partikelformet stof såsom sod-, olie- tungmetalpartikler og nitrogenoxider (NOx). Det er velkendt, at luftforurening har en alvorlig indvirkning på folks sundhed og miljøet. Det er også velkendt, at — svovloxider og nitrogenoxider er de vigtigste prækursorer for syreregn. Nuværende regler vedrørende emissionskontrol af international skibsfart omfatter øvre grænser for svovlindhold i brændstofolie som en foranstaltning til kontrol af SOx-udledninger. Der findes specielle brændstofkvalitetsbestemmelser for SOx i udledningskontrolområder, og der må forventes væsentlige reduktioner af de tilladte brændstofsvovlgrænser inden for nærmeste fremtid. MARPOL Annex VI-loven, som trådte i kraft i maj 2005, som følger bestemmelser fra adskillige EU-direktiver, har lagt en dæmper på den maritime diesels indvirkning på miljøet. Som følge heraf blev der i 2015 indført skrappe svovlreguleringer i Nordeuropa og rundt om USA's kystlinje, og — globalt set forventes der yderligere restriktioner i 2020. Der er forskellige muligheder for udledningsreduktion, som kan anvendes alene eller i kombination. En mulighed er at anvende renere 1

DK 201900059 U3 brændstoffer såsom destillerede brændstoffer eller lave svovlbrændstoffer. En anden mulighed er at anvende fremgangsmåder til bekæmpelse af udledningen af SOx såsom vådskrubberteknologier, som typisk anvendes ombord på skibe, ved anvendelse af enten havvand eller en kombination af ferskvand og Do alkaliske midler såsom NaOH. Et andet alternativ er tørskrubberteknologier ved anvendelse af granulater af hydreret kalk lime (Ca(OH),) eller keramikmembraner.

Det er velkendt i dag inden for den maritime industri at anvende Exhaust Gas Cleaning (EGC) med henblik på at reducere SOx i udstødningen fra en skibsmotor.

En velkendt vadskrubber af EGC-typen er en sakaldt skrubber med lukket sløjfe, som anvender cirkulerende ferskvand i kombination med et alkalisk middel såsom natriumhydroxid (NaOH) eller natriumcarbonat (Na,CO3) for at udvaske svovloxider og sodpartikler fra udstødningsgassen. For at — kontrollere kvaliteten af det cirkulerende ferskvand, kan en lille mængde deraf periodisk eller kontinuerligt udskiftes med rent ferskvand og enten opbevares på skibet eller udledes over bord efter rensning.

Skønt det er skrubbere af den ovenfor nævnte type, der normalt anvendes, hersker der fortsat adskillige uløste eller problematiske forhold.

Vandforbrug i et skrubbersystem med lukket sløjfe på grund af fordampning er generelt så højt, at store mængder af ferskvand kontinuerligt skal tilsættes systemet for at holde det i balance. Desuden er vandrensning i et skrubbersystem med lukket sløjfe kritisk. Hvis vandet er for beskidt, må det ikke udledes, og det kan være vanskeligt at undgå en ophobning af sod inde i —skrubberen, hvilket eventuelt kan blokere ventiler og dyser og forårsage funktionsforstyrrelser i skrubbersystemkomponenter. Desuden er forbruget af pH-neutraliserende kemikalier såsom NaOH eller Na>CO; så stort, at det bliver dyrt at anvende skrubbersystemet.

2

DK 201900059 U3 EP 1 857 169 A1 offentliggør et ferskvandsskrubbersystem omfattende en to-sektions-skrubber, hvor den første sektion er beregnet til svovlfjernelse, hvorimod den anden sektion er beregnet til kondensering.

En anden velkendt vådskrubber af EGC-typen er den såkaldte skrubber med åben sløjfe, som anvender den naturlige alkalinitet af havvand til udvaskning af svovloxider og sodpartikler fra udstødningsgassen. Der føres så havvand fra havet gennem skrubberen til absorbering af SOx og partikelformet stof i havvandet, før det udledes direkte tilbage i havet.

Skønt disse skrubbere med åben sløjfe normalt anvendes, eksisterer der fortsat nogle problematiske miljøforhold. Som et eksempel kan det partikelformede stof, der absorberes i havvandet, der udledes fra skrubberen, forvolde skade på det lokale miljø.

Der findes nogle få muligheder for at løse dette problem. I et kendt system pumpes havvandet før udledning gennem hydrocykloner for at fjerne forurenende stoffer. Ulempen ved dette system er, at det både er meget stort, og at det kræver stor mængde af energi for at anvende pumperne.

OFFENTLIGGØRELSE AF FREMBRINGELSEN Et formål med den foreliggende frembringelse er at tilvejebringe en — mulighed for maritim udstødningsgasrensning ved hjælp af havvand med en reduceret turbiditet, dvs. en reduceret mængde af partikelformet stof i havvandet, der skal udledes, sammenlignet med kendt teknik.

Et rensesystem såvel som en anvendelse af et sådant rensesystem for at opfylde det ovennævnte formål er defineret i de vedlagte krav og redegjort for —idetnedenstående.

