氮氧化物去除装置制造方法

氮氧化物去除装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种有效地去除排气中所含有的氮氧化物的装置。根据本发明氮氧化物的去除装置，包括排气管，将发动机排气引向涡轮增压机；排气动压发生器，将所述排气管中流入出排气的一部分抽气；还原剂供给机，将所述的抽气的气体和还原剂相混合后，提供至所述排气管；以及SCR反应器，与所述涡轮增压机的后端相连接，并利用所述还原剂通过催化还原反应，将所述排气中所含有的氮氧化物去除，提供至所述排气管的所述抽气气体及所述还原剂，通过所述排气管按顺序导向所述涡轮增压机和所述SCR反应器。
【专利说明】氮氧化物去除装置
[0001]本申请是申请日为2013年5月17日、发明名称为“氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法”的第201310183470.1号专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明是一种关于氮氧化物去除装置，更详细地说是一种涉及有效去除发动机排气中含有的氮氧化物的装置。
【背景技术】
[0003]柴油机在汽缸内部的燃烧过程中产出以NO及勵2为主要成分的氮氧化物(以下称NOx)。NOx是标志性公害物之一，针对在燃烧过程中所排出的NOx去除研究越来越多样化。
[0004]特别是联合国(United Nation, UN)附属的国际海事机构(InternationalMaritime Oraganization, IMO)已开始制约船舶的氮氧化物排放量。依据国际海洋污染防止公约(Marine Pollution Treaty, MARPOL Treaty) 73/78 的附件第 6 章，从 2016 年起将航行在沿海地区船舶的氮氧化物排放量降低到规定排放量。
[0005]选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,以下简称SCR)为去除氮氧化物的主要方法并被广泛利用。SCR是在催化剂中加入氮氧化物和还原剂，诱导使氮氧化物和还原剂产生催化还原反应，使氮氧化物转化成为较稳定的氮元素的方法。此时，最为催化剂的有钛-钒，还原剂则主要为氨气。
[0006]一方面，氨气是强烈的毒性气味毒性物质，其处理方法非常复杂。因此，如果将氨气作为SCR的还原剂，那么随其需要的是防止氨泄露是泄露传感器、双层外壁或换气装置等的特殊设备，还需要把储有氨气的储罐需存放在开放区域(如船舶上甲板的开放区域)。最近，，新兴一种将容易处理的尿素水溶液(以下简称尿素水)喷射在排出的高温废气中致使喷射出的尿素经热分解从而产生氨气的方法。像这样，采用氨气去除氮氧化物的装置已在大韩民国公开专利特许第10-2012-00305533号公开。
[0007]因此，为了使尿素能够较稳定的产出氨气，其尿素喷射出的废气温度要求在指定的范围内(约320°C?400°C )。倘若，尿素喷射出的废气温度低于指定温度时，那么尿素将不会被完全分解，很有可能产生缩二脲、三聚氰酸等多数的不必要产物。因此，这很有可能成为去除氮氧化物性能低下的原因。

【发明内容】

[0008](要解决的技术问题)
[0009]本发明的目的是提供提高还原剂的产生效率及抵制生成副产物的氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法。
[0010]本发明的另一目的又在于，降低对于多个引擎安装同样的脱氮剂(denitrification或De-NOx)装置的安装及制作费用成本的氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法。[0011]本发明的另一目的在于，本发明是为了提供最低限度地减少涡轮增压机驱动力的氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法而提出的。
[0012]本发明的另一目的在于，本发明是为了提供最小化引擎与涡轮增压机机之间所插入的空间容量的氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法而提出的。
