本發(fā)明涉及船舶廢氣處理領(lǐng)域，特別是涉及一種船舶雙燃料引擎煙氣處理系統(tǒng)及處理方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)Νh(huán)境保護意識的不斷提高，船舶廢氣排放對大氣環(huán)境的影響日益受到關(guān)注。船舶雙燃料引擎作為一種新型的動力裝置，能夠使用不同類型的燃料，如天然氣和燃油，以提高能源利用效率和降低運營成本。然而，雙燃料引擎在燃燒過程中會產(chǎn)生復雜的廢氣成分，其中包含大量的氮氧化物（nox）、硫氧化物（sox）、顆粒物（pm）以及甲烷（ch4）、氨氣（nh3）等污染物。這些污染物不僅會對大氣環(huán)境造成嚴重污染，引發(fā)酸雨、霧霾等環(huán)境問題，還會對人類健康產(chǎn)生危害。

2、催化氧化技術(shù)是一種有效的廢氣處理方法，通過催化劑的作用，能夠加速廢氣中污染物與氧氣的反應，將其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。在船舶廢氣處理領(lǐng)域，催化氧化技術(shù)也得到了一定的應用。然而，現(xiàn)有的催化氧化技術(shù)在處理船舶雙燃料引擎廢氣時，仍面臨著一些問題。

3、一方面，現(xiàn)有的催化劑在活性和選擇性方面存在不足，難以同時高效地處理多種污染物。例如，對于甲烷和氨氣等污染物的催化氧化效率較低，需要較高的反應溫度和較長的反應時間，導致系統(tǒng)能耗增加，處理效率低下。另一方面，傳統(tǒng)的催化氧化反應過程中，催化劑的活性容易受到廢氣中雜質(zhì)和水分的影響，導致催化劑失活，需要頻繁更換催化劑，增加了運行成本。

4、因此，需要一種船舶雙燃料引擎煙氣處理系統(tǒng)及處理方法，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種船舶雙燃料引擎煙氣處理系統(tǒng)及處理方法，實現(xiàn)引擎煙氣內(nèi)未燃盡甲烷以及氨氣的高效脫除。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種船舶雙燃料引擎煙氣處理系統(tǒng)，包括沿氣體排放方向依次連接的高頻電子束發(fā)生器、用于配合高頻電子束發(fā)生器生成自由基的混合反應器和催化氧化反應器、氣液輸送管路以及煙氣輸送管路；