Rensesystemet ifølge frembringelsen er indrettet til reduktion af SOx og partikelformet stof i udstødningsgasser fra en maritim forbrændingsmotor, brænder eller kedel. Rensesystemet omfatter en lukket første skrubberprocessløjfe, en vandrenseenhed og en åben anden 3

DK 201900059 U3 skrubberprocessløjfe. Den første skrubberprocessløjfe omfatter en første skrubbersektion og en cirkulationspumpe, som er indrettet til at recirkulere havvand i den første skrubberprocessløjfe og gennem den første skrubbersektion. Et første indløb af den første skrubbersektion kan forbindes med den maritime forbrændingsmotor, brænder eller kedel for at tillade indføring af udstødningsgasser i den første skrubbersektion og muliggøre kontakt mellem udstødningsgasserne og havvandet, der recirkulerer gennem den første skrubbersektion, til absorbering af partikelformet stof i det recirkulerende havvand for at opnå delvist rensede og kølede — udstødningsgasser. Den første skrubberprocessløjfe kan forbindes med en første havvandsforsyning for at tillade en strømning af havvand til den første skrubberprocessløjfe. Et indløb af vandrenseenheden kommunikerer med den første skrubberprocessløjfe for at tillade en strømning af havvand fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden til rensning før udledning. Den — anden skrubberprocessløjfe kan forbindes med en anden havvandsforsyning. Den anden skrubberprocessløjfe omfatter en anden skrubbersektion og en fødepumpe, som er indrettet til at føre havvand fra den anden havvandsforsyning i den anden skrubberprocessløjfe og gennem den anden skrubbersektion. Et udløb af den anden skrubbersektion er indrettet til — udledning af havvand fra den anden skrubbersektion. Rensesystemet omfatter endvidere en kommunikation mellem den første og den anden skrubbersektion. Kommunikationen tillader overførsel af de delvist rensede og kølede udstødningsgasser fra den første skrubbersektion til den anden skrubbersektion og muliggør kontakt mellem de delvist rensede og kølede udstødningsgasser og havvandet ført gennem den anden skrubbersektion til absorbering af SOx i havvandet ført gennem den anden skrubbersektion for at opnå yderligere rensede udstødningsgasser.

Den første skrubberprocessløjfe er lukket, hvilket betyder, at et indløb af den første skrubbersektion er direkte eller indirekte forbundet med et udløb af den første skrubbersektion for at tillade havvandsrecirkulation gennem den 4

DK 201900059 U3 første skrubbersektion. Derimod er den anden skrubberprocessløjfe åben, hvilket betyder, at den er indrettet til at føre havvand gennem den anden skrubbersektion kun én gang før udledning af havvand, hvilket ikke kræver nogen indløbs-udløbs-forbindelse.

Rensesystemet ifølge frembringelsen har således to skrubberprocessløjfer, som hver omfatter en respektiv skrubbersektion. Udstødningsgassen vil først blive ført gennem den første skrubbersektion og derefter gennem den anden skrubbersektion. Størstedelen af det partikelformede stof, som er indeholdt i udstødningsgassen, vil blive absorberet iden første skrubbersektion, dvs. i havvandet, der recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe. Havvandet i den første skrubberprocessløjfe recirkuleres gennem den første skrubbersektion flere gange, hvilket således vil omdanne det recirkulerende havvand til en tung sod- og olie-kontamineret sort væske. Eftersom rensesystemet omfatter en vandrenseenhed, er det muligt at rense beskidt havvand, som er tømt fra den første skrubberprocessløjfe. Udstødningsgassen har typisk et højt niveau af SO. Derfor vil pH'en af havvandet, som recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe, typisk falde til en værdi under 3. Havvand, som har en sådan lav pH, absorberer i det væsentlige ingen SO,, hvilket gør den første skrubberprocessløjfe primært dedikeret til — fjernelse af partikelformet stof fra udstødningsgassen.

Desuden er udstødningsgassens temperatur typisk høj. Havvandet, der recirkulerer gennem den første skrubbersektion, vil derfor blive opvarmet, hvilket resulterer i vandfordampning og således øgede koncentrationer af sod, olie og salte i havvandet, der recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe.

Eftersom den første skrubberprocessløjfe kan forbindes med en første havvandsforsyning, er der mulighed for efterfyldning af havvand for at kompensere for det fordampede vand såvel som det beskidte havvand, som er tømt til rensning i vandrenseenheden.

Den anden skrubberprocessløjfe vil på grund af den første processløjfe være i det væsentlige fri for sod- og oliepartikler, dvs. have en lav turbiditet, 5

DK 201900059 U3 hvilket gør det muligt at anvende havvandet, der føres gennem den anden skrubbersektion, for at udvaske SO, indeholdt i udstødningsgassen uden at være bekymret for uønsket sod- og olieabsorption i havvandet, som ville resultere i øget turbiditet i havvandet, der skal udledes fra den anden — skrubbersektion.

En fordel ved rensesystemet ifølge frembringelsen er, at strømningen af havvand, der skal renses i vandrenseenheden, kan være relativt lille sammenlignet med en samlet havvandsstrømning ind i rensesystemet, men det vil dog stadig indeholde størstedelen af det partikelformede stof fra — udstødningsgassen. Som konsekvens heraf vil det være meget nemmere at konstruere en effektiv og kompakt vandrenseenhed.

Rensesystemet kan desuden omfatte et blandingskammer. Et andet indløb af blandingskammeret kan kommunikere med udløbet af den anden skrubbersektion for at tillade en strømning af havvand fra den anden — skrubbersektion til blandingskammeret. Desuden kan et første indløb af blandingskammeret kommunikere med et første udløb af vandrenseenheden for at tillade en strømning af renset havvand fra vandrenseenheden til blandingskammeret. Blandingskammeret kan endvidere omfatte et udløb til udledning af en blanding af det rensede vand og havvandet fra den anden — skrubbersektion.