[0013]本发明的另一目的在于，本发明是为了提供抵制副产物的产生及固性化的具备多孔内筒的氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法而提出的。
[0014]本发明的另一目的在于，本发明是为了提供横向旋转运动和纵向涡流形成复流，具备提高排气的均质度及流速分布的均值的静态混合器的氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法而提出的。
[0015](解决问题的手段)
[0016]根据本发明的氮氧化物去除装置，包括还原剂供给机，通过利用第一发动机排气热能所产生的热反应，由最初物质生成还原剂；以及催化还原部，利用所述还原剂的催化还原反应去除第二发动机排气所含有的氮氧化物，所述第二发动机的排气不经过所述还原剂供给机直接提供到所述催化还原部。
[0017]在优选方式中，所述第一发动机的排气比所述第二发动机的排气温度高。
[0018]在更优选方式中，所述第一发动机是船舶的发电用发动机，第二发动机则为船舶的推进用发动机。
[0019]在更优选方式中，还包括通气管，上流与所述第二发动机排气(以下为第二排气路)连接，所述上流与所述下流之间包含还原剂供给机的排气路(以下为第一排气路)合流。
[0020]在更优选方式中，所述还原剂供给机将第一发动机的排气与所述还原剂相混合的混合气体通过所述第一排气路排出，所述排出的混合气体与所述第二排气路流入的所述第二发动机的排气通过所述通气管提供至所述催化还原部。
[0021]在更优选方式中，所述催化还原部包括已排出的混合气体和第二发动机排气相混合的静态混合器，所述静态混合器在所述已排出的混合气体和所述第二发动机排气通过所述静态混合器时，包括在所述已排除的混合气体或所述第二发动机排气中诱导涡流的螺旋板。
[0022]在更优选方式中，还包括使所述第二发动机排气选择性地诱导向催化还原部或者是外部排出口的阀门。
[0023]根据本发明的氮氧化物去除装置包括排气管，将发动机排气引向涡轮增压机；排气动压发生器，将所述排气管中流入出的一部分抽气；还原剂供给机，将所述的抽气的气体和所述还原剂相混合后提供至所述排气管；以及SCR反应器，与所述涡轮增压机的后端相连接，并利用所述还原剂通过催化还原反应将所述排气中所含有的氮氧化物去除，提供至所述排气管的抽气气体将通过所述排气管按顺序导向所述涡轮增压机和所述SCR反应器。
[0024]在更优选的方式中，所述的动压发生器将一部分排气从所述排气管的下流侧抽气，所述还原剂供给机将所述抽气的气体与所述还原剂一并提供至所述排气管上流侧。
[0025]在更优选的方式中，所述的动压发生器包括动压板，抽气一部分排气提供至所述还原剂供给机；也包括旋转轴，将所述动压板结合到所述排气管。
[0026]在更优选的方式中，所述的还原剂供给机通过利用抽气的气体的热能而产生的热反应，从初始物质中生成还原剂。[0027]在更优选的方式中，所述的还原剂供给机包括将初始物质提供至热反应领域的气嘴；以及位于所述还原剂供给机的外筒与热反应领域之间，表面有着多数小孔的多孔内筒。
[0028]在更优选的方式中，所述的还原剂供给机包括作用于多孔内通内部空间的旋转力的旋转器。
[0029]在更优选的方式中，包括混合所述还原剂与排气的静态混合器，静态混合器在排气通过静态混合器时段内使涡流引向排气的螺旋板。
[0030]根据本发明的氮氧化物去除装置，包括将涡流引向流体相混合的静态混合器；包括将流体所含有的氮氧化物通过催化还原反应去除的SCR反应器，所述静态混合器为吸收流体的流入部；包括排出流体的排出部；包括流体从流入部移动至排出部的时段内将涡流引向流体的螺旋板。
[0031]在更优选的方式中，所述的涡流包括纵向涡流以及横向旋转运动的复流涡流。
[0032]在更优选的方式中，所述的螺旋板的中心为空。
[0033]在更优选的方式中，所述螺旋板的最外部位置与静态混合器的外筒最里部相接触。
[0034]在更优选的方式中，所述的流体包括发动机的排气以及催化还原反应中的还原剂。
[0035]在更优选的方式中，还包括提供还原剂的还原剂供给机，且静态混合器设置于还原剂供给机与SCR反应器之间。
[0036]在更优选的方式中，所述的还原剂为氨气，且所述的还原剂供给机通过利用排气的热能而形成的热反应中从尿素生成还原剂。
