GR20230100482A

GR20230100482A - Αυτοματο συστημα εξουδετερωσης των αεριων ρυπων του θερμοκηπιου απο τις καμιναδες των πλοιων απο τις θερμοηλεκτρικες μοναδες

Info

Publication number: GR20230100482A
Application number: GR20230100482A
Authority: GR
Inventors: Νικολαος Παναγιωτη Πηττας
Original assignee: Νικολαος Παναγιωτη Πηττας
Priority date: 2023-06-15
Filing date: 2023-06-15
Publication date: 2025-01-20
Also published as: EP4477295A1

Abstract

Αυτόματο σύστημα εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων από τις καμινάδες των πλοίων με ταυτόχρονη ανάκτηση ενέργειας χαρακτηρίζεται από το ότι η μονάδα αποτελείται από τις καταδυόμενες αντλίες κατάλληλης παροχής και πίεσης που τροφοδοτούν την δεξαμενή (1) για την λειτουργία του αφαλατωτή (2) με την διαδικασία της αντιστρόφου όσμωσης και το αφαλατωμένο νερό να παροχετευτεί σε μία δεξαμενή (3) όπου θα εκχυθεί κατάλληλη ποσότητα αλκαλικού διαλύματος κατά προτίμηση NaOH με κατάλληλο pH δια μέσου μιας δοσιμετρικής αντλίας (4) που τροφοδοτείται από την δεξαμενή (5) του NaOH και στη συνέχεια θα τροφοδοτήσει αυτό το αλκαλικό διάλυμα διαμέσου αντλίας (6) με κατάλληλη πίεση και θα εκχύσει-ψεκάσει σε τρείς η περισσότερες θέσεις για τον κατιονισμό των καυσαερίων και οι οποίες είναι η πρώτη θέση κατάντη της εισόδου των καυσαερίων στα quench (7) στο σωλήνα venturi (8) που είναι η δεύτερη θέση και αποτελούν μαζί το πρώτο στάδιο επεξεργασίας-κατιονισμού της πλυντηρίδας-scrubber και στη τρίτη θέση που είναι το δεύτερο στάδιο κατιονισμού (10) Spray tower του scrubber τα μεν καυσαέρια θα εξέλθουν από τον δεύτερο πύργο (10) και θα εισέλθουν διαμέσου αεραγωγού στον πυθμένα του τρίτου πύργου (27) με υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του αμμωνίου θα αναδυθούν και παράλληλα και θα υποστούν κατιονισμό με υδροξείδιο του αμμωνίου και το διοξείδιο του άνθρακα θα καταπέσει υπό μορφή διττανθρακικής αμμωνίας η οποία μπορείνα χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα αφαιρούμενης ορισμένης ποσότητας νερού η να παροχετευτεί στον τέταρτο πύργο (30) και αφού του χορηγηθεί θερμότητα από τον θερμικό εναλλάκτη (32) η διττανθρακική αμμωνία διασπάται και η μεν αμμωνία κατόπιν κατιονισμού με απιονισμένο νερό επιστρέφει στον πυθμένα του τρίτου πύργου το δε διοξείδιο του άνθρακα συλλέγεται στην οροφή του τέταρτου πύργου (30) και συλλέγεται υγροποιώντας το, τα δε νερά της πλύσης με υδροξείδιο του νατρίου θα συλλεχθούν σε μία δεξαμενή (12), και επεξεργαζόμενα καταλλήλως διαχωρίζονται τα μεν ελαιώδη και τα σωματίδια ως stock στη δεξαμενή (13) για να παραδοθεί στο επιλεγμένο λιμάνι, τα δε νερά πλύσης οδηγούνται στον θερμικό εναλλάκτη θαλασσινού νερού/νερά πλύσης (14), και το μεν θαλασσινό νερό επιστρέφει στη θάλασσα τα δε επεξεργασμένα νερά πλύσης με μικρότερη θερμοκρασία οδηγούνται στη δεξαμενή (3) και να κλείσει με αυτόν τον τρόπο το κύκλωμα. Κάθε ώρα γίνεται πλήρης ανανέωση όλου του χρησιμοποιημένου νερού.

Description

[0001] ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

[0003] ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΞΟΥΔΕΤΕΡΩΣΗΣ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΑΠΟ ΤΙΣ ΚΑΜΙΝΑΔΕΣ ΤΩΝ ΠΛΟΙΩΝ ΑΠΟ ΤΙΣ ΘΕΡΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗ ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

[0004] Στην κατάθεση μου με δίπλωμα τρ ευρεσιτεχνίας No 20190100160 εκτίθετο ένα καινοτομικό σύστημα εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων με κατιονισμό που εξέρχονται από τις καμινάδες των πλοίων.

[0005] Με την παρούσα τροποποίηση το ανωτέρω δίπλωμα διαφοροποιείται ως προς το αρχικό στα ακόλουθα σημεία. Και διασαφηνίζεται με απολυτότητα επίσης, ότι η επινόηση αυτής της διάταξης έχει ως σκοπό την υψηλή αποτελεσματικότητα στην εξουδετέρωση των αερίων ρύπων που εξέρχονται από τις καμινάδες πλοίων ή θερμοηλεκτρικών μονάδων παραγωγής ενέργειας. Και ειδικότερα στα πλοία που πρέπει η διάταξη αυτή να καταλαμβάνει ελάχιστο όγκο, να καταναλώνει ελάχιστη ενέργεια και να χρησιμοποιεί ελάχιστο όγκο νερού. Τα υπάρχοντα συστήματα δεν ανταποκρίνονταιστις απαιτήσεις τον ΙΜΟ διότι καταλαμβάνουν μεγάλο όγκο, καταναλώνουν χιλιάδες τόνους νερού ωριαίως (εν αντιθέσει με το προτεινόμενο που καταναλίσκει 60 φορές λιγότερο) ως εκ τούτου έχουν μεγάλη κατανάλωση ενέργειας και επιπλέον έχουν χαμηλή αποτελεσματικότητα λόγω της διαφορετικής αρχής λειτουργίας σε σύγκριση με το προτεινόμενο. Και το σημαντικότερο όλων ότι δεν επιτυγχάνουν την εξουδετέρωση των αερίων ρύπων αλλά μετατρέπουν τους αέριους ρύπους σε υγρούς ρύπους απορρίπτοντας την ολότητά τους στην θάλασσα μολύνοντάς την με τα εκατομμύρια τόνους απόβλητά τους καθημερινώς.

[0006] Για την επίτευξη της μεγίστης αποτελεσματικότητοςη τροφοδοσία και ο ψεκασμός θα άρχεται με αλκαλικό διάλυμα από το τρίτο στάδιο κατιονισμού δηλαδή στο Spray tower (10) θα χορηγείται-ψεκάζεται με αντλίες που θα αντλούν από την δεξαμενή συλλογής των νερών πλύσεως που ευρίσκεται στο κάτω μέρος αυτού και τροφοδοτείται από την δεξαμενή (3) όπως απεικονίζεται στο σχήμα (1).

[0007] Και ότι αφού επέλθει υδραυλική ισορροπία η υπερχείλιση των νερών πλύσεως της δεξαμενής αυτής θα οδεύει προς την δεξαμενή συλλογής των νερών πλύσεως τον σωλήνα venturi και των quench (που ευρίσκεται εσωτερικά στο κάτω μέρος τον σώματος αυτών) όπου με αντλίες θα αντλούν και θα ψεκάζουν τα εισερχόμενα καυσαέρια και των οποίων τα νερά πλύσεως θα καταπίπτουν στην ίδια και κατόπιν υπερχείλισης θα οδεύουν προς επεξεργασία στην δεξαμενή επεξεργασίας (12).

[0008] Διασαφηνίζεται με απολυτότητα επίσης ότι η τροποποίηση του διπλώματος ευρεσιτεχνίας διαφοροποιείται ως προς το αρχικό στα κάτωθι:

[0009] Α) Ότι καταργούνται οι βαλβίδες εκτροπής και η όδευση των καυσαερίων επιτυγχάνεται με την υποπίεση που δημιουργείται από τον ανεμιστήρα (23). Η ενέργεια αυτή έχει ως αποτέλεσμα την αποτελεσματικότερη διαχρονική λειτουργία της μονάδος με αποφυγή δημιουργίας προβλημάτων back pressure στην κύρια μηχανή και αποφυγή ενδεχόμενης φραγής των βαλβίδων εκτροπής από τις επικαθήσεις αιθάλης, σωματιδίων κλπ.

[0010] Β) Να γνωστοποιηθεί ότι η υλοποίηση αυτής της καινοτομίας επετεύχθη σε πραγματική κλίμακα και ότι τα πιστοποιημένα αποτελέσματα των μετρήσεων της εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων συμβαδίζουν σχεδόν απόλυτα με αυτά των θεωρητικών δηλαδή της προσομοίωσης με το πρόγραμμα MINEQQL+ (Βλέπε πίνακα μετρήσεων, σελίδα 18).

[0011] Γ) Προστίθενται δύο επιπλέον πύργοι ο (27) και ο (30) στην μονάδα με διαφορετική λειτουργία ο καθένας απ' αυτούς και κατασκευαστικά διαφορετικούς με τους προϋπάρχοντες, ούτως ώστε να ανταποκριθούν πλήρως στη ορθή λειτουργία της μονάδος στο σύνολό της.

[0012] Η λειτουργία του τρίτου πύργου έχει ως στόχο την δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα με διάλυμα αμμωνίας(υδροξείδιο του αμμωνίου) δημιουργώντας ως επί το πλείστον διττανθρακική αμμωνία και η οποία οδεύει από τον πυθμένα, ως πρώτη επιλογή την όδευσή του προς την δεξαμενή συλλογής (33) της διττανθρακικής αμμωνίας για χρήση της ως λίπασμα μετά από αφαίρεση ορισμένης ποσότητος νερού απ ' αυτήν και ως δεύτερη επιλογή διασχίζοντας τον θερμικό εναλλάκτη (29) από τον οποίο εκχωρείται το θερμικό φορτίο από την διέλευση της αμμωνίας από τον τέταρτο πύργο (30) προς τον τρίτο πύργο (27), και να εισέλθει στον τέταρτο πύργο το υδατικό διάλυμα της διτταθρακικής αμμωνίας ήδη θερμό και να μειωθεί με αυτόν τον τρόπο η απαίτηση χορήγησης θερμότητοςαπό τα καυσαέρια διαμέσου του θερμικού εναλλάκτη (32). Η λειτουργία του τέταρτου πύργου έχει ως στόχο την θερμική διάσπαση του άλατος που προκύπτει κατά πλειονότητα της διττανθρακικής αμμωνίας στους 40°C-50°C και απελευθέρωση του διοξειδίου του άνθρακα το οποίον εξέρχεται του τέταρτου πύργου και συλλέγεται υγροποιώντας το (δεύτερη επιλογή) και της αμμωνίας η οποία επιστρέφει στον τρίτο πύργο για να συνεχίσει την δράση της.

[0013] Δ) Μεταξύ του τρίτου και του τέταρτου πύργου παρεμβάλλονται ένας θερμικός εναλλάκτης (29) η λειτουργία του οποίου συνίσταται στην απαγωγή της θερμότητος από το υδατικό διάλυμα της αμμωνίας κατά την όδευσή του από τον τέταρτο πύργο προς τον τρίτο πύργο και εκχώρησή της στη διττανθρακική αμμωνία κατά την όδευσή της από τον τρίτο πύργο(27) προς τον τέταρτο πύργο (30) δηλαδή τον πύργο αναγέννησης.

[0014] Ε) Επιπλέον υπάρχει ο θερμικός εναλλάκτης (28) ο οποίος λειτουργεί με θαλασσινό νερό και απάγει την εναπομείνουσα θερμότητα από το υδατικό διάλυμα του υδροξειδίου του αμμωνίου του τρίτου πύργου(27) που έχουν προσδώσει ακόμη τα καυσαέρια επαναπροσάγοντά στο στον ίδιο πύργο (27), αυτό με συνέπεια τη περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας, μετά την συνεχή μείωση της θερμοκρασίας που επιτυγχάνεται κατά διέλευσή τους από τον θερμικό εναλλάκτη (32) και τους υφιστάμενους διαδοχικούς κατιονισμούς κατά την διέλευσή τους από τα quench, venturi, τον πύργο Spray tower (10) και τον πύργο (27), διότι μειώνοντας την θερμότητα των καυσαερίων αυξάνειη διαλυτότητά τους σύμφωνα με τον νόμο του Henry.