Koncentrationen af partikelformet stof i havvandet, som forlader vandrenseenheden, kan variere over tid. For eksempel kan koncentrationen være højere i forbindelse med unormal vandrenseenhedsdrift såsom under opstart, standsnings- eller selvrensesekvenser. Tilvejebringelsen af blandingskammeret og derved muligheden for at blande havvandet fra vandrenseenheden med havvandet med lav turbiditet fra den anden skrubbersektion før udledning, gør det muligt at holde turbiditetsværdien af havvandet, der udledes fra rensesystemet, så lav og jævn som mulig.

Rensesystemet kan være på en sådan måde, at den første — skrubberprocessløjfe yderligere omfatter en cirkulationstank, som er indrettet til 6

DK 201900059 U3 at indeholde havvandet, der recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe.

Et indløb af cirkulationstanken kan kommunikere med et udløb af den første skrubbersektion for at tillade en strømning af havvand fra den første skrubbersektion til cirkulationstanken.

Et første udløb af cirkulationstanken kan kommunikere med et andet indløb af den første skrubbersektion for at tillade en strømning af havvand fra cirkulationstanken til den første skrubbersektion.

Cirkulationstanken kan være konfigureret til at rumme havvandet, der skal recirkuleres i den første skrubberprocessløjfe under standsningen af rensesystemet.

Cirkulationstanken kan endvidere være indrettet til at fungere som en settlingstank for havvandet, før dette tilføres vandrenseenheden.

Rensesystemet kan endvidere omfatte en første varmeveksler, som er anbragt mellem den første skrubberprocessløjfe og vandrenseenheden og indrettet til køling af havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden.

Den første varmeveksler kan være — indrettet til at holde en temperatur af havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden, i området fra 0 — 50 °C og fortrinsvis 5 - 35°C.

Havvandets kloridindhold er relativt højt, hvilket gør havvand, især varmt havvand, korrosivt.

Ved køling af havvandet reduceres dets korrosion, som til gengæld reducerer den korrosive slitage af metaler, der anvendes i vandrenseenheden og rørforbindelsen, som er forbundet dermed.

Rensesystemet kan endvidere omfatte en kemisk doseringsenhed, som er anbragt mellem den første skrubberprocessløjfe og vandrenseenheden.

Den kemiske doseringsenhed kan være indrettet til at tilsætte et alkalisk kemikalie til havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden.

Den kemiske doseringsenhed kan være indrettet til at holde en pH-værdi af havvandet, som strømmer fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden, i området fra 3 — 10 og fortrinsvis 6 - 8. 7

DK 201900059 U3 Som nævnt ovenfor vil havvandet, der recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe, have en lav pH grundet det høje niveau af SO, i udstødningsgassen. En lav pH gør havvandet mere korrosivt. Desuden er rensningen af havvandet nemmere, når det har en pH tæt på 7 end en lav pH på grund af den isoelektriske ladning af sod-/oliepartiklerne. Fordelen ved justering af havvandets pH, efter at det har forladt den første skrubberprocessløjfe, er, at havvandet så ikke længere kan absorbere SOx fra udstødningsgassen, hvilket muliggør en betydelig begrænsning af det alkaliske kemiske forbrug. Som et resultat kan det alkaliske kemiske forbrug være mindre end 10 % af det af et konventionelt skrubbersystem med lukket sløjfe.

Rensesystemet kan være sådan, at den første skrubberprocessløjfe endvidere omfatter en anden varmeveksler, som er indrettet til at køle havvandet, der recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe. Den anden varmeveksler kan være indrettet til at holde en temperatur af havvandet, der skal optages af den første skrubbersektion, i området fra 0 — 50 °C og fortrinsvis 5 - 35 °C.

Når temperaturen af havvandet, der recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe, reduceres, vil fordampningen i den første skrubbersektion blive reduceret, som til gengæld vil tillade en øget mængde af > havvandsrecirkulationer og således reducere den nødvendige strømning af havvand fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden. Man skal gøre sig klart, at den koldeste mulige temperatur inden for områderne ovenfor vil give den bedste ydelse.

Rensesystemet kan endvidere omfatte en kommunikation mellem den —D anden skrubberprocessløjfe og den første skrubberprocessløjfe, som er indrettet til at føre havvand fra den anden skrubberprocessløjfe til den første skrubberprocessløjfe. Den første havvandsforsyning og den anden havvandsforsyning vil følgelig være en og samme havvandsforsyning, som gør rensesystemet mindre komplekst.

8

DK 201900059 U3 Rensesystemet kan ydermere vaere sadan, at kommunikationen mellem den første og den anden skrubbersektion omfatter en demister, som er indrettet til at tillade passagen af gas fra den første skrubbersektion til den anden skrubbersektion, mens væsker tilbageholdes i den første — skrubbersektion.

Væskerne er kondenseringsvand fra udstødnings- og/eller havvandsdråberne udtrukket med udstødningsgassen, hvor sidstnævnte endvidere begrænser sod- og oliebelastningen i den anden skrubbersektion.