3、所述高頻電子束發(fā)生器與所述混合反應器之間形成有第一混合段，所述混合反應器與所述催化氧化反應器之間形成有第二混合段；

4、所述氣液輸送管路與所述第一混合段連通，用于輸送所述自由基形成所需的空氣以及水蒸氣或淡水；

5、所述煙氣輸送管路與所述第二混合段連通；

6、其中，所述催化氧化反應器內(nèi)置有沿氣體排放方向依次設置的金屬催化氧化反應層以及非金屬催化氧化反應層；

7、所述金屬催化氧化反應層用于所述自由基與煙氣的初次催化氧化，且在電子束輻照作用下，能夠吸收電子能量升溫，從而加速所述自由基與煙氣的催化氧化；

8、所述非金屬催化氧化反應層用于所述自由基與剩余煙氣的持續(xù)催化氧化，且能夠屏蔽電子束輻射。

9、進一步的，所述金屬催化氧化反應層設置為負載有cuo、a-mno2、moo3以及fe3o4作為金屬氧化物催化劑的鎂鋁合金基材；

10、所述非金屬催化氧化反應層設置為負載有cuo和a-mno2作為過渡金屬催化劑的zsm-5分子篩結(jié)構(gòu)。

11、進一步的，所述催化氧化反應器的輸入端具有混合器本體，用于所述自由基與煙氣的混合。

12、進一步的，所述混合反應器包括混合腔體、氣相混合器以及金屬泡沫催化填料；

13、所述氣相混合器以及所述金屬泡沫催化填料自氣體排放方向依次設置在所述混合腔體內(nèi)；

14、所述氣相混合器用于形成均勻的混合氣流；

15、所述金屬泡沫催化填料用于在所述高頻電子束發(fā)生器所輸出電子束的作用下，使所述混合氣流中的水蒸氣以及空氣電離形成所述自由基。

16、進一步的，所述金屬泡沫催化填料設置為表面負載鉑銠合金的鎂鋁合金基材。

17、進一步的，所述混合反應器還包括噴嘴；

18、所述噴嘴設置在所述混合腔體內(nèi)，且設置在所述金屬泡沫催化填料遠離所述氣相混合器的一側(cè)，用于將所述自由基加速輸出至所述第二混合段。

19、進一步的，所述噴嘴的橫截面外徑沿氣體排放方向遞減。

20、進一步的，所述氣液輸送管路連接有空氣供給管路、蒸氣供給管路以及淡水供給管路；

21、所述空氣供給管路的氣體來源為船艙psa系統(tǒng)；

22、所述蒸氣供給管路的蒸氣來源為船艙鍋爐。

23、進一步的，所述空氣供給管路的輸出端還與所述混合反應器以及所述催化氧化反應器連接，用于對所述混合反應器以及所述金屬催化氧化反應層提供空氣，以進行降溫。

24、進一步的，所述煙氣輸送管路具有兩個支路管路；

25、其中一個所述支路管路與所述第一混合段選擇性連通，以能夠用于所述第一混合段的升溫，使所述氣液輸送管路輸入至所述第一混合段內(nèi)的淡水能夠氣化，以形成水蒸氣；

26、另一所述支路管路與所述第二混合段連通。

27、進一步的，所述催化氧化反應器的輸出端連接有潔凈氣排放管路；

28、所述第二混合段與所述潔凈氣排放管路之間設置有旁通管路。

29、進一步的，所述高頻電子束發(fā)生器電性連接有高頻電子束控制器，用于控制所述高頻電子束發(fā)生器的啟閉；

30、其中，所述高頻電子束控制器與所述煙氣輸送管路上的濃度檢測傳感器信號連接，還用于根據(jù)所述煙氣輸送管路內(nèi)甲烷以及氨氣的濃度控制所述高頻電子束發(fā)生器所形成電子束的強度；

31、并且，所述高頻電子束控制器還連接有船舶發(fā)電機以及儲能集裝箱模塊，用于電源的供給。

32、在另一方面，本發(fā)明還提出了一種船舶雙燃料引擎煙氣處理方法，包括上述實施例中所述的船舶雙燃料引擎煙氣處理系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

33、使第一混合段內(nèi)具有空氣以及水蒸氣；

34、控制高頻電子束發(fā)生器輸出電子束，使空氣以及水蒸氣在混合反應器內(nèi)形成自由基，并輸出至第二混合段；

35、將船舶引擎排出的煙氣輸入至第二混合段內(nèi)，以與自由基形成混合氣體，并進入至催化氧化反應器內(nèi)，以依次經(jīng)過金屬催化氧化反應層和非金屬催化氧化反應層；

36、通過金屬催化氧化反應層對混合氣體進行初次催化氧化，且金屬催化氧化反應層在催化氧化的過程中能夠在電子束輻照下吸收電子能量并升溫，以加速混合氣體的催化氧化；

37、再通過非金屬催化氧化反應層對余下混合氣體進行再次催化氧化，生成并排出潔凈氣。

38、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

39、通過設置高頻電子束發(fā)生器、混合反應器以及氣液輸送管路，使混合反應器內(nèi)能夠生成用于氧化甲烷以及氨氣的自由基，且通過設置催化氧化反應器，并催化氧化反應器與混合反應器之間形成有與煙氣輸送管路連接的第二混合段，使自由基能夠與煙氣在第二混合段內(nèi)初步混合氧化，形成混合氣體并輸入至催化氧化反應器內(nèi)。由于催化氧化反應器具有沿氣體排放方向依次設置的金屬催化氧化反應層以及非金屬催化氧化反應層，且金屬催化氧化反應層在電子束輻照作用下能夠吸收電子能量并升溫，因此當混合氣體進入催化氧化反應器時，金屬催化氧化反應層在對混合氣體進行初次催化氧化的同時還能夠起到加速催化的效果。而非金屬催化氧化反應層則能夠?qū)τ嘞禄旌蠚怏w持續(xù)催化氧化，同時實現(xiàn)電子束輻射的屏蔽，以延長下游設備的使用壽命。即本系統(tǒng)通過采用自由基預氧化-自熱催化氧化-持續(xù)催化氧化三級處理機制，實現(xiàn)對引擎煙氣內(nèi)未燃盡甲烷以及氨氣高效脫除的功能。