[0015] Ζ) Το διάλυμα της αμμωνίας που εξέρχεται από την δεξαμενή (31) και προσάγεται στον τρίτο πύργο (27) όπου με δοσιμετρική αντλία (36) ψεκάζονται τα καυσαέρια μετά την έξοδό τους από τον Spray tower (10) και επιτυγχάνεται ο κατιονισμός στον πύργο (27) με αποκλειστικά και μόνον αυτό το διάλυμα της αμμωνίας και γίνεται η ανακύκλωση με τα προϊόντα πλύσεως ως επί το πλείστον διττανθρακική αμμωνία που καταπίπτουν στον πυθμένα.

[0016] Επισημαίνεται επίσης ότι η όδευση των προϊόντων πλύσεως στους δύο πρώτους πύργους (venturi, Spray tower) με κατιονισμό με διάλυμα NaOH είναι όπως είχε διατυπωθεί στο αρχικό δίπλωμα, ενώ η όδευση των προϊόντων πλύσεως από τον τρίτο πύργο (27) με αμμωνία είναι διαφορετική. Πρόκειται για διαφορετικά ανεξάρτητα υδραυλικά κυκλώματα όπως απεικονίζονται στο σχήμα (1).

[0017] Η) Ο ανεμιστήρας (23) μετατοπίζεται κατάντη του Spray tower (10) και τώρα στον πύργο (10) τα καυσαέρια εξέρχονται αυτού με υποπίεση, ενώ στον πύργο (27) προσέρχονται με θετική πίεση.

[0018] Θ) Ο τρόπος προσαγωγής των καυσαερίων των εξερχομένων από την οροφή του Spray tower πύργου (10) με αεραγωγό που βυθίζεται στο διάλυμα της αμμωνίας στον πυθμένα του πύργου (27) εξηγείται διεξοδικά παρακάτω.

[0019] Η χημική αντίδραση της καύσης του βαρέος μαζούτ εντός του θαλάμου καύσεως των κυλίνδρων ενός δίχρονου τετράχρονου ντηζελοκινητήρα με περιεκτικότητα θειον ίση με 3.5% είναι η ακόλουθη.

[0020] Ο χημικός τύπος τον μαζούτ είναι C<16>H<34>S<0.25>επειδή

[0021] 1mol (C<16>H<34>S<0.25>) =192+34+3 2x=226+32x εμπεριέχουν

[0022] 32 x S και στα 100 3.5 S απ' όπου προκύπτει x=0.25.

[0023] Κατά συνέπεια

[0024] C<16>H<34>S<0,25>+ 117.85/σ (0.2 1 O<2>+ 0.79Ν<2>) -> 16CO<2>+0.25 SO<2>+ 17Η<2>Ο 24.75 (1/σ -1)O<2>+93. 1/σ Ν<2>

[0025] Και επειδή η περίσσεια αέρος είναι ίση με σ=0.015 προκύπτει

[0026] C<16>H<34>S<0.25>+ 117.85/0.015 (0.210<2>+0.79Ν<2>) - 16CO<2>+0 .2550<2>

[0027] + 17Η<2>0 24.75(1/0.015 -1)0<2>+93.1/0.015 Ν<2>

[0028] και τελικά

[0029] C<16>H<34>S<0,25>+117.85/0.015 (0.21Ο<2>+0.79Ν<2>) - 16CO<2>+0.25S0<2>+ 17Η<2>0 24.75(1/0.015 -1)0<2>+93.1/0.015 Ν<2>

[0030] Επειδή η καύση στον θάλαμο καύσης στην κεφαλή τον κυλίνδρου είναι ατελής, προφανώς θα υπάρχουν και μονοξείδιο τον άνθρακα CO όπως και οξείδια του αζώτου NO στα καυσαέρια.

[0031] Στα καυσαέρια που εξέρχονται από τις καμινάδες των πλοίων εμπεριέχονται SOx , ΝΟχ καθώς και άλλοι πτητικοί υδρογονάνθρακες ως συνέπεια της καύσης.

[0032] Η συγκέντρωση των SOx στα απαέρια είναι υψηλή, επειδή η περιεκτικότης του S που εμπεριέχεται στο καύσιμο (μαζούτ - heavy fuel) φθάνει έως και 4%.

[0033] Γενικά ο καθαρισμός των απαερίων από τα SOx με απόδοση που κυμαίνεται στο 99% επιτυγχάνεται με μία διαδικασία κατιονισμού. Για να επιτευχθεί υψηλή απόδοση στον καθαρισμό η θερμοκρασία των καυσαερίων που εμπεριέχουν SOx πρέπει να είναι χαμηλή σύμφωνα με τον νόμο του Henry, διότι διαφορετικά ο βαθμός κορεσμού των σταγονιδίων θα είναι μικρός και κατά συνέπεια η αποτελεσματικότητα της κατακρήμνησης των SO<x>θα είναι μικρή .

[0034] Η δε ταχύτητά τους πρέπει να υπερβαίνει τα 104m/sec, ούτως ώστε να επιτευχθεί η πλήρης ανάμιξη-λούσιμο των αερίων με τα σταγονίδια του αλκαλικού διαλύματος ΝαΟΗ και θα κατακρημνιστούν τα SO<x>υπό μορφή θειικού και θειώδους νατρίου, το δε CO<2>αφού δημιουργήσει H<2>CO<3>θα αντιδράσει με το ΝαΟΗ και θα δώσει Na<2>CO<3>. Τα δε νιτρώδη και νιτρικά θα δώσουν νιτρώδες νάτριο και νιτρικό νάτριο.

[0035] Και αυτό διότι το μέγεθος των μορίων των απαερίων είναι τάξεις μεγέθους μικρότερο του μεγέθους των μορίων του νέφους του διαλύματος.

[0036] Και σύμφωνα με την στατιστική θερμοδυναμική η πιθανή πρόσκρουσηανάμιξη αυτών των δύο ρευστών καθίσταται περισσότερο πιθανή εάν το μέγεθος των μορίων τους κυμανθεί στο ίδιο περίπου επίπεδο.

[0037] Και για να επιτευχθεί η μείωση της τάξης μεγέθους των σταγονιδίων του αλκαλικού διαλύματος , ούτως ώστε η διαφορά να μην υπερβαίνει τις δύο τάξεις μεγέθους μεταξύ των, εκχύουμε με υψηλή πίεση που σημαίνει υψηλή ταχύτητα των σταγονιδίων, ούτως ώστε να μειωθεί στο ελάχιστο το μέγεθος των σταγονιδίων για να αυξηθεί η πιθανότητα επαφής. Οι χημικές αντιδράσεις αερίων των καυσαερίων που υλοποιούνται εντός των δύο πρώτων πύργων της μονάδος είναι οι ακόλουθες.

[0038] SO<2>(g) ½ O<2>(g) → SO<3>(g) (1)

[0039] 2NO(g) 1/20<2>(g) → NO<2>(g) (2)

[0040] NO<2>(g) H<2>O → 2HNO<3>(aq) (3)

[0041] SO<3>(g) H<2>O → H<2>SO<4>(aq) (4)

[0042] 2CO(g) O<2>(g) → 2CO<2>(g) (5)

[0043] CO<2>(g) H<2>O CO<2>(aq ) (6)

[0044] CO<2>( aq ) H<2>O → H<2>CO<3>(aq) (7)

[0045] To αποτέλεσμα των ως άνω αντιδράσεων, είναι ο σχηματισμός οξέων: ΗΝΟ<3>, H2CO3, H2SO4.

[0046] Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα SO<2>, ΝΟ<Χ>απορροφούνται ταχύτερα σε αλκαλικά διαλύματα σε σύγκριση με το C0<2>. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να προηγείται κινητικά ο σχηματισμός Na<2>SO<4>και NaNO<3>έναντι Na<2>CO<3>.

[0047] 2 NaOH(aq) H<2>SO<4>(aq) → Na<2>SO4(aq) H<2>O (8) NaOH(aq) HNO<3>( aq ) → NaNO<3>( aq ) H<2>O (9)

[0048] Τα δύο πρώτα άλατα, Na<2>SO<4>και NaNO<3>, αντιδρούν επίσης με το H<2>CO<3>(αντιδράσεις 10 και 11):

[0049] Ενώ οι αντιδράσεις της καυστικής σόδας με τα παραγόμενα οξέα είναι οι κάτωθι:

[0050] Na<2>SO<4>( aq ) H<2>CO<3>(aq) → Na<2>CO<3>( aq ) H<2>SO<4>(aq) (10) 2NaNO<3>(aq) H<2>CO<3>(aq) → Na<2>CO<3>(aq) 2HNO<3>(aq)(11) 2 NaOH (aq) H<2>CO<3>(aq) → Na<2>CO<3>(aq) 2 H<2>O (12)

[0051] Λόγω της παραγωγής Na<2>CO<3>από τις αντιδράσεις (10) και (11 ), οι οποίες είναι πολύ ταχύτερες, η αντίδραση (12) μετατοπίζεται προς τα αριστερά (αρχή Le Chatelier) με αποτέλεσμα την μικρότερη κατανάλωση NaOH, σε σύγκριση με την αναμενόμενη από τη στοιχειομετρία της αντιδράσεως.

[0052] Επιπλέον πρέπει να επισημανθεί ότι η θερμοκρασία των καυσαερίων κυμαίνεται στούς 390°C - 400°C και απαιτείται να μειωθεί η θερμοκρασία αυτή όσον το δυνατόν περισσότερο. Η πρώτη μείωση της θερμοκρασίας από τους 390°C στους 250°C περίπου υλοποιείται κατά την διέλευση των καυσαερίων από το θερμικό εναλλάκτη economizer του πλοίου (15) . Η δεύτερη μείωση της θερμοκρασίας των καυσαερίων από τους 250°C στους 50°C περίπου, υλοποιείται κατά την διέλευση των καυσαερίων από τον θερμικό εναλλάκτη (32), ούτως ώστε να αυξηθεί ο βαθμός κορεσμού δηλαδή η σύλληψη του S υπό μορφή θειικού άλατος, ανθρακικών αλάτων καθώς και νιτρικών με την διαδικασία του κατιονισμού στην οποία απαιτείται να δαπανηθεί μεγάλη ποσότητα νερού η οποία θα εξατμιστεί για να μειωθεί περαιτέρω η θερμοκρασία των απαερίων.

[0053] 1 ) Πρέπει να επισημανθεί ότι το θαλασσινό νερό εμπεριέχει θειικά άλατα και ανθρακικά και χλωριούχα και είναι πολύ περιορισμένη η δυνατότητα απαγωγής περισσότερου θείου από τα καυσαέρια με θαλασσινό νερό διότι είναι σχεδόν κορεσμένη και για το λόγο αυτό εξηγούνται οι απαιτήσεις των χιλιάδων κυβικών μέτρων την ώρα και με τη πολύ χαμηλή αποτελεσματικότητα, όπως προκύπτει από τα συστήματα που κυκλοφορούν στην παγκόσμια αγορά για την λύση αυτού τον προβλήματος.

[0054] 2) Επιπλέον εάν χρησιμοποιηθεί θαλασσινό νερό θα προκύψουν επιπλοκές στη λειτουργία της μονάδος λόγω της επικάθησης αλάτων Ca<2>SO<4>(γύψου), Ca<2>CO<3>, στο όλον σύστημα πλυντηρίδα- scrubber καθώς και στον σωλήνα που είναι ανάντη αυτής.

[0055] 3) Για να αποφευχθούν λειτουργικές επιπλοκές και να αποφευχθεί η επικάθηση μεγάλων ποσοτήτων άλατος συνέπεια της εξάτμισης, λόγω της ανάγκης χρήσης πολλών κυβικών μέτρων θαλασσινού νερού θα παραχθεί επί του πλοίου αφαλατωμένο νερό με την διαδικασία της αντιστρόφου όσμωσης, θα αυξηθεί όμως το λειτουργικό κόστος, όπως η ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή. Αλλά η επιλογή αυτή είναι προτιμητέα έναντι όλων των άλλων.