En fremgangsmåde beskrevet heri er til reduktion af SOx og — partikelformet stof i udstødningsgasser fra en maritim forbrændingsmotor, brænder eller kedel. Fremgangsmåde omfatter de følgende trin (som ikke behøver at blive udført i den nedenstående rækkefølge, og hvoraf nogle kan udføres samtidigt): at recirkulere havvand i en lukket første skrubberprocessløjfe og gennem en første skrubbersektion omfattet i den første skrubberprocessløjfe, at føre udstødningsgasser fra den maritime forbrændingsmotor, brænder eller kedel ind i den første skrubbersektion for at muliggøre kontakt mellem udstødningsgasserne og havvandet, der recirkulerer gennem den første skrubbersektion til absorbering af partikelformet stof i det recirkulerende > havvand for at opnå delvist rensede og kølede udstødningsgasser, at føre fra en første havvandsforsyning en strømning af havvand til den første skrubberprocessløjfe, at føre en strømning af havvand fra den første skrubberprocessløjfe til en vandrenseenhed til rensning før udledning, at føre havvand fra en anden havvandsforsyning i en åben anden skrubberprocessløjfe og gennem en anden skrubbersektion omfattet i den anden skrubberprocessløjfe, at udlede havvand fra den anden skrubbersektion og at overføre de delvist rensede og kølede udstødningsgasser fra den første skrubbersektion til den anden skrubbersektion for at muliggøre kontakt 9

DK 201900059 U3 mellem de delvist rensede og kølede udstødningsgasser og havvandet ført gennem den anden skrubbersektion til absorbering af SOx i havvandet ført gennem den anden skrubbersektion for at opnå yderligere rensede udstødningsgasser.

Fremgangsmåden kan omfatte recirkulering af havvandet gennem den første skrubbersektion mellem 2 og 40 gange, og fortrinsvis 10-20 gange, før det føres til vandrenseenheden, for at begrænse strømningen til vandrenseenheden til mindre end 5 % af en samlet havvandsstrømning gennem den første og anden skrubbersektion.

Fremgangsmåden kan omfatte tilførsel af en strømning af havvand fra den anden skrubbersektion til et blandingskammer, tilførsel af en strømning af renset havvand fra vandrenseenheden til blandingskammeret og udledning af en blanding af det rensede vand og havvandet fra den anden skrubbersektion.

Fremgangsmåden kan omfatte tilførsel af havvand fra den anden — skrubberprocessløjfe, opstrøms eller nedstrøms af den anden skrubbersektion, til den første skrubberprocessløjfe, den første havvandsforsyning og den anden havvandsforsyning, som er en og samme havvandsforsyning.

Fremgangsmåden kan omfatte køling af havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden, til en temperatur i > området fra 0 — 50 °C og fortrinsvis 5 - 35 °C.

Fremgangsmåden kan omfatte at forsyne havvandet af den første skrubberprocessløjfe med et alkalisk kemikalie, således at havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden, har en pH i området fra 3 — 10 og fortrinsvis 6 - 8.

Fremgangsmåden kan omfatte køling af havvandet, der recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe, således at havvandet, der skal optages af den første skrubbersektion, holdes ved en temperatur på 0 — 50 °C og fortrinsvis 5 - 35 °C.

Fremgangsmaden er baseret pa et rensesystem, som har en i det væsentlige samme udformning som rensesystemet, som der i det ovenstående 10

DK 201900059 U3 er redegjort for, således at der henvises til de ovennævnte afsnit og for at undgå unødvendig gentagelse, idet de samme fordele tilbydes af de forskellige udførelsesformer.

Anvendelsen ifølge frembringelsen angår anvendelsen af det ovennævnte rensesystem ombord på et skib med henblik på reduktion af SOx og partikelformet stof i udstødningsgasser fra den maritime forbrændingsmotor, brænder eller kedel. De ovenfor redegjorte fordele med forskellige udførelsesformer af rensesystemet ifølge frembringelsen kan naturligvis overføres til fremgangsmåden ifølge frembringelsen og anvendelsen ifølge frembringelsen. Andre fordele, formål, træk og aspekter af frembringelsen vil dog fremgå af den følgende detaljerede beskrivelse såvel som fra tegningen.

KORT BESKRIVELSE AF TEGNINGEN Frembringelsen vil nu blive beskrevet mere detaljeret under henvisning til den vedlagte skematiske tegning, hvor fig. 1 viser skematisk et rensesystem ifølge frembringelsen.

DETALJERET BESKRIVELSE AF UDFØRELSESFORMER Fig. 1 viser et rensesystem 0. Rensesystemet anvendes ombord på et skib til rensning af udstødningsgasser fra en forbrændingsmotor 2. Især er rensesystemet 0 indrettet til at fjerne partikelformet stof såsom sod- og oliepartikler og syregasser såsom SOx fra udstødningsgasserne ved skylning af udstødningsgasserne med havvand. Som der vil blive gjort rede for nedenfor, fjernes det partikelformede stof fra udstødningsgasserne, ved at det opløses i havvandet, som derefter separeres fra udstødningsgasserne. Ydermere fjernes SOx fra udstødningsgasserne ved skylning med endnu mere havvand, i hvilken proces havvandets naturlige alkalinitet bruges til at absorbere SOx fra udstødningsgasserne og binde det i havvandet. 11

DK 201900059 U3 Rensesystemet O omfatter en lukket første skrubberprocessløjfe 4, en åben anden skrubberprocessløjfe 6 og en vandrenseenhed (WCU) 8 i form af en separator til rensning af en del af havvandet, før det udledes.

Rensesystemet 0 skal betragtes som et kombineret havvandsskrubbersystem med åben/lukket sløjfe.

Det bruges i forbindelse med havvand med en kontinuerlig forsyning af nyt havvand.

Man skal gøre sig klart, at havvandet, der anvendes i den første skrubberprocessløjfe, anvendes mere end en gang, før det udskiftes med frisk havvand, hvilket ikke er tilfældet for havvandet, der anvendes i den anden skrubberprocessløjfe, som kun anvendes en gang, før det udskiftes.