[0056] Η ροή των καυσαερίων είναι η ακόλουθη.

[0057] Εξερχόμενα τα καυσαέρια από τον θερμικό εναλλάκτη (economizer) του πλοίου και με θερμοκρασία κυμαινόμενη στους 250°C οδεύουν προς την έξοδο της καμινάδας. Λόγω της υποπίεσης που δημιουργεί ο ανεμιστήρας (23) τα καυσαέρια πρίν εισέλθουν στα quench διασχίζουν έναν θερμικό εναλλάκτη (32) με νερό και ο οποίος μειώνει την θερμοκρασία των καυσαερίων από τους 250°C περίπου στούς 50°C περίπου, και στη συνέχεια στον venturi υφίστανται μία περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας τους στους 35°C-30°C συνοδευόμενη από μία βίαια συστολή τον όγκου, εξ αιτίας του κατιονισμού με αλκαλικό διάλυμα που δέχονται τα καυσαέρια από τους εκχυτήρες τοποθετημένους στα quench (πρώτο στάδιο κατιονισμού) και στο venturi (δεύτερο στάδιο κατιονισμού). Τα προϊόντα πλύσης των καυσαερίων συλλέγονται στο πυθμένα της δεξαμενής συλλογής venturi. Τα καυσαέρια οδηγούνται λόγω της ασκούμενης υποπίεσης από τον ανεμιστήρα (23) (που ευρίσκεται ανάντη) στην οροφή διερχόμενα του διαχωριστή σταγονιδίων, ούτως ώστε να καταρριφθεί η πλειονότητα των σταγονιδίων αυτών και αφού διέλθουν από τον ίδιον τον ανεμιστήρα ωθούνται με μία θετική πίεση ούτως ώστε διαμέσου του αεραγωγού που τα μεταφέρει και ο οποίος έχει μία κατάληξη υπό μορφή σίτας στο άκρον αυτού με μεγάλο αριθμό οπών πανταχόθεν να εισέλθει κάτω από την ελεύθερη επιφάνεια του διαλύματος σε αναγκαίο βάθος στον τρίτο πύργο (27) κατιονισμού με υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του αμμωνίου και να ελευθερώσει τα καυσαέρια τα οποία ανέρχονται στην επιφάνεια υπό μορφήν μικρών φυσαλίδων οι οποίες εμπεριέχουν κυρίως το διοξείδιο του άνθρακα και ποσοστά των άλλων αερίων τα οποία δεν είχαν εξουδετερωθεί 100% προηγουμένως και διασπώνται στην επιφάνεια του διαλύματος έχοντας υποστεί πλήρη διαλυτότητα και ταυτόχρονα εξουδετέρωση από την αλκαλική βάση της αμμωνίας, και ταυτόχρονα δέχονται κατιονισμό από τους εκχυτήρες και ψεκάζονται με διάλυμα αμμωνίας το οποίον είναι αποθηκευμένο στη δεξαμενή (33), και με προσαγωγή σε αυτούς απιονισμένου νερού δια μέσου του αφαλατωτή (3) και της έκχυσής του στον τρίτο πύργο (27), τα καυσαέρια συμπεριλαμβανομένου του διοξειδίου του άνθρακα τα οποία αναδύονται υπό μορφήν μικρών φυσαλίδων οδεύουν προς την οροφή του πύργου (27), το διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται από την αμμωνία και καταπίπτει στον πυθμένα του πύργου υπό μορφήν ευδιάλυτου άλατος της διττανθρακικής αμμωνίας ως επί το πλείστον. Ο επιθυμητός βαθμός αλκαλικότητος pH είτε της καυστικής σόδας είτε της αμμωνίας στους αντίστοιχους πύργους επιτυγχάνεται με τα αντίστοιχα όργανα ελέγχου-πεχάμετρα με τα οποία είναι εξοπλισμένοι όλοι οι πύργοι και βάσει των βαθμών αυτών δοσομετρούνται και εκχύονται αυτόματα με δοσιμετρικές αντλίες οι αναγκαίες ποσότητες με τα αντίστοιχα διαλύματα στους αντίστοιχους πύργους. Όπως και στον πρώτο και στον δεύτερο πύργο γίνεται ανακύκλωση από τα προϊόντα πλύσης του κατιονισμού με καυστική σόδα, η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται στον τρίτο πύργο με το διάλυμα του υδροξειδίου του αμμωνίου.Πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι ο τρίτος πύργος έχει μία κατασκευαστική ιδιαιτερότητα προκειμένου να ανταποκριθεί σε μία βασική λειτουργική απαίτηση αποφυγής διαφυγής της αμμωνίας. Επειδή η αμμωνία ευρίσκεται σε διφασική ισορροπία τείνεινα διαφύγει ως αέριο από την οροφή του τρίτου πύργου(27). Για το λόγο αυτό ο πύργος αυτός έχει επιμηκυνθεί κατά το 1/3 περισσότερο μήκος σε σύγκριση με τους άλλους πύργους επάνω από το σύστημα ανακύκλωσης ψεκασμού της αμμωνίας και έχει εξοπλιστεί με ένα δεύτερο σύστημα κατιονισμού για την αμμωνία με απιονισμένο νερό ούτως ώστε να καταπέσειστον πυθμένα του τρίτου πύργου (27) και στην οροφή του για τον ίδιο λόγο είναι εξοπλισμένος με κατακρατητή των σταγονιδίων. Με αυτόν τον τρόπο αποτρέπεταιη ενοχλητική διάχυση της αμμωνίας στον αέρα που θα μπορούσε να προκαλέσει ερεθισμό των οφθαλμών και του αναπνευστικού συστήματος, δημιουργώντας ένα ασφαλές υγιεινό περιβάλλον εργασίας, και παράλληλα ελαχιστοποιείται η κατανάλωση της αμμωνίας. Επιπλέον πρέπει να επισημανθεί ότι η κινηματική της αντίδρασης (8) σελίδα 14 είναι κατά πολύ ταχύτερη από άλλα αντιδραστήρια αλκαλικής βάσης και η επίτευξη της θερμικής διάσπασης υλοποιείται σε πολύ μικρότερη θερμοκρασία απ' οτιδήποτε άλλη αλκαλική βάση, και για αυτό επιλέχτηκε. Πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι τα προϊόντα πλύσης του τρίτου πύργου δεν οδεύουν στην ίδια δεξαμενή συλλογής (12), όπου συλλέγονται το NaNO<3>, Na<2>SO<4>, Na<2>SO<3>, NaNO κατά κύριο λόγο συμπεριλαμβανομένων και των σωματιδίων αιθάλης ως προϊόντων καύσης, αλλά ως πρώτη επιλογή στην δεξαμενή (33) όπου θα συσσωρευτεί η διττανθρακική αμμωνία στην οποίαν έχει δεσμευτεί το CO<2>. και αφού αφαιρεθεί ορισμένη ποσότητα νερού-εξάτμιση με χορήγηση θερμότητος από τον εναλλάκτη θερμότητος (32) σε συνδυασμό με αντλία κενού θα χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα αφού θα αποθηκευτεί στα αμπάρια του πλοίου και θα εκφορτωθεί κατόπιν σε σιλό στις αποβάθρες επιλεγμένων λιμανιών.

[0058] Με την δεύτερη επιλογή χρήσης του διοξειδίου του άνθρακα πρέπει να γίνει θερμική διάσπαση της διττανθρακικής αμμωνίας στη βάση του τέταρτου πύργου η οποία επιτυγχάνεται στους 40 °C περίπου, η αμμωνία δημιουργείται ξανά και ένα μέρος αυτής υπό μορφή αερίου μαζί με το διοξείδιο του άνθρακα διασχίζουν τον πύργο για να εξέλθουν από τον κατακρατητή των σταγονιδίων. Προκειμένου να αποφευχθεί η διαφυγή της αμμωνίας προς το περιβάλλον με ότι αυτό θα σήμαινει (μεγάλη κατανάλωση, προβληματικό εργασιακό περιβάλλον, μη υγιεινό περιβάλλον κλπ.) και τον διαχωρισμό της από το διοξείδιο του άνθρακα, επιμηκύνθηκε το ύψος του πύργου και γίνεται πυκνός κατιονισμός με απιονισμένο νερό παρασύροντας προς τον πυθμένα του τέταρτου πύργου την αμμωνία και η οποία οδηγείται στον τρίτο πύργο (27), το δε διοξείδιο του άνθρακα απαλλαγμένο από την αμμωνία συλλέγεται κατά πρώτον σε μία δεξαμενή αερίου η οποία με την σειρά της τροφοδοτεί έναν η περισσότερους συμπιεστές και με πίεση πλησίον των 55 bar και θερμοκρασία κάτω των 32°C υγροποιείται και μεταφέρεται σε ειδικά σιλό στις αποβάθρες για διάφορες χρήσεις.

[0059] Οι χημικές αντιδράσεις οι οποίες επέρχονται στον τρίτο πύργο και εν μέρει στον τέταρτο πύργο είναι οι ακόλουθες.

[0060] • CO<2>(g) 2NH<3>(g) NH<2>COONH<4>(s) (1)

[0061] • NH<2>COONH<4>(s) Η<2>Ο (g) (ΝH<4>)<2>CO<3>(s) (2)

[0062] • CO<2>(g) 2NH<3>(g)<←>→ CΟ(NH<2>)<2>(s) H<2>Ο (3) · CO<2>(g) 2NH<3>(aq) NH<4>+

(aq) NH<2>COO-(aq) (4)

[0063] • 2NH<3>(g) CO<2>(g) H<2>O(g)↓ (NH<4>)<2>CO<3>{s<'>) (5)

[0064] • NH<3>(<g>) CO<2>(g) H<2>O(g)↓ (NH<4>)HCO<3>(s) (6)

[0065] • 2NH<3>(ᶩ) CO<2>(g) H<2>O(ᶩ)↓ (NH<4>)<2>CO<3>(s) (7)

[0066] • NH<3>(ᶩ) CO<2>(g) H<2>O(ᶩ) (NH<4>)HCO<3>(s) (8) Ο σχηματισμός του ιόντος NH<4>+

και του ιόντος NH<2>COO<->είναι επιτευκτός στην μη αντιστρεπτή χημική αντίδραση (4).

[0067] Αντίθετα οι αντιδράσεις (5) έως και (8) που δημιουργούν (ΝΗ<4>)<2>CO<3>και (NH<4>)HCO<3>είναι αντιστρεπτές. Αυτές μετατοπίζονται από αριστερά προς τα δεξιά σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, ενώ κινούνται από τα δεξιά προς τα αριστερά σε θερμοκρασία από 30°C-60°C.

[0068] Είτε το ανθρακικό αμμώνιο, είτε το διττανθρακικό αμμώνιο παρουσιάζονται υπό μορφή κρυστάλλων.

[0069] Η αντίδραση (1) μολονότι θα είχε αποτελεσματική χρήση για την κατακράτηση του CO<2>, π.χ, θερμοηλεκτρικές μονάδες, αποφεύγεται λόγω του αυξημένου LEL.

[0070] 1) Η αντίδραση σύλληψης του CO<2>είναι πολύ ταχεία και αποτελεσματική (92-94%).

[0071] 2) Η ικανότητα απορρόφησης του διαλύματος NH<3>-CO<2>-H<2>O είναι πολύ υψηλή και είναι 0,9 kg CO<2>/kg ΝΗ<3>.

[0072] Το κατ' εξοχήν στερεό στο διάλυμα είναι το (NH<4>)HCO<3>.

[0073] • NH<3>(aq) H<2>O D NH<3>O<+>+ OH<->(9) • CO<2>(aq) H<2>O(ᶩ) NCO<3>-

+ H<+>(10)

[0074] • NCO<3>-

CO<2>+ H<+>(11)

[0075] • H<2>O (ᶩ)OH<->+ H<+>(12)

[0076] • NH<3>(aq ) NCO<3>-

NH<2>COO<~>+ H<2>O (ᶩ ) (13) Ισορροπία διάλυμα-αέριο

[0077] CO<2>(g) CO<2>(aq) (14) NH<3>(g)↓ NH<3>(aq) (15) H<2>O(g)↓ H<2>O(ᶩ) (16) Ισορροπία διάλυμα-στερεό

[0078] • NH<4>+

+ NC0<3>-

NH<4>HCO<3>(s) (17)

[0079] • H<4>+

+ NH<4>COO<~>NH<2>COONH<4>(s) (18)

[0080] • 2 NH<4>+

+ CO<2>2~

+ H<2>O ( NH<4>)<2>CO<3>(S ) H<2>O(s) (19) • H<2>O(ᶩ)↓ H<2>O(s) (20) • 4 NH<4>+

+ CO<3>-

+ 2 HCO<3->(NH<4>)<2>CO<3>(s)

[0081] 2 NH<4>HCO<3>(s) (21) Tα προϊόντα πλύσης καταπίπτουν στον πυθμένα της δεξαμενής του Spray tower(τρίτο) στάδιο κατιονισμού) (10), η οποία τροφοδοτείται αφ' ενός μεν από το αλκαλικό διάλυμα NaOH και αφ' ετέρου τροφοδοτεί με την σειρά της δια μέσου υπερχείλισης την δεξαμενή στον πυθμένα τον venturi όπως αυτό περιγράφεται στην υδραυλική λειτουργία της διάταξης. Πρέπει να επισημανθεί ότι η μεθοδολογία κατιονισμού συνοδεύεται με ένα καινοτόμο τρόπο υδραυλικής λειτουργίας της διάταξης διαφορετικά θα ήταν αδύνατη η λειτουργία επί των πλοίων. Διότι θα απαιτούντο τεράστιες ποσότητες απιονισμένου νερού με ότι αυτό θα συνεπαγόταν ενεργειακά καθώς και μη διαθέσιμου χώρου: μη διαθέσιμη ενέργεια και χώρος πέραν ενός σημείου.

[0082] Κατά συνέπεια το καθαρότερο νερό πλύσης θα άρχεται από το Spray tower (10) και τα νερά πλύσης που θα έχουν συλλεχθεί κατόπιν υπερχείλισης θα χρησιμοποιούνται για τους εκχυτήρες στα quench και venturi. Κατόπιν θα οδεύουν με υπερχείλιση για επεξεργασία όπου δια μέσου ενός διαχωριστή disoleateur και σύστημα κροκίδωσης και τελικά φίλτρο από χαρτί που δεν επιτρέπει την διέλευση σωματιδίων μεγαλύτερων των 20 micron. Τα μη επεξεργασμένα προϊόντα (σωματίδια άνω των 20 micron, emulsion oils κλπ.) αποθηκεύονται σε ειδική δεξαμενή απ' όπου απάγονται με βυθιζόμενη αντλία και θα παραδίδονται σε λιμάνια για περαιτέρω επεξεργασία σε μονάδες βιομηχανικών αποβλήτων.

[0083] Στα καυσαέρια που εξέρχονται από τις καμινάδες των πλοίων εμπεριέχονται SΟx ,ΝΟ<x>καθώς και άλλοι πτητικοί υδρογονάνθρακες ως συνέπεια της καύσης.

[0084] Η συγκέντρωση των SO<x>στα απαέρια της καύσης τον μαζούτ είναι υψηλή, επειδή η περιεκτικότης τον S που εμπεριέχεται στο καύσιμο (μαζούτ-heavy fuel) φθάνει έως και 4%. Πρέπει να επισημανθεί ότι το θαλασσινό νερό εμπεριέχει θειικά άλατα και ανθρακικά και χλωριούχα και είναι πολύ περιορισμένη η δυνατότητα απαγωγής περισσότερου θείου από τα καυσαέρια με θαλασσινό νερό διότι είναι σχεδόν κορεσμένη και για το λόγο αυτό εξηγούνται οι απαιτήσεις των χιλιάδων κυβικών μέτρων την ώρα και με πολύ χαμηλή αποτελεσματικότητα, όπως προκύπτει από τα συστήματα που κυκλοφορούν για την λύση αυτού του προβλήματος. Η παραγόμενη θερμότητα που πρέπει να απαχθεί από έναν ντηζελοκινητήρα ισχύος π.χ 10MW ισούται με Q=m c<p>ΔT=75.000kgx x0.24kcal/kg.°C(430°C -250°C)=3.240.000kcal/h.

[0085] Μπορούμε με έναν ανακτητή ενέργειας και συγκεκριμένα έναν θερμικό εναλλάκτη νερού /καυσαερίων να μειώσουμε-απαγάγουμεανακτήσουμε μέρος της τεράστιας ενέργειας που χάνεται, εξοικονομώντας καύσιμο για την πρόωση του πλοίου και παράλληλα να μειώσουμε την θερμοκρασία των απαερίων που είναι και ο πρωταρχικός στόχος. Αυτό επιτυγχάνεται ως εξής.

[0086] Στην καμινάδα του πλοίου και συγκεκριμένα στο κατάλληλο επίπεδο του πλοίου, πραγματοποιούμε ένα by pass, ούτως ώστε να εκτρέφουμε και να εξαναγκάσουμε την ροή των καυσαερίων να διέλθει διαμέσου ενός θερμικού εναλλάκτη σε ροή, διαμέσου των αυλών, και το νερό εξωτερικά αυτών, όπως απεικονίζεται στο σχήμα 2 και στην τομή αυτού σχήμα 3.

[0087] Δεν μπορούμε να μειώσουμε πολύ την θερμοκρασία εξόδου των καυσαερίων διότι ελλοχεύει ο κίνδυνος υγροποίησης των κατραμικών ουσιών που εμπεριέχονται στα καυσαέρια και επικάθησης αυτών επι των σωληνώσεων-αυλών του θερμικού εναλλάκτη σχήμα 2 και σχήμα 3 , απ όπου θα διέρχονται που στη συνέχεια θα μειώσουν δραστικά τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητος προς το νερό.

[0088] Γι αυτό περιοριζόμαστε έως τους π.χ 250°C, ούτωςνα εξασφαλίσουμε την διαχρονική λειτουργία της μονάδας αποφεύγοντας την ενδεχόμενη προβληματική συντήρηση και παράλληλα θα εξοικονομηθεί ενέργεια ίση με Q=m c<p>ΔT=75.000kg x0.24kcal/kg.°Cx(430°C 250°C)=3.240.000kcal/h, με Q=3. 240.000kcal/h η οποία δεδομένου ότι η κατώτατη θερμογόνος δύναμη του μαζούτ είναι ίση με 8000kcal/h, αντιστοιχεί με εξοικονόμηση 405kg/h μαζούτ.

[0089] Ο παραγόμενος ατμός από τον θερμικό εναλλάκτη κυμαίνεται στα 5.800 kg/h.

[0090] Εκ των οποίων 1000 kg/h θα τροφοδοτήσουν το σύστημα θέρμανσης για υγροποίηση του μαζούτ και θα παραμείνουν 2.240.000 kcal/h για να εισαχθούν στον ατμοστρόβιλο για παραγωγή ενέργειας.

[0091] Αυτό σημαίνει πρώτον ότι ο παραγόμενος ατμός από την ανάκτηση θα απαλείψει την χρησιμοποίηση της ατμογεννήτριας που καταναλίσκει μαζούτ για την προθέρμαση και υγροποίηση του μαζούτ που απαιτείται για να εισέλθει στους ντηζελοκινητήρες και δεύτερον εισάγοντας την περίσσεια του ατμού αυτού σε έναν ατμοστρόβιλο θα παράξει ενέργεια επικουρική των ντηζελοκινητήρων για την πρόωση του πλοίου η ολοκληρωτικά για την λειτουργία των ηλεκτρογεννητριών του πλοίου μεγάλης ισχύος.

[0092] Λόγω των υψηλών στροφών του άξονα του ατμοστροβίλου που κυμαίνονται στις 5200 rpm θα ζευγαρώσει με γρανάζι μειωτήρα στροφών για να ζευγαρώσει με την ηλεκτρογεννήτρια των οποίων ο αριθμός των στροφών κυμαίνονται στις 2400 rpm.

[0093] Η ισχύς του ατμοστροβίλου με τις ανωτέρω παραδοχές και για την συγκεκριμένη περίπτωση και για τη δεδομένη ισχύ πρόωσης θα κυμανθεί στο 0.5 MW.

[0094] Το κύκλωμα είναι κλειστό και το νερό απιονισμένο.

[0095] Πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι χρησιμοποιώντας ένα καύσιμο diesel τύπου 0.5 με πολύ μικρότερη συγκέντρωση σε S που δηλαδή μας απαλάσσειαπό τον κίνδυνο επικάθησης κατραμικών ουσιών, μπορούμε να μειώσουμε τη θερμοκρασία εξόδου των απαερίων π.χαπό τούς 250 °C στους 130°C και έτσι θα προκύψει ΔΤ=43θ°0 -130°C=300°C και το οποίον μεταφράζεται σε εξοικονόμηση ενέργειας Q=m c<p>ΔT=75.000kg x0.24kcal/kg.°C(430°C -130°C)=5.400.000 kcal/h. Και επειδή ο ατμός που προκύπτει κυμαίνεται στα 10.000kg/h και η ισχύς Ρ=ΜxΔΗxητ/860=ΜxΔΗ/1000 με ητ=0.86 προκύπτει 0.8MW.

[0096] Η ενέργεια που εξοικονομείται από την λειτουργία των πλοίων αυξάνεται με την ισχύ των ντηζελοκινητήρων πρόωσης .

[0097] Αυτό σημαίνει ότι το σύστημα εξοικονόμησης και παραγωγής ενέργειας για το πλοίο κάλλιστα μπορείνα λειτουργεί αυτοτελώς ,εάν δεν υπάρχει ανάγκη εξουδετέρωσης των SOx .

[0098] Η λειτουργία της διάταξης είναι η ακόλουθος:

[0099] Τοποθετούμε στο deck η σε κατάλληλο μέρος καταλλήλως διαστασιολογημένο θερμικό εναλλάκτη νερού /καυσαερίων, απ' όπου το μέν νερό εισέρχεται με 20°C και εξέρχεται ατμοποιημένο στους 110°C, τα δε καυσαέρια εισέρχονται με 250°C και εξέρχονται π. χ. στους 50°C, και εισέρχονται στο ανώτατο άκρο του σωλήνα venturi και στη συνέχεια οδηγείται στο κατώτατο άκρο της πλυντηρίδας-scrubber.

[0100] Ο κατιονισμός αυτός στο scrubber θα γίνει σε δύο στάδια, ούτως ώστε οιανδήποτε ποσότητα αερίων, έχει διαφύγει της επεξεργασίας στο πρώτο στάδιο να υποστεί την επεξεργασία στο δεύτερο στάδιο και έτσι να επιτευχθεί η πλήρης κατακρήμνηση των SOx, ΝΟ<x,>CO καιεν μέρειτου CO<2>αιθάλη, ελαιώδεις ουσίες.

[0101] Κατά την διέλευση των καυσαερίων από το πρώτο στάδιο, ανάντη αυτού θα τοποθετηθεί ένας σωλήνας venturi ο οποίος μετά την είσοδο των καυσαερίων σε αυτόν θα υπάρχει και σε αυτόν σύστημα κατιονισμού με το ίδιο αλκαλικό διάλυμα ούτως ώστε κατά κύριο λόγο να μειωθεί η θερμοκρασία από τους 50°C στους 28-32°C.

[0102] Το νερό του κατιονισμού θα προέλθει από θαλασσινό νερό προμηθευόμενο με καταδυόμενες αντλίες και αφού διέλθει από ένα σύστημα αφαλάτωσης με αντίστροφη όσμωση θα προστίθεται και κατάλληλη ποσότητα NaOH στο πρώτο και δεύτερο στάδιο, ενώ στον τρίτο πύργο (27) χρησιμοποιείται αποκλειστικά υδροξείδιο του αμμωνίου, για να εξουδετερωθεί πλήρως το CO<2>, ούτως ώστε το προκύπτον διάλυμα η διττανθρακική αμμωνία και στους κατιονισμούς να είναι αλκαλικό με το επιθυμητό pH.