Den første skrubberprocessløjfe 4 omfatter en første skrubbersektion 10 af en skrubber 11, en cirkulationstank 12, som er indrettet til at rumme havvand, en cirkulationspumpe 14 og en anden varmeveksler 16. Et første indløb 18 af den første skrubbersektion 10 er forbundet med forbrændingsmotoren 2 for at modtage udstødningsgasser derfra.

Et udløb 20 af den første skrubbersektion 10 er ydermere forbundet med et indløb 22 af cirkulationstanken 12, og et første udløb 30 af cirkulationstanken 12 er forbundet med et andet indløb 32 af den første skrubbersektion.

Cirkulationspumpen 14 er anbragt mellem cirkulationstanken og den anden varmeveksler 16, som til gengæld er anbragt mellem den første skrubbersektion og cirkulationspumpen.

Cirkulationspumpen 14 er indrettet til at recirkulere havvand i den første skrubberprocessløjfe 4 og således gennem den første skrubbersektion 10. Den anden skrubberprocessløjfe 6 omfatter en anden skrubbersektion 34 af skrubberen 11, en fødepumpe 36 og en indløbsvandanalyseindretning 38. Et indløb 40 af den anden skrubbersektion er forbundet med en havvandsforsyning 42 i form af havet, og et udløb 44 af den anden skrubbersektion er indrettet til udledning af havvand.

Fødepumpen 36 er anbragt mellem havvandsforsyningen 42 og indløbsvandanalyseindretningen 38, som til gengæld er anbragt mellem den anden skrubbersektion 34 og 12

DK 201900059 U3 fødepumpen 36. Fødepumpen 36 er indrettet til at føre havvand fra havet i den anden skrubberprocessløjfe 6 og således gennem den anden skrubbersektion

34. Rensesystemet 0 omfatter en kommunikation 60, f.eks. i form af et rør, mellem den første og anden skrubberprocessløjfe, og et vandfilter 62, som er Do anbragt i kommunikationen 60. Fødepumpen 36 er indrettet til at føre havvand fra havet ligeledes til den første skrubberprocessløjfe 4 via kommunikationen 60 og vandfilteret 62. Havvandet, der føres ind i rensesystemet O fra havet, udsættes for en vandkvalitetskontrol af indløbsvandanalyseindretningen 38.

Et andet udløb 46 af cirkulationstanken 12 er forbundet med et indløb 48 af WCU'en 8. Rensesystemet 0 omfatter endvidere en første varmeveksler 50 og en kemisk doseringsenhed 52 til levering af alkalisk middel til havvandet, der skal renses af WCU'en 8. Den første varmeveksler 50 er anbragt mellem cirkulationstanken 12 og den kemiske doseringsenhed 52, som til gengæld er anbragt mellem den første varmeveksler og WCU'en 8.

Rensesystemet 0 omfatter ydermere et blandingskammer 54, en udløbsvandanalyseindretning 56, som er anbragt nedstrøms af blandingskammeret, en slamtank 58 og en kommunikation 59, som forbinder den første og anden skrubbersektion 10 og 34. Et første udløb 64 af WCU'en 8 er forbundet med slamtanken 58, mens et andet udløb 66 af WCU'en er forbundet med et første indløb 68 af blandingskammeret 54. Udløbet 44 af den anden skrubbersektion 34 er endvidere forbundet med et andet indløb 70 af blandingskammeret 54. Et udløb 72 af blandingskammeret er indrettet til udledning i havet.

Komponenterne af rensesystemet 0 er forbundet og kommunikerer med hinanden via en egnet rørforbindelse.

Derefter vil driften af rensesystemet og således fremgangsmåden ifølge frembringelsen til rensning af udstødningsgas fra motoren 2 blive beskrevet yderligere.

Varm og beskidt udstødningsgas, som har en temperatur på ca. 180- 350 °C, føres fra motoren 2 gennem den første skrubbersektion 10. Havvandet, 13

DK 201900059 U3 der leveres til den første skrubbersektion 10, fordeles inde i denne via en flerhed af dyser (ikke vist). Inde i den første skrubbersektion kommer udstødningsgassen i kontakt med havvandet, der cirkulerer i den første skrubberprocessløjfe 4. Når havvandet møder den varme udstødningsgas, er havvandet i stor udstrækning fordampet til vand, mens udstødningsgassens temperatur samtidig er reduceret. Man skal gøre sig klart, at fordampningen ikke må være komplet, som kan sikres med en tilstrækkelig vandstrømning i den første skrubberprocessløjfe. Som et eksempel kunne en fordampningsgrad være således, at mindst 80-90 % af havvandet, som er optaget i den første — skrubbersektion, ikke er fordampet, men forbliver i flydende form. Det meste af olien, soden og andet partikelformet stof, der er indeholdt i udstødningsgassen, bliver desuden, når havvandet møder udstødningsgassen, absorberet i det cirkulerende havvand, som bliver mere og mere beskidt, dvs. kontamineret med bl.a. sod og olie. Den første skrubbersektion 10 skal således betragtes som et — sod- og olieskrubningstrin. For at holde niveauerne af salte, sod, olie og andet partikelformet stof i havvandet, stabile recirkuleres havvandet mellem 10 og 20 gange gennem den første skrubberprocessløjfe før udledning via cirkulationstanken 12 til WCU'en 8 til rensning og slutudledning. For eksempel bør en salinitetsgrad ikke være mere end 20 %, og den samlede mængde af > suspenderede faststoffer bør ikke være mere end 5 % i det recirkulerende havvand.