[0103] Το αλκαλικό διάλυμα αυτό θα εκχυθεί υπό κατάλληλη πίεση κάθετα στην την στροβιλώδη ροή των καυσαερίων, ούτως ώστε να αποφευχθεί διέλευση ανεπεξέργαστων καυσαερίων προς την εκάστοτε έξοδο του κάθε πύργου.

[0104] Τα σωματίδια καθώς και οι ελαιώδεις και κατραμικές ουσίες που κατακρημίζονται στον πυθμένα κατά κύριο λόγο του πρώτου πύργου και πολύ λιγότερο στον πυθμένα του δεύτερου πύργου (27) μαζί με το υδατικό διάλυμα που τώρα περιέχει θειικά και θειώδη άλατα του νατρίου, οδηγούνται σε μία δεξαμενή συλλογής στην οποίαν επιπλέουν οι ελαιώδεις και κατραμικές ουσίες και οι οποίες δια μέσου ενός διαχωριστήρα οδηγούμε τις μέν ελαιώδεις και κατραμικές ουσίες σε μία δεξαμενή κατάλληλου μεγέθους και οι οποίες θα παροχευτούν προς περαιτέρω επεξεργασία σε κάποιο λιμάνι.

[0105] Το δε επεξεργασμένο νερό επειδή είναι σε μεγαλύτερη θερμοκρασία δια μέσου ενός θερμικού εναλλάκτη (14) με θαλασσινό νερό σε αντίστροφη ροή θα μειώσει την θερμοκρασία του.

[0106] Στη συνέχεια προσθέτοντας δοσιμετρικά κατάλληλη μικρή ποσότητα του ίδιου αλκαλικού διαλύματος θα προσδώσει τα ίδια χημικά χαρακτηριστικά στο διάλυμα και έτσι θα συνεχισθεί σε κλειστό κύκλωμα η λειτουργία της πλυντηρίδας όπως απεικονίζεται στο σχήμα 1. Αφ' ότου εισέλθουν στα quench και υποστούν μία προεπεξεργασία δηλαδή έναν πρώτο κατιονισμό με αλκαλικό διάλυμα NaOH.

[0107] Στη συνέχεια δια μέσου του συνδέσμου αγωγού τα εξερχόμενα καυσαέρια θα εισέλθουν στο πρώτο στάδιο κατιονισμού venturi με το ίδιο αλκαλικό διάλυμα και αφού επέλθει πλήρης ανάμιξη των μοριακών ομάδων των καυσαερίων με το νέφος σταγονιδίων του αλκαλικού διαλύματος, εξερχόμενα του πρώτου σταδίου υφίστανται παρόμοιο λούσιμο στο δεύτερο κύριο στάδιο Spray tower (10) συνέχεια του πρώτου με το ίδιο αλκαλικό διάλυμα. Κατόπιν αυτού εξέρχονται τα απαέρια από τον κατακρατητή σταγονιδίων που ευρίσκεταιστην οροφή του, απαλλαγμένα κατά 99.9% από το S, 99.9% σωματίδια, ΝΟ<x>, CO, και εν μέρει από το CO<2>, ωθούνται με θετική πίεση από τον ανεμιστήρα/φυσητήρα (23) να εισέλθουν στην βάση του πύργου (27) κάτω από την ελεύθερη επιφάνεια του διαλύματος του υδροξειδίου του αμμωνίου επιτυγχάνοντας την μέγιστη διαλυτότητα του CO<2>και ελευθερώνοντας έτσι τα απαέρια και συγκεκριμένα το CO<2>και τα οποία ανέρχονται στην ελεύθερη επιφάνεια δημιουργώντας μικρές φυσαλίδες και οι οποίες διασπώνται στην επιφάνεια συνεπικουρούμενες από τον κατιονισμό που υφίστανται ταυτόχρονα με το υδατικό διάλυμα του υδροξειδίου του αμμωνίου. Το οποίον τροφοδοτείται με δοσιμετρική αντλία από την δεξαμενή της αμμωνίας (33) για να υποστούν εκ νέου κατιονισμό τα απαέρια ούτως ώστε να κατακρημνηστεί πλήρως το διοξείδιο του άνθρακα. Το οποίον και επιτυγχάνεται με την δέσμευσή του ως διττανθρακική αμμωνία στον πυθμένα του πύργου (27). Τα απαέρια υφίστανται περαιτέρω κατιονισμό με απιονισμένο νερό στην καθήν ύψος διέλευσή τους, ούτως ώστε να κατακρημνιστεί η ενδεχόμενη διαφυγή αμμωνίας και εξέρχονται του τρίτου πύργου (27) αφού διασχίσουν τον κατακρατητή σταγονιδίων στην οροφή του πύργου (27) απαλλαγμένα του SOx και των σωματιδίων κατά 99.9%, ΝΟ<x>, CO κατά 80% και του CO<2>κατά 90%.

[0108] Σε αυτό το σημείο έχουμε δύο επιλογές:

[0109] Επιλογή 1 - Αποθηκεύουμε το υδατικό διάλυμα της διττανθρακικής αμμωνίας αφού πρώτα με την χρήση του θερμικού εναλλάκτη (32) και αντλία κενού αφαιρούμε ποσότητα νερού (εξάτμιση) από το υδατικό διάλυμα ούτως ώστε να προσεγγίσουμε την αναλογία 1kgNH<3>/3kgCO<2>/1kgH<2>O και να αποθηκευτεί στη δεξαμενή (33). Το υδατικό διάλυμα της διττανθρακικής αμμωνίας είναι λίπασμα και έχει πολλές χρήσεις.

[0110] Επιλογή 2 - Ωθούμε από τον πυθμένα δια μέσου αντλίας το υδατικό διάλυμα της διττανθρακικής αμμωνίας να διέλθει τον θερμικό εναλλάκτη (29) και να μεταφερθεί στον πυθμένα του τέταρτου πύργου (30) όπου του εκχωρείται θερμότητα από τον θερμικό εναλλάκτη (32) και στην θερμοκρασία μεταξύ 30°C-40°C διασπάται η διττανθρακική αμμωνία ελευθερώνοντας την αμμωνία και το διοξείδιο του άνθρακα τα οποία ανέρχονται προς την οροφή. Προκειμένου να αποκλειστεί η διαφυγή της αμμωνίας από την οροφή μετά τον κατακρατητή σταγονιδίων του τέταρτου πύργου (30) υλοποιείται κατιονισμός με απιονισμένο νερό, ούτως ώστε να κατακρημνιστεί η αμμωνία και να επιστρέφει στον τρίτο πύργο (27), το δε CO<2>να εξέλθειαπό την οροφή και στη συνέχεια μπορούμε να το υγροποιήσουμε αποθηκεύοντάς το. Πρέπει να επισημανθεί ότι οι προαναφερόμενοι υπολογισμοί για συγκεκριμένη ισχύ πρόωσης του πλοίου ίση με 10MW, έγιναν για να καταστεί εμφανής και κατανοητή η μέθοδος και η ιδέα. Αλλά η μεθοδολογία καιη διαδικασία εξουδετέρωσης των SO<x>, ΝΟ<x,>CO<2>, CO, αιθάλης, ελαιωδών ουσιών με ταυτόχρονη ανάκτηση ενέργειας παραμένουν αναλλοίωτες για οιανδήποτε ισχύ πρόωσης του πλοίου. Επίσης πρέπει να επισημανθεί ότι, όταν δεν λειτουργεί η μονάδα επεξεργασίας των αερίων ρύπων με την παύση λειτουργίας της η όδευση των καυσαερίων επιστρέφει στην προγενέστερη κατάσταση . Ο καθαρισμός των αυλών διέλευσης των καυσαερίων επιτυγχάνεται με την αφαίρεση των καπακιών του εναλλάκτη και χρήση σιδηρό βούρτσας Η περιγραφή της λειτουργίας της μονάδος είναι η ακόλουθη.

[0111] Θέτουμε σε λειτουργία την μονάδα και αυτόματα λειτουργούν οι καταδυόμενες αντλίες που είναι εξοπλισμένο κάθε πλοίο και μεταφέρουν θαλασσινό νερό από το επίπεδο της θάλασσας στη δεξαμενή (1) στο κατάστρωμα.

[0112] Απ' αυτήν την δεξαμενή αντλείται νερό για να διέλθει από το σύστημα αφαλάτωσης (2) με μεμβράνες σε διπλό στάδιο και το μέν αλμόλοιπο απορρίπτεται στη θάλασσα, το δε αφαλατωμένονερό τοποθετείται σε μία δεξαμενή (3) όπου με μία δοσιμετρική αντλία (4) εκχύεται NaOH, ούτως ώστε το pH του προκύπτοντος υδατικού διαλύματος να είναι του επιθυμητού βαθμού αλκαλικότητος με χρήση του συστήματος ελέγχου αλκαλικότητος (25).

[0113] Η δοσιμετρική αντλία τροφοδοτεί τη καυστική σόδα από την ειδική δεξαμενή (5) όπου εμπεριέχεται NaOH.

[0114] Από τη δεξαμενή (3) διαμέσου μίας αντλίας (6) σε κατάλληλη πίεση τροφοδοτούνται τρεις η περισσότερες θέσεις για τον κατιονισμό των καυσαερίων και οι οποίες είναι η πρώτη θέση κατάντη (7) της εισόδου των καυσαερίων στα quench, η δεύτερη θέση στον σωλήνα venturi (8) που αποτελούν μαζί το πρώτο στάδιο (9) κατιονισμού του scrubber και στη τρίτη θέση (10) που είναι το δεύτερο στάδιο κατιονισμού της πλυντηρίδας-scrubber Spray tower (10).

[0115] Κατόπιν τα καυσαέρια ωθούμενα από τον ανεμιστήρα (23) εισέρχονται στον πυθμένα του πύργου (27) και αναδύονται υπό μορφή μικρών φυσαλίδων στην ελεύθερη επιφάνεια του αλκαλικού υδατικού διαλύματος του υδροξειδίου του αμμωνίου και υφίστανται κατιονισμό με το ίδιο αλκαλικό διάλυμα του υδροξειδίου του αμμωνίου.

[0116] Και σε αυτό το σημείο έχουμε δύο επιλογές: ή χρησιμοποιούμε το προκύπτον άλας διττανθρακική αμμωνία ως λίπασμα αφαιρουμένης μιας ποσότητος νερού με εξάτμιση, ή ωθούμε αυτό το άλας στον τέταρτο πύργο (30) και αφού του χορηγήσουμε θερμότητα διαμέσου του θερμικού εναλλάκτη (32) διασπάται η διττανθρακική αμμωνία, και η μέν αμμωνία αφού δεχτεί κατιονισμό με απιονισμένο νερό επιστρέφει στον πύργο (27). το δε διοξείδιο του άνθρακα συλλέγεται στην οροφή του τέταρτου πύργου (30) και υγροποιείται.

[0117] Πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι οι εκχυτήρες του αλκαλικού διαλύματος θα είναι με κατάλληλο τρόπο κατασκευασμένοι και να λειτουργούν έτσι, ούτως ώστε η έκχυση να είναι κάθετος στη ροή των καυσαερίων και να δημιουργείται τυρβώδης ροή για την αύξηση της στροβιλότητος με τελικό στόχο την μεγιστοποίηση της επιφάνειας ανάμιξης των μοριακών σταγονιδίων και των μοριακών συσσωμάτων αερίων, για την αποτελεσματική κατακρήμνηση του SO<2>, CO<2>, ΝΟ<x>, CO, αιθάλης.

[0118] Τα νερά κατάλοιπα της πλύσης μαζί με τα σωματίδια και τις ελαιώδεις καικατραμικές ουσίες θα συλλεχθούν σε μία δεξαμενή (12), απ' όπου οι μεν επιπλέουσες ελαιώδεις και κατραμικές ουσίες διαχωρίζονται άμεσα και θα αποθηκεύονται σε άλλη δεξαμενή (13) για παράδοση στο επιλεγμένο λιμάνι, τα δε νερά πλύσης τα οποία έχουν μία θερμοκρασία κυμαινόμενη μεταξύ 27°C-35°C οδηγούνται σε έναν θερμικό εναλλάκτη (νερού/νερού) (14) στον οποίον απάγεται η θερμότητα των νερών πλύσης, δια μέσου θαλασσινού νερού θερμοκρασίας περίπου 15°C ούτως ώστε να εισέλθει στη δεξαμενή (3) το ανακυκλώμενο νερό στη ίδια θερμοκρασία .