Udledningen til WCU'en 8 kan foregå på en kontinuerlig eller diskontinuerlig måde. For at kompensere for det udledte havvand, men også vand, der er fordampet i den første skrubberprocessløjfe, bliver den første —skrubberprocessløjfe efterfyldt med frisk havvand. Efterfyldningen foretages gennem kommunikationen 60 som nævnt ovenfor. På grund af udstødningsgassens høje SOx-indhold vil det recirkulerende havvand have en pH-værdi under 4. Som en konsekvens af den lave pH vil SOx- absorptionen fra udstødningsgassen i den første skrubbersektion blive holdt på et minimum.

— Især mindre end 10 % af det samlede til rådighed stående SOx i 14

DK 201900059 U3 udstødningsgassen vil blive absorberet af havvandet, der recirkulerer i den første processkrubbersløjfe.

Den anden varmeveksler 16, som anvender havvand, der er tilvejebragt via en (ikke vist) rørforbindelse i skibsskroget som et kølemiddel, køler havvandet, der cirkulerer i den første skrubberprocessløjfe 4, til en temperatur på 5-35 °C for at reducere fordampningen i den første skrubbersektion 10 og således havvandsefterfyldningsbehovet. Hvis den anden varmeveksler 16 ikke havde været til stede, ville havvandet, som recirkuleres i den første skrubberprocessløjfe, have haft en balanceret temperatur på 40-70°C som et resultat af varmevekslingen med udstødningsgassen inde i den første skrubbersektion.

Den første varmeveksler 50, som også anvender havvand, der er tilvejebragt via en (ikke vist) rørforbindelse i skibsskroget som et kølemiddel, køler det beskidte havvand, der udledes fra den første skrubberprocessløjfe 4, til en temperatur på 5-35", før det kommer ind i WCU'en, for at reducere dets korrosion. Den kemiske doseringsenhed 52 leverer endvidere et alkalisk middel i form af NaOH til havvandet, før det kommer ind i WCU'en, for at øge dets pH til en værdi på 6-8. Dette er for at forbedre renseeffektiviteten af WCU'en og for yderligere at reducere havvandets korrosion.

WCU'en 8 opdeler det beskidte havvand i en første slamfraktion, der indeholder sod, olie og andet partikelformet stof, og en anden fraktion, der indeholder det resterende vand, dvs. renset havvand. Slammen, der frembringes af WCU'en, opsamles i slamtanken 58 med henblik på senere kontrolleret udledning såsom ved stop i en havn. Det resterende vand føres til blandingskammeret 54.

Efter at have været blevet kølet og delvist renset i den første skrubbersektion 10 føres udstødningsgassen via kommunikationen 59 gennem den anden skrubbersektion 34. Kommunikationen kan indeholde en demister, som tillader passagen af gas, mens sod- og oliekontamineret vand — tilbageholdes i den første skrubbersektion. Havvandet, som leveres til den 15

DK 201900059 U3 anden skrubbersektion 34, fordeles inde i denne via en flerhed af dyser (ikke vist). Inde i den anden skrubbersektion kommer den delvist rensede udstødningsgas i kontakt med havvandet, der føres gennem den anden skrubberprocessløjfe 6. På grund af havvandets naturlige alkalinitet, reagerer SOx, som er indeholdt i udstødningsgassen, med havvandet og absorberes deri i form af sulfater og sulfitter. Den anden skrubbersektion 34 skal således betragtes som et SOx-skrubningstrin. Havvandet udledes derefter fra den anden skrubbersektion 34 via udløbet 44 og føres til blandingskammeret 54.

I blandingskammeret 54 blandes det resterende vand fra WCU'en 8 med havvandet, der udledes fra den anden skrubbersektion 34, for at danne en blanding, som fra blandingskammeret 54 ledes ud i havet. Før udledning i havet udsættes blandingen for en vandkvalitetskontrol af udløbsvandanalyseindretningen 56. Kvaliteten af blandingshavvandet sammenlignes med kvaliteten af havvandet, der føres ind i rensesystemet O, som ovenfor nævnt blev kontrolleret ved hjælp af indløbsvandanalyseindretningen 38, for at verificere, at blandingskvaliteten opfylder lovmæssige udledningskriterier, hvad f.eks. angår maksimumsniveauer af polyaromatiske olier, suspenderede faststoffer og surhed, også kendt som PAH, pH og turbiditet.

Efter at have været blevet yderligere renset i den anden skrubbersektion 34 forlader udstødningsgassen rensesystemet O gennem et udstødningsgasudløb 74 efter at have passeret gennem en demister 76, som tillader gas at passere, men tilbageholder væsker inde i den anden skrubbersektion. Sådanne væsker er enten havvand eller kondenserede vanddråber fra den fugtige udstødningsgas.

For at give én ide om havvandsstrømningerne inde i den første og anden skrubberprocessløjfe 4 og 6 er det følgende ikke-bindende eksempel vist. Eksemplet er baseret på computerlavede simuleringer.

16

DK 201900059 U3 Under driften af en 12 MW-motor er den cirkulerende havvandsstrømning i den første skrubberprocessløjfe 120 m3/h, mens havvandsstrømningen gennem den anden skrubberprocessløjfe er 540m?/h.

Med en indløbstemperatur af udstødningsgasserne på 350 °C vil temperaturen af havvandet, der cirkulerer i den første skrubberprocessløjfe, stabilisere sig ved 60 °C (ingen varmeveksler til stede i den første skrubberprocessløjfe), som har en fordampningsrate på 5m?/h. Udluftning til vandrenseenheden (20) er blevet indstillet til 6 m/h, som giver en efterfyldningsrate af havvand i den første skrubberprocessløjfe på 11 m?/h, den totale havvandsstremning vil således være 551m”/h. Havvandet i den første skrubberprocessløjfe vil således opleve et gennemsnit på 20 recirkulationer, før det udledes. Med en oprindelig salinitet på 3,5 % i det indkommende havvand vil havvandet, der cirkulerer i den første skrubberprocessløjfe, ende op med en salinitet på 6 % og en pH på 2. Forbruget af NaOH til neutralisering af havvandet, der udledes fra den første skrubberprocessløjfe, før det føres til WCU'en, er blevet beregnet til 2 kg/h, hvilket svarer til ca. 1 % af forbruget af en sammenlignelig konventionel skrubber med lukket sløjfe.

Den store fordel ved rensesystemet O ifølge frembringelsen er, at det kan reducere den samlede turbiditet af udledningsvandet sammenlignet med et konventionelt system med åben sløjfe uden rensning af udledningsvand.

En anden fordel ved rensesystemet 0, når det sammenlignes med en konventionel skrubber med åben sløjfe med fuld rensning af udledningsvand, er, at det kan reducere vandstrømningen gennem vandrenseenheden til mindre end 5 % af den samlede havvandsstrømning ind i skrubberen, ved at de samme fordele bibeholdes.

En yderligere fordel ved rensesystemet 0, når det sammenlignes med en konventionel skrubber med lukket sløjfe med fuld udledningsvandrensning, er imidlertid, at det kan reducere forbruget af alkaliske kemikalier til mindre end 5 % af det af det sammenlignelige system med lukket sløjfe, ved at de samme — muligheder for vandrensning bibeholdes. 17

DK 201900059 U3 Frembringelsen er ikke begrænset til udførelsesformer, der er beskrevet ovenfor og vist på tegningerne, men kan suppleres og modificeres på en hvilken som helst måde inden for rammerne af frembringelsen som defineret af de vedlagte krav.

I en udførelsesform kan der anbringes en anordning til levering af en (ikke vist) koagulant i en position mellem den første skrubberprocessløjfe 4 og WCU'en 8. Koagulanten, typisk i form af en trivalent metalion såsom aluminiumoxid eller jern, kan anvendes til forbedring af WCU'ens funktion, ved at koagulanten danner kemiske forbindelser, hvor det partikelformede stof er forbundet med metalsalte. Sådanne kemiske forbindelser er større og nemmere at separere af vandrenseenheden end “frit” partikelformet stof.

Rensesystemet 0, som er vist i figuren, omfatter vandfilteret 62 til fjernelse af partikelformet stof i havvandet, der føres til den første skrubberprocessløjfe, for at reducere slamvolumenen frembragt af WCU'en. En — alternativ udførelsesform af rensesystemet kan mangle et sådant vandfilter.

I rensesystemet O, som er vist i figuren, blandes det resterende vand fra WCU'en og havvandet, der udledes fra de anden skrubberprocessløjfer, før yderligere udledning i havet. Et rensesystem ifølge en alternativ udførelsesform kan mangle blandingskammeret 54 og følgelig det resterende vand fra WCU'en og havvandet, der udledes fra den anden skrubberproces, kan separat udledes i havet, eventuelt efter kvalitetsmålinger for at sikre, at de gældende lovbestemmelser om udledning overholdes.

I rensesystemet 0, som er vist i figuren, er den første og anden skrubberprocessløjfe forbundet for at muliggøre tilførsel af havvand til den første skrubberprocessløjfe fra den anden skrubberprocessløjfe, hvor havvandet, der tilføres den første og anden processløjfe, leveres fra en og samme havvandsforsyning. Ifølge alternative udførelsesformer af rensesystemet ifølge frembringelsen kan den første og anden skrubberprocessløjfe kan separeres komplet, og de kan forsynes med havvand fra separate havvandsforsyninger.

18

DK 201900059 U3 Kommunikationen mellem den første og anden skrubberprocessløjfe behøver ikke at udvides som vist i figuren. Ifølge en alternativ udførelsesform udvider kommunikationen sig til den første skrubberprocessløjfe fra den anden skrubberprocessløjfe fra mellem udløbet 44 af den anden skrubbersektion 34 og blandingskammeret 54.

I stedet for at være en separator kan WCU omfatte en hydrocyklon, et membranfilter eller en kombination deraf.

Den første og anden varmeveksler, som er beskrevet ovenfor, kan være en hvilken som helst type af egnede varmevekslere såsom pladevarmevekslere. De kan anvende et hvilket som helst egnet kølemiddel, hvor havvand blot er ét eksempel.

Der kan tilføres andre alkaliske midler end NaOH, f.eks. Na>CO3, ved hjælp af den kemiske doseringsenhed 52, som i alternative udførelsesformer kan være anbragt anderledes end vist i figuren, f.eks. mellem den første — varmeveksler og cirkulationstanken.

Rensesystemet ifølge frembringelsen behøver ikke at omfatte en cirkulationstank.