[0119] Με αυτόν τον τρόπο η απαίτηση για αφαλατωμένο νερό και κατά συνέπεια της ενεργειακής κατανάλωσης καθίσταται ελάχιστη όπως επίσης και αυτής της καυστικής σόδας διότι το pH του ανακυκλώμενου νερού είναι αλκαλικό. Κάθε μία ώρα γίνεται πλήρης ανανέωση του συνολικού χρησιμοποιούμενου νερού. Η ποσότητα του χρησιμοποιούμενου νερού είναι ελάχιστη εν συγκρίσει με ό, τι υπάρχει στην αγορά και αυτό έχει ως συνέπεια την οικονομικότητα λειτουργίας της διάταξης, διατηρώντας αμετάβλητη διαχρονικά την αποτελεσματικότητα της εξουδετέρωσης.

[0120] Παράλληλα τα εξερχόμενα αέρια από τον ντηζελοκινητήρα εισερχόμενα στον θερμικό εναλλάκτη (15) (αέρα/νερού) εκχωρούν το θερμικό τους φορτίο στο νερό το οποίο ατμοποιείται και τον ατμό του οποίου σε επαρκή ποσότητα παροχετεύουμε κατά πρώτον στο σύστημα υγροποίησης του μαζούτ, με τα οποία είναι εξοπλισμένα όλα τα πλοία πού κάνουν χρήση heavy fuel.

[0121] Με την υπόλοιπη μάζα ατμού τροφοδοτούμε έναν ατμοστρόβιλο (16) με συνδεδεμένο σε αυτόν κατάλληλο μειωτήρα με τον οποίον ζευγαρώνει η ηλεκτρογεννήτρια (17).

[0122] Εξερχόμενα τα αέρια από τον economizer και εισερχόμενα στην αρχική καμινάδα δημιουργούμε επί της καμινάδας μία καινοτομική παραπλανητική είσοδο προς την ατμόσφαιρα (22) για την αποφυγή δημιουργίας επιστροφής πίεσης back pressure στον ντηζελοκινητήρα. Η καινοτομική σχεδίαση της παραπλανητικής εισαγωγής των καυσαερίων στην μονάδα επεξεργασίας των αερίων ρύπων έγινε για την αποφυγή δημιουργίας προβλημάτων στο back pressure του ντηζελοκινητήρα, όπως και η αποφυγή ενδεχόμενης φραγής των πνευματικών βαλβίδων εκτροπής από τις επικαθήσεις των κατραμικών ουσιών επ αυτών με τις όποιες συνέπειες (πυρκαγιά).

[0123] Το σύστημά μας λειτουργεί χωρίς την παρουσία βαλβίδων εκτροπής διότι είναι η υποπίεση που δημιουργεί ο ανεμιστήρας και απορροφά τα καυσαέρια από την καμινάδα και τα οδηγεί προς τον κατιονισμό. Η προτεινόμενη μονάδα υλοποιήθηκε στον ΠΕΙΡΑΙΑ - ΠΕΡΑΜΑ συζευγμένη με τα καυσαέρια προερχόμενα από πραγματική ηλεκτροντηζελογεννήτρια πλοίου ισχύος 0.5 MW. Τα αποτελέσματα των επαναλαμβανόμενων μετρήσεων που διενήργησε διεθνής διαπιστευμένη εταιρεία πιστοποιήσεων παρατίθενται στην επόμενη σελίδα.

[0124] Πρέπει να επισημανθεί ότι οι αποδόσεις της διάταξης στην αποτελεσματικότητα της εξουδετέρωσης θα αυξηθούν κατά 10-12%, όταν θα υλοποιηθούν μεγαλύτερης δυναμικότητος διατάξεις λόγω ρευστομηχανικών ιδιαιτεροτήτων.

[0125] Το σύστημα αυτό απεικονίζεται στο σχήμα (1) και δεν υπάρχει πουθενά στον κόσμο.

[0127]

Claims

1. ΑΞΙΩΣΕΙΣ

1. Αυτόματο σύστημα εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων από τις καμινάδες των πλοίων με ταυτόχρονη ανάκτηση ενέργειας αποτελείται από τις καταδυόμενες αντλίες επιθυμητής παροχής και πίεσης που τροφοδοτούν την δεξαμενή για την λειτουργία του αφαλατωτή με την διαδικασία της αντιστρόφου όσμωσης και το αφαλατωμένο νερό να παροχετεύεται σε μία δεξαμενή όπου θα εκχυθεί κατάλληλη ποσότητα αλκαλικού διαλύματος σύμφωνα με το σύστημα ελέγχου, κατά προτίμηση ΝαΟΗ με κατάλληλο pH δια μέσου μιάς δοσιμετρικής αντλίας πού τροφοδοτεί από την δεξαμενή του ΝαΟΗ και στη συνέχεια θα τροφοδοτήσει διαμέσου αντλίας στην επιθυμητή πίεση θα εκχύσει -ψεκάσει σε τρεις η περισσότερες θέσεις για τον κατιονισμό των καυσαερίων και οι οποίες είναι η πρώτη κατάντη της εισόδου των καυσαερίων στον σωλήνα venturi στη φάση της προεπεξεργασίας στη δεύτερη που είναι το πρώτο στάδιο επεξεργασίας-κατιονισμού της πλυντηρίδας- scrubber και στη τρίτη θέση πού είναι το δεύτερο στάδιο κατιονισμού της πλυντηρίδας- scrubber Spray tower τα μέν καυσαέρια θα εξέλθουν στην ατμόσφαιρα απαλλαγμένα των αερίων ρύπων, τα δε νερά της πλύσης θα συλλεχθούν σε μία δεξαμενή, και επεξεργαζόμενα καταλλήλως διαχωρίζονται τα μεν ελαιώδη και τα σωματίδια ως stock στη δεξαμενή για να παραδοθεί στο επιλεγμένο λιμάνι, τα δε νερά πλύσης οδηγούνται στον θερμικό εναλλάκτη θαλασσινού νερού/νερά πλύσης, και το μεν θαλασσινό νερό επιστρέφει στη θάλασσα, τα δε επεξεργασμένα νερά πλύσης με μικρότερη θερμοκρασία οδηγούνται στη δεξαμενή και να κλείσει με αυτόν τον τρόπο το κύκλωμα, κάθε ώρα δε γίνεται πλήρης ανανέωση όλου του χρησιμοποιημένου νερού, η δε μείωση της θερμοκρασίας των εξερχομένων αερίων από την καμινάδα επιτυγχάνεται δια μέσου ενός θερμικού εναλλάκτη καυσαερίων/νερού στον οποίον οδηγούνται τα καυσαέρια διαμέσου παραπλανητικής εισόδου προς την μονάδα επεξεργασίας των καυσαερίων και η οποία ενεργοποιείται με την θέση σε λειτουργία του ανεμιστήρα, ο οποίος δημιουργώντας υποπίεση απορροφά τα καυσαέρια από την καμινάδα και όταν απενεργοποιείται τα καυσαέρια οδεύουν προς την καμινάδα, αποφεύγοντας την εγκατάσταση βαλβίδων εκτροπής on/off με ότι αυτό συνεπάγεται στην λειτουργία του ντηζελοκινητήρα (back pressure), ο δε παραγόμενος ατμός οδηγείται εν μέρει σε ατμοστρόβιλο συνδεδεμένο με την ηλεκτρογεννήτρια με παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και εν μέρει για την υγροποίηση τον καυσίμου μαζούτ, χαρακτηρίζεται από το ότι η μονάδα αποτελείται από τις καταδυόμενες αντλίες επιθυμητής παροχής και πίεσης που αντλούν θαλασσινό νερό και τροφοδοτούν την δεξαμενή (1) για την λειτουργία του αφαλατωτή (2) με την διαδικασία της αντιστρόφου όσμωσης απ' όπου το αφαλατωμένο νερό παροχετεύεται σε μία δεξαμενή (3) στην οποία θα προστεθεί κατάλληλη ποσότητα αλκαλικού διαλύματος κατά προτίμηση ΝαΟΗ σύμφωνα με το σύστημα ελέγχου (25), ούτως ώστε το pH του αλκαλικού διαλύματος να είναι του επιθυμητού βαθμού και επιτυγχάνεται δια μέσου μιάς δοσιμετρικής αντλίας (4) που αντλεί από την δεξαμενή (5) τον ΝαΟΗ, στη συνέχεια από την δεξαμενή (3) θα τροφοδοτηθεί η αντλία (6) που θα ψεκάσει με πίεση 2-4 bar σε τρεις η περισσότερες θέσεις τα καυσαέρια για να επιτευχθεί ο κατιονισμός των καυσαερίων και οι οποίες είναι οι ακόλουθες: η πρώτη κατάντη της εισόδου των καυσαερίων στον σωλήνα venturi (8) στη φάση της προεπεξεργασίας στη δεύτερη που είναι το πρώτο στάδιο επεξεργασίας-κατιονισμού της πλυντηρίδαςscrubber και στη τρίτη θέση που τα καυσαέρια ωθούμενα από την υποπίεση του ανεμιστήρα/φυσητήρα(23) θα εισέλθουν στον πύργο-spray tower (10) και θα υποστούν ένα επιπλέον στάδιο κατιονισμού με υδατικό διάλυμα ΝαΟΗ στη πλύντη ρίδα- scrubber (10) Spray - tower, τα μέν καυσαέρια εξερχόμενα από την οροφή του Spray Tower (10) διαμέσου του αεραγωγού που τα μεταφέρει ωθούμενα από την θετική πίεση που λαμβάνουν κατά την διέλευσή των από τον ανεμιστήρα /φυσητήρα (23), εισέρχονται κάτω από την ελεύθερη επιφάνεια του υδατικού διαλύματος του υδροξειδίου του αμμωνίου σε αναγκαίο βάθος στον τρίτο πύργο (27) από τον αεραγωγό, ο οποίος έχει μία κατάληξη υπό μορφή σίτας στο άκρον αυτού με μεγάλο αριθμό οπών πανταχόθεν και ελευθερώνει τα καυσαέρια τα οποία ανέρχονται στην επιφάνεια του διαλύματος υπό μορφήν μικρών φυσαλίδων οι οποίες εμπεριέχουν το διοξείδιο του άνθρακα εκτός των άλλων αερίων τα οποία δεν έχουν εξουδετερωθεί προηγουμένως και διασπώνται στην επιφάνεια του διαλύματος έχοντας υποστεί πλήρη διαλυτότητα και ταυτόχρονα εξουδετέρωση από το υδατικό διάλυμα του υδροξειδίου του αμμωνίου και ταυτόχρονα υφίστανται κατιονισμό με υδατικό διάλυμα υδροξειδίου του αμμωνίου από τους εκχυτήρες που ψεκάζουν ΝΗ4ΟΗ το οποίον είναι αποθηκευμένο στη δεξαμενή (33) και προσάγεται σε αυτούς δια μέσου των αντλιών (35) και εκχύονται στον τρίτο πύργο (27) με pH του επιθυμητού βαθμού διαμέσου των δοσιμετρικών αντλιών (36) τα δε καυσαέρια συμπεριλαμβανομένου του διοξειδίου του άνθρακα τα οποία αναδύονται υπό μορφήν μικρών φυσαλίδων στην ελεύθερη επιφάνεια και ότι έχει διαφύγει οδεύει προς την οροφήν του πύργου (27), το διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται από το ΝΗ4ΟΗ και καταπίπτει στον πυθμένα του πύργου υπό μορφήν ευδιάλυτου άλατος διττανθρακικής αμμωνίας ως επί το πλείστον. Προκειμένου να αποκλειστεί η διαφυγή της αμμωνίας από την οροφή υλοποιείται κάτω από τον κατακρατητή σταγονιδίων του τρίτου πύργου (27) κατιονισμός με απιονισμένο νερό και πολύ επάνω από τους εκχυτήρες κατιονισμού με υδροξείδιο του αμμωνίου διότι αυξήθηκε το ύψος του πύργου (27), ούτως ώστε να κατακρημνιστεί η αμμωνία και να επιστρέψει στον πυθμένα του τρίτου πύργου (27). Ο επιθυμητός βαθμός αλκαλικότητος pH είτε της καυστικής σόδας είτε του ΝΗ<4>ΟΗ στους αντίστοιχους πύργους, επιτυγχάνεται με τα αντίστοιχα όργανα ελέγχου (πεχάμετρα) με τα οποία είναι εξοπλισμένοι όλοι οι πύργοι και βάσει των βαθμών αυτών δοσομετρούνται και εκχέονται αυτόματα με δοσιμετρικές αντλίες οι αναγκαίες ποσότητες με τα αντίστοιχα διαλύματα στους αντίστοιχους πύργους. Επιπλέον λειτουργεί ένας εναλλάκτης θερμότητος (28) ο οποίος απάγει την εναπομείνουσα θερμότητα του διαλύματος της διττανθρακικής αμμωνίας με θαλασσινό νερό και επαναπροσάγει το υδατικό διάλυμα της διττανθρακικής αμμωνίας στον πύργο (27) σε μικρότερη θερμοκρασία. Τα νερά της πλύσης προερχόμενα από τον κατιονισμό με NaOH θα συλλεχθούν σε μία δεξαμενή (12), και επεξεργαζόμενα καταλλήλως διαχωρίζονται τα μεν ελαιώδη και τα σωματίδια ως stock στη δεξαμενή (13) για να παραδοθούν στο επιλεγμένο λιμάνι, και κατόπιν τα νερά πλύσης οδηγούνται στον θερμικό εναλλάκτη θαλασσινού νερού/νερά πλύσης (14), και το μεν θαλασσινό νερό επιστρέφει στη θάλασσα τα δε επεξεργασμένα νερά πλύσης με μικρότερη θερμοκρασία οδηγούνται στη δεξαμενή (3) και κλείνει με αυτόν τον τρόπο το κύκλωμα και κάθε ώρα δε γίνεται πλήρης ανανέωση όλου του χρησιμοποιημένου νερού, τα δε νερά πλύσης προερχόμενα από τον κατιονισμό με υδατικό διάλυμα υδροξείδιο του αμμωνίου ως πρώτη επιλογή επειδή η διττανθρακική αμμωνία είναι λίπασμα κατόπιν αφαίρεσης ορισμένης ποσότητος νερού διά μέσου εξάτμισης χρησιμοποιώντας για το σκοπό αυτό την θερμότητα των καυσαερίων του ντηζελοκινητήρα διαμέσου του θερμικού εναλλάκτη (32) και αντλίας κενού, ούτως ώστε με οικονομικό τρόπο να επιτευχθεί κατά προσέγγιση η αναλογία 1kgNH<3>/3kgCΟ<2>/1kgH<2>Ο θα αποθηκευτεί στη δεξαμενή (33) απ' όπου με βυθιζόμενη αντλία μεταφέρεται σε σιλό στις αποβάθρες των λιμανιών για διανομή. Ως δεύτερη επιλογή ωθούμε από τον πυθμένα δια μέσου αντλίας (34)το υδατικό διάλυμα της διττανθρακικής αμμωνίας να διέλθει από τον θερμικό εναλλάκτη (29) και να μεταφερθεί στον πυθμένα του τέταρτου πύργου (30) όπου του εκχωρείται θερμότητα από τον θερμικό εναλλάκτη (32) και στην θερμοκρασία μεταξύ 30°C-40°C όπου και διασπάται η διττανθρακική αμμωνία ελευθερώνοντας το ΝΗ<4>ΟΗ και το διοξείδιο του άνθρακα τα οποία ανέρχονται προς την οροφή. Προκειμένου να αποκλειστεί η διαφυγή της αμμωνίας από την οροφή πριν τον κατακρατητή του τέταρτου πύργου (30) υλοποιείται κατιονισμός με απιονισμένο νερό στο ανώτερο μέρος του πύργου, και κάτω από τον κατακρατητή σταγονιδίων, ούτως ώστε να κατακρημνιστεί η αμμωνία και να επιστρέφει στον τρίτο πύργο (27), το δε CO<2>θα εξέλθει από την οροφή και στη συνέχεια μπορούμε να το υγροποιήσουμε με συμπίεση κάτω από τη θερμοκρασία των 32° C και να αποθηκευτεί. Η θερμοκρασία των εξερχομένων αερίων από την καμινάδα πλοίου μετά τον economizer (15) μειώνεται δια μέσου του θερμικού εναλλάκτη καυσαερίων/νερού (32) στον οποίον υποχρεούνται τα καυσαέρια να διασχίσουν μετά την είσοδό τους διαμέσου της παραπλανητικής εισόδου (22) (προς την μονάδα επεξεργασίας των καυσαερίων και η οποία ενεργοποιείται με την θέση σε λειτουργία του ανεμιστήρα, ο οποίος δημιουργώντας υποπίεση απορροφά τα καυσαέρια από την καμινάδα και όταν απενεργοποιείται τα καυσαέρια οδεύουν προς την καμινάδα, αποφεύγοντας την εγκατάσταση βαλβίδων εκτροπής οη/off ο δε παραγόμενος ατμός οδηγείται εν μέρει σε ατμοστρόβιλο (16) συνδεδεμένος με την ηλεκτρογεννήτρια (17) με παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και εν μέρει για την υγροποίηση του καυσίμου μαζούτ.