19

Claims (12)

DK 201900059 U3 BRUGSMODELKRAV

1. Rensesystem (0) til reduktion af SOx og partikelformet stof i udstødningsgasser fra en maritim forbrændingsmotor (2), brænder eller kedel, hvilket rensesystem omfatter: en lukket første skrubberprocessløjfe (4) omfattende en første skrubbersektion (10) og en cirkulationspumpe (14), som er indrettet til at recirkulere havvand i den første skrubberprocessløjfe og gennem den første skrubbersektion, et første indløb (18) af den første skrubbersektion, som kan forbindes med den maritime forbrændingsmotor, brænder eller kedel for at tillade indføring af udstødningsgasser i den første skrubbersektion og muliggøre kontakt mellem udstødningsgasserne og havvandet, der recirkulerer gennem den første skrubbersektion til absorbering af partikelformet stof i det recirkulerende havvand for at opnå delvist rensede og kølede udstødningsgasser, hvor den første skrubberprocessløjfe kan forbindes med en første havvandsforsyning (42) for at tillade en strømning af havvand til den første skrubberprocessløjfe, en vandrenseenhed (8), et indløb (48) af vandrenseenheden, som kommunikerer med den første skrubberprocessløjfe for at tillade en strømning af havvand fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden til rensning før udledning, en åben anden skrubberprocessløjfe (6), som kan forbindes med en anden havvandsforsyning (42) og omfatter en anden skrubbersektion (34) og en fødepumpe (36), som er indrettet til at levere havvand fra den anden havvandsforsyning i den anden skrubberprocessløjfe og gennem den anden skrubbersektion, et udløb (44) af den anden skrubbersektion, som er indrettet til udledning af havvand fra den anden skrubbersektion, en kommunikation (59) mellem den første og den anden skrubbersektion, som tillader en overførsel af de delvist rensede og 20

DK 201900059 U3 kølede udstødningsgasser fra den første skrubbersektion til den anden skrubbersektion og muliggør kontakt mellem de delvist rensede og kølede udstødningsgasser og havvandet, der føres gennem den anden skrubbersektion til absorbering af SOx i havvandet, der føres gennem den anden skrubbersektion for at opnå yderligere rensede udstødningsgasser.

2. Rensesystem (0) ifølge krav 1, endvidere omfattende et blandingskammer (54), et andet indløb (70) af blandingskammeret, som kommunikerer med udløbet (44) af den anden skrubbersektion (34) for at tillade en strømning af havvand fra den anden skrubbersektion til blandingskammeret, og et første indløb (68) af blandingskammeret, som kommunikerer med et første udløb (66) af vandrenseenheden (8) for at tillade en strømning af renset havvand fra vandrenseenheden til blandingskammeret, hvilket blandingskammer endvidere omfatter et udløb (72) til udledning af en blanding af det rensede vand og havvandet fra den anden skrubbersektion.

3. Rensesystem (0) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor den første skrubberprocessløjfe (4) omfatter en cirkulationstank (12), som er indrettet til at indeholde havvandet, som recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe, et indløb (22) af cirkulationstanken, som kommunikerer med et udløb (20) af den første skrubbersektion (10) for at tillade en strømning af havvand fra den første skrubbersektion til cirkulationstanken, og et første udløb (30) af cirkulationstanken, som kommunikerer med et andet indløb (32) af den første skrubbersektion for at tillade en strømning af havvand fra cirkulationstanken til den første skrubbersektion.

21

DK 201900059 U3

4. Rensesystem (0) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, endvidere omfattende en første varmeveksler (50), som er anbragt mellem den første skrubberprocessløjfe (4) og vandrenseenheden (8) og indrettet til at køle havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden.

5. Rensesystem (0) ifølge krav 4, hvor den første varmeveksler (50) er indrettet til at holde en temperatur af havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe (4) til vandrenseenheden, (8) i området fra 0 — 50 °C, og fortrinsvis 5 - 35 °C.

6. Rensesystem (0) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, endvidere omfattende en kemisk doseringsenhed (52), som er anbragt mellem den første skrubberprocessløjfe (4) og vandrenseenheden (8), som er indrettet til at tilsætte et alkalisk kemikalie til havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe til vandrenseenheden.

7. Rensesystem (0) ifølge krav 6, hvor den kemiske doseringsenhed (52) er indrettet til at holde en pH-værdi af havvandet, der strømmer fra den første skrubberprocessløjfe (4) til vandrenseenheden (8), i området fra 3 — 10 og fortrinsvis 6 - 8.

8. Rensesystem (0) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor den første skrubberprocessløjfe (4) omfatter en anden varmeveksler (16), som er indrettet til at køle havvandet, der recirkulerer i den første skrubberprocessløjfe (4).

9. Rensesystem (0) ifølge krav 8, hvor den anden varmeveksler (16) er indrettet til at holde en temperatur af havvandet, der skal optages af den 22

DK 201900059 U3 første skrubbersektion (10), i området fra 0 — 50 °C og fortrinsvis 5 - 35 °C.

10. Rensesystem (0) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, endvidere omfattende en kommunikation (60) mellem den anden skrubberprocessløjfe (6) og den første skrubberprocessløjfe (4), som er indrettet til at føre havvand fra den anden skrubberprocessløjfe til den første skrubberprocessløjfe, hvor den første havvandsforsyning og den anden havvandsforsyning er en og samme havvandsforsyning (42).

11. Rensesystem (0) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor kommunikationen (59) mellem den første og den anden skrubbersektion (10, 34) omfatter en demister, som er indrettet til at tillade passagen af gas fra den første skrubbersektion til den anden skrubbersektion, mens væsker tilbageholdes i den første skrubbersektion.

12. Anvendelse af rensesystemet (0) ifølge et hvilket som helst af kravene 1-11 ombord på et skib med henblik på at reducere SOx og partikelformet stof i udstødningsgasser fra den maritime forbrændingsmotor (2), kedel eller brænder. 23