2. Αυτόματο σύστημα εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων του θερμοκηπίου από τις καμινάδες των πλοίων με ταυτόχρονη ανάκτηση ενέργειας σύμφωνα με τη αξίωση (1) χαρακτηρίζεται από το ότι η μονάδα αποτελείται από τον αφαλατωτή με την διαδικασία της αντιστρόφου οσμώσεως (2) διότι πρέπει να απομακρυνθεί το αλάτι που εμπεριέχεται στο θαλασσινό νερό καθώς και τα θειικά και χλωριούχα, διότι οι επικαθήσεις αυτών των αλάτων επί των στοιχείων της μονάδος (scrubber, venturi, εκχυτήρες, σωληνώσεις) στα τοιχώματα προκαλούν με την πάροδο του χρόνου φραγή και τελικά δραστική μείωση της εξουδετέρωσης των SO<x>, ΝΟ<Χ>, CO<2>, CO.

3. Αυτόματο σύστημα εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων του θερμοκηπίου από τις καμινάδες των πλοίων με ταυτόχρονη ανάκτηση ενέργειας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1) κα(2) χαρακτηρίζεται απ' το ότι για την επίτευξη της μεγίστης αποτελεσματικότητος η οποία είναι και το ζητούμενο, η τροφοδοσία με αλκαλικό διάλυμα NaOH και ο ψεκασμός θα άρχεται από το τρίτο στάδιο κατιονισμού δηλαδή στο Spray tower (10), όπου θα υλοποιείται ο ψεκασμός με αντλίες που θα αντλούν από την δεξαμενή συλλογής των νερών πλύσεως που ευρίσκεται στο κάτω μέρος αυτού και τροφοδοτείται από την δεξαμενή (3) επιτυγχάνοντας την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης τον αλκαλικού διαλύματος του NaOH η οποία επιτυγχάνεται με την ανακυκλοφορία των νερών πλύσεως πρώτα από τον Spray tower (10) καθώς τα καυσαέρια θα έχουν υποστεί τον πρώτο και δεύτερο κατιονισμό και θα έχει επιτευχθεί κατά 95% ως τάξη μεγέθους η χημική εξουδετέρωση των αερίων ρύπων SO<x>, ΝΟ<Χ>, CO και εν μέρει του CO<2>συμπεριλαμβανομένης και της κατακρήμνησης των σωματιδίων, ούτως ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη αποτελεσματικότητα, όπως επιβεβαιώθηκε από τις πιστοποιημένες μετρήσεις, απαιτείται το αλκαλικό διάλυμα του NaOH να είναι το περισσότερο καθαρό με ελάχιστη ανακύκλωση στο Spray tower (10) και ότι αφού επέλθει υδραυλική ισορροπία με την υπερχείλιση των νερών πλύσεως της δεξαμενής αυτής κάτω από το Spray tower (10), οδεύει προς την δεξαμενή συλλογής των νερών πλύσεως του σωλήνα venturi και των quench (που ευρίσκεται εσωτερικά στο κάτω μέρος του σώματος αυτών) όπου με αντλίες θα αντλούν και θα ψεκάζουν τα εισερχόμενα καυσαέρια και των οποίων τα νερά πλύσεως θα καταπίπτουν στην ίδια και κατόπιν υπερχείλιση ς θα οδεύουν προς επεξεργασία στην δεξαμενή επεξεργασίας, όπου δια μέσου ενός διαχωριστή disoleateur και σύστημα κροκίδωσης και τελικά φίλτρο από χαρτί που δεν επιτρέπει την διέλευση σωματιδίων μεγαλύτερων των 20 micron, τα δε μη επεξεργασμένα προϊόντα (σωματίδια άνω των 20 micron, emulsion oils κλπ.) αποθηκεύονται σε (13) ειδική δεξαμενή απ' όπου απάγονται με βυθιζόμενη αντλία και θα παραδίδονται σε λιμάνια για περαιτέρω επεξεργασία σε μονάδες βιομηχανικών αποβλήτων.

4. Αυτόματο σύστημα εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων τον θερμοκηπίου από τις καμινάδες των πλοίων με ταυτόχρονη ανάκτηση ενέργειας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1), (2), (3) χαρακτηρίζεται από το ότι καταργούνται οι βαλβίδες εκτροπής των καυσαερίων και η όδευση των καυσαερίων επιτυγχάνεται με την υποπίεση που δημιουργείται από τον ανεμιστήρα (23).

5. Αυτόματο σύστημα εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων του θερμοκηπίου από τις καμινάδες των πλοίων με ταυτόχρονη ανάκτηση ενέργειας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1), (2), (3), (4) χαρακτηρίζεται από το ότι μπορεί να εγκατασταθεί και να εξουδετερώσει τα αέρια του θερμοκηπίου από τις καμινάδες των θερμοηλεκτρικών μονάδων παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιούν ως καύσιμο λιγνίτη, η οιονδήποτε ορυκτό ή αέριο καύσιμο (φυσικό αέριο, LPG).

6. Μέθοδος εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων του θερμοκηπίου SO<x>, ΝΟ<Χ>, CO<2>, CO συμπεριλαμβανομένης της αιθάλης και των λοιπών ελαιωδών ουσιών με ταυτόχρονη ανάκτηση ενέργειας σύμφωνα με τις αξιώσεις (1), (2), (3), (4), (5) χαρακτηρίζεται από το ότι θέτοντας σε λειτουργία την μονάδα αυτόματα λειτουργούν οι καταδυόμενες αντλίες που είναι εξοπλισμένο κάθε πλοίο και μεταφέρουν θαλασσινό νερό από το επίπεδο της θάλασσας στη δεξαμενή (1), απ' αυτήν την δεξαμενή αντλείται νερό για να διέλθει από το σύστημα αφαλάτωσης (2) με μεμβράνες σε διπλό στάδιο και το μέν αλμόλοιπο απορρίπτεται στη θάλασσα, το δε αφαλατωμένο νερό τοποθετείται σε μία δεξαμενή (3) όπου με μία δοσιμετρική αντλία (4) εκχύεται ΝαΟΗ ούτως ώστε το pH του υδατικού διαλύματος να είναι τον επιθυμητού βαθμού αλκαλικότητος, η δε δοσιμετρική αντλία αντλεί τη καυστική σόδα από ειδική δεξαμενή (5) όπου εμπεριέχεται ΝαΟΗ, από τη δεξαμενή (3) διαμέσου μίας αντλίας (6) σε επιθυμητή πίεση τροφοδοτούνται τρεις η περισσότερες θέσεις για τον κατιονισμό των καυσαερίων και οι οποίες είναι η πρώτη κατάντη (7) της εισόδου των καυσαερίων στα quench (8) στη φάση της προεπεξεργασίας, στη δεύτερη που είναι το πρώτο στάδιο (9) επεξεργασίας-κατιονισμού στο venturi και στη τρίτη θέση (10) που είναι το δεύτερο στάδιο κατιονισμού στο Spray tower τμήμα του scrubber, τα δε καυσαέρια οδηγούνται στα στάδια κατιονισμού με υποπίεση που δημιουργεί ο ανεμιστήρας (23) που ευρίσκεται κατάντη του Spray tower (10) κατιονισμού απ' όπου και εξέρχονται απαλλαγμένα τα απαέρια από τους ρύπους SO<x>, NOx, CO και εν μέρει από το CO<2>, στη συνέχεια εισέρχονται με θετική πίεση που τους προσδίδει ο ανεμιστήρας (23) με αεραγωγό ο οποίος καταλήγει στο βυθισμένο άκρο του σε μία σίτα με μικρές οπές στον πυθμένα του πύργου (27) κάτω από την ελεύθερη επιφάνεια του υδατικού διαλύματος του ΝΗ4ΟΗ δημιουργώντας μικρές φυσαλλίδες οι οποίες αναδύονται στην ελεύθερη επιφάνεια του διαλύματος όπου και διασπώνται δεχόμενες παράλληλα κατιονισμό με ΝΗ<4>ΟΗ από τους εκχυτήρες σε τρεις και περισσότερες θέσεις καθ' ύψος και συνεχίζοντας καθ' ύψος έχουμε έναν δεύτερο κατιονισμό στον ίδιο πύργο (27) από μεγαλύτερο ύψος, από απιονισμένο νερό, το οποίον προσάγεται από τον αφαλατωτή με αντλίες (36), όπως και το διάλυμα του ΝΗ<4>ΟΗ προσάγεται στον πύργο (27) από την δεξαμενή αμμωνίας (31). Στη συνέχεια το υδατικό διάλυμα που προκύπτει ως προϊόν η διττανθρακική αμμωνία από την χημική αντίδραση δέσμευσης του CO<2>με το υδατικό διάλυμα του ΝΗ<4>ΟΗ καταπίπτει στον πυθμένα του πύργου (27) ως πρώτη επιλογή οδηγείται στη δεξαμενή (33) και αφού του αφαιρεθεί ποσότητα νερού με εξάτμιση σε συνδυασμό με αντλία κενού εκμεταλλευόμενοι την θερμότητα που μας παρέχει ο θερμικός εναλλάκτης (32) οδηγείται σε δεξαμενή αποθήκευσης για διανομή ως λίπασμα, ως δε δεύτερη επιλογή το υδατικό διάλυμα της διττανθρακική ς αμμωνίας οδηγείται με αντλία (34) δια μέσου ενός θερμικού εναλλάκτη (29) στον πύργο (30), όπου του χορηγείται θερμότητα από τον θερμικό εναλλάκτη των καυσαερίων (32) και διασπάται σε αμμωνία και

CO<2>. Η μέν αμμωνία υφιστάμενη έναν κατιονισμό καθ' ύψος από απιονισμένο νερό καταπίπτει στον πυθμένα του πύργου (30) και επιστρέφει με αντλία διαμέσου του θερμικού εναλλάκτη (29) στον πύργο (27), το δε CO<2>εξερχόμενο από τον κατακρατητή σταγονιδίων του πύργου (30) συλλέγεται υγροποιώντας το σε θερμοκρασία κατώτερη των 32° C και αποθηκεύεται. Επιπλέον το υδατικό διάλυμα της διττανθρακική ς αμμωνίας διέρχεται από τον θερμικό εναλλάκτη (28) ο οποίος απάγει την θερμότητα του διαλύματος με την ροή του θαλασσινού νερού και με την οποίαν αποβάλλεται. Επισημαίνοντας παράλληλα ότι οι εκχυτήρες του αλκαλικού διαλύματος ανεξάρτητα εάν εκχύουν NaOH η ΝΗ<4>ΟΗ θα είναι με κατάλληλο τρόπο κατασκευασμένοι και θα λειτουργούν έτσι, ούτως ώστε η έκχυση να είναι κάθετος στη ροή των καυσαερίων και να δημιουργείται τυρβώδης ροή, για την αύξηση της στροβιλότητος με τελικό στόχο την μεγιστοποίηση της επιφάνειας ανάμιξης των μοριακών σταγονιδίων και των μοριακών συσσωμάτων αερίων, για την αποτελεσματική κατακρήμνηση των SO<x>, ΝΟ<Χ>, CO<2>, CO, τα δε καυσαέρια αφού διέλθουν τα quench και διασχίσουν κατόπιν το πρώτο (σωλήνα venturi) λόγω της υποπίεσης που δημιουργεί ο ανεμιστήρας που ευρίσκεται κατάντη αυτών οδηγούνται με πίεση της τάξεως των 100 mm στήλης νερού στο δεύτερο στάδιο (Spray tower) κατιονισμού και θα εισέλθουν στον πυθμένα του τρίτου πύργου (27) σε περίπου 28-25°C, όπου θα δεσμευτεί το CO<2>, τα δε σωματίδια και οι ελαιώδεις και κατραμικές ουσίες θα συλλεχθούν σε μία δεξαμενή (12) απ' όπου οι μεν επιπλέουσες ελαιώδεις και κατραμικές ουσίες διαχωρίζονται άμεσα και θα αποθηκεύονται σε άλλη δεξαμενή (13) για παράδοση σε επιλεγμένο λιμάνι, τα δε νερά πλύσης τα οποία έχουν μία θερμοκρασία κυμαινόμενη μεταξύ 32-27°C οδηγούνται σε έναν θερμικό εναλλάκτη (θαλασσινού νερού/νερά πλύσης)(14) στον οποίον απάγεται η θερμότητα των νερών πλύσης, δια μέσου θαλασσινού νερού θερμοκρασίας περίπου 15°C, ούτως ώστε να εισέλθει στη δεξαμενή (3) το ανακυκλώμενο νερό στη ίδια θερμοκρασία, με αυτόν τον τρόπο η απαίτηση για αφαλατωμένο νερό και κατά συνέπεια η ενεργειακή κατανάλωση καθίσταται ελάχιστη όπως επίσης και αυτή της καυστικής σόδας και του

ΝΗ<4>ΟΗ, διότι το pH του ανακυκλώμενου νερού είναι αλκαλικό, κάθε δε μία ώρα γίνεται πλήρης ανανέωση του συνολικού χρησιμοποιούμενου νερού, η δε ποσότητα τον χρησιμοποιούμενου νερού είναι ελάχιστη εν συγκρίσει με ότι υπάρχει στη σημερινή τεχνολογική στάθμη.

7. Η μέθοδος εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων με αυτόματο σύστημα που έχει περιγράφει σύμφωνα με την αξίωση (6) χαρακτηρίζεται από το ότι ο πυρήνας του χημικού αντιδραστήρα για την εξουδετέρωση των SO<x>, ΝΟ<x>, CO συμπεριλαμβανομένων των σωματιδίων συνίσταται στο ότι προσδίδεται υψηλή κινητική ενέργεια στα μόρια των καυσαερίων δια μέσου του ανεμιστήρα και η οποία μεταφράζεται σε υψηλή ταχύτητα αυτών και στα οποία προσδίδεται περαιτέρω επιτάχυνση επαυξάνοντας αυτήν με την διέλευση αυτών δια μέσουτων quench και των venturi λόγω τον γεωμετρικού τους σχήματος, αυτή δε η υψηλή ταχύτητα πρέπει να κυμαίνεται ως τάξη μεγέθους στα 100-120 m/s και είναι καταλυτική για να επιτευχθεί η πλήρης μίξη των σταγονιδίων του αλκαλικού διαλύματος με ενδεδειγμένο pH με τα μόρια των καυσαερίων όσον αφορά την εξουδετέρωση των SO<x>, ΝΟ<Χ>, CO στον πρώτο πύργο (quenchventuri) και τον εξαναγκασμό σε υδατοδιαλυτότητα των εναπομεινάντων μη επεξεργασμένων απαερίων και κατά κύριο λόγο του CO<2>, διαμέσου του αεραγωγού που έχει στο βυθισμένο άκρο του σίτα με μικρές οπές για να ελευθερώνει τα απαέρια σε αναγκαίο βάθος από την ελεύθερη επιφάνεια του αλκαλικού διαλύματος ΝΗ<4>ΟΗ και τα οποία αναδύονται υπό μορφήν μικρών φυσαλίδων και να μπορούν να διασπαστούν και με την συνδρομή του κατιονισμού, ώστε να επιτευχθούν οι χημικές αντιδράσεις εξουδετέρωσης με την μέγιστη απόδοση -αποτελεσματικότη τα.

8. Η μέθοδος εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων με αυτόματο σύστημα σύμφωνα με τις αξιώσεις (6), (7) χαρακτηρίζεται από το ότι ο αριθμός των σωλήνων Venturi που απαιτείται για να κατανεμηθεί ο όγκος των εισερχομένων καυσαερίων καθορίζεται κάθε φορά από τον όγκο αυτών για να επιτευχθεί η μέγιστη απόδοση-αποτελεσματικότητα, διότι δεν πρέπει να υπερβαίνει το όριο της αποκόλλησης τον οριακού στρώματος.

9. Η μέθοδος εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων με αυτόματο σύστημα σύμφωνα με τις αξιώσεις (6), (7), (8) χαρακτηρίζεται από το ότι είναι καταλυτική η ανακύκλωση για ορισμένο χρόνο με σταθερό pH στα νερά πλύσης κάτω από τον σωλήνα venturi, όπως και κάτω από το Spray Tower (10) διότι το υδροξείδιο του νατρίου αντιδρώντας με το ανθρακικό οξύ που δημιουργήθηκε από την διαλυτότητα τον διοξειδίου τον άνθρακα στο αλκαλικό διάλυμα, σχηματίζει ανθρακικό νάτριο το οποίον συμπεριφέρεται αλκαλικά όπως ακριβώς το υδροξείδιο του νατρίου και εξουδετερώνει τα οξέα που δημιουργούνται όπως το θειικό οξύ, το νιτρικό οξύ και το ανθρακικό οξύ σχηματίζοντας τα αντίστοιχα άλατα και κατ' αυτόν τον τρόπο μειώνεται κατά πολύ η ανάγκη έκχυσης της καυστικής σόδας, το αντίστοιχο συμβαίνει στον τρίτο πύργο (27) με την ανακύκλωση του αλκαλικού διαλύματος ΝΗ<4>ΟΗ, έως ότου εξαντληθεί η δραστικότητά του και κατά συνέπεια να μειωθεί συνολικά η κατανάλωση των αναλώσιμων και τελικά το λειτουργικό κόστος της μονάδος.

10. Η μέθοδος εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων με αυτόματο σύστημα σύμφωνα με τις αξιώσεις (6), (7), (8), (9) χαρακτηρίζεται από το ότι επειδή ο στόχος της μεθοδολογίας της εκτεθείσης μονάδος είναι η μέγιστη απόδοση της εξουδετέρωσης των αερίων ρύπων με ταυτόχρονη ελαχιστοποίηση του λειτουργικού κόστους και επειδή η εξουδετέρωση των αερίων ρύπων SO<x>,NO<x>, CO έχει επιτευχθεί κατά το μέγιστο μέρος στον πρώτο πύργο (quench venturi) για να επιτευχθεί η μεγίστη αποτελεσματικότητα στην εξουδετέρωση το αλκαλικό διάλυμα του NaOH που πρέπει να ψεκαστεί στον πύργο (10) Spray tower πρέπει να είναι όσο το λιγότερο ανακυκλωμένο αλκαλικό διάλυμα για να επιτευχθεί ο στόχος, κατά συνέπεια η υπερχείλιση αυτών των νερών πλύσεως που είναι καθαρότερα από τα νερά πλύσεως κάτω από τον σωλήνα venturi θα οδηγηθούν σε αυτόν, ούτως ώστε να γίνει πλήρης εκμετάλλευση του αλκαλικού παράγοντα πριν να οδηγηθεί στην επεξεργασία των νερών πλύσεως. Η ίδια τεχνική χρησιμοποιείται και στους πύργους (27) και (30) με το αλκαλικό διάλυμα του ΝΗ<4>ΟΗ.