[0037]根据本发明的氮氧化物去除装置，包括通过利用排气的热能而形成的热反应中从初始物质形成还原剂的还原剂供给机，所述的将还原剂供给机还原剂供给机内部与还原剂供给机壁面隔离设置，在表面上还有使排气通过的多数小孔的多空内筒；以及提供所述初始物质的气嘴。
[0038]在更优选的方式中，所述的气嘴使初始物质向多孔内筒的外部喷射。
[0039]在更优选的方式中，所述多数的小孔为圆型或木棒型。
[0040]在更优选的方式中，所述的多数小孔离气嘴越近面积就会越小。
[0041]在更优选的方式中，所述的还原剂供给机包括作用于多孔内通内部空间的旋转力的旋转器。
[0042]在更优选的方式中，还包括通过利用还原剂而形成的催化还原反应去除氮氧化物的SCR反应器。
[0043]在更优选的方式中，所述的初始物质为尿素，还原剂则为氨气体。
[0044]根据本发明中的氮氧化物去除方法，包括通过利用第一发动机排气的热能而产生的热反应，从初始物质生成还原剂的阶段；以及通过利用还原剂而产生的催化还原反应，去除第二发动机排气所含有的氮氧化物的阶段。
[0045]在更优选的方式中，所述的氮氧化物去除装置包括通气管，上流与第二发动机排气的第二排气路相连接，下流与执行催化还原反应的催化还原部相连接，且上流与下流之间还原剂流入并与第一排气路合流。
[0046]在更优选的方式中，所述的第一发动机的排气温度比第二发动机的排气温度较闻ο
[0047](发明的效果)
[0048]根据本发明，能够提供提高还原剂生成效率且抵制产生副生成物的氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法。
[0049]另外，利用共同的脱氮装置能够将去除多个发动机排气中含有的氮氧化物，并降低安装氮氧化物去除装置及其制作成本。
[0050]另外，氮氧化物去除装置的涡轮增压机的驱动力降低最小化。
[0051]另外，能够将发动机和涡轮增压机之间的空间容量最小化，且降低发动机的走板现象。
[0052]另外，能够提供抵制产生副生成物及固型化且具备多孔内筒的氮氧化物去除装置及其去除方法。
[0053]另外，能够提高排气的均质度及流速分布的均度。
【专利附图】

【附图说明】
[0054]图1为根据本发明的第一实施例的氮氧化物去除装置的平面图。
[0055]图2是表示图1 中所示的动压发生器以及还原剂供给机的具体实施例的图片。
[0056]图3、图4为图2所示的多孔内筒的实施例的展开图。
[0057]图5为表示图2所示的旋转器的实施例的图片。
[0058]图6为表示图2所示的静态混合器实施例的单面图。
[0059]图7为图6所示的螺旋板从上而下的平面图。
[0060]图8为根据本发明的第二实施例表示的氮氧化物去除装置的平面图。
[0061]图9为表示图8中所示的还原剂供给机的具体实施例的平面图。
[0062]图10则为根据本发明表示出的氮氧化物去除方式的流程图。
[0063](附图标记说明)
[0064]100，200:氮氧化物去除装置
[0065]110，210:发动机或低温发动机 220a，220b，220c:高温发动机
[0066]111:接收器
[0067]120，240:初始物质箱121，241:泵
[0068]130，250:还原剂供给机140:动压发生器
[0069]150:润轮增压机160:鼓风机
[0070]161:给气冷却器170a，170b:阀门
[0071]180,262:静态混合器190，261: SCR 反应器
[0072]230a，230b，230c，230d:阀门260:催化还原部
[0073]P1，R7:排气管R2:通气管
[0074]131，252:气嘴132，254:旋转器
[0075]133，182，256:外筒134，255:多孔内筒
[0076]135，181，251:流入部136，184，257:排出部
[0077]132a:叶片132b:通气空间
[0078]132c:外部固定环132d:内部固定环[0079]132e:控制装置
[0080]134a:内通板134b，134c，134d:孔
[0081]141:动压板142;旋转轴
[0082]183:螺旋板185:中心
【具体实施方式】
[0083]上述的说明及以下的详细说明均为提供所述发明的附加说明的示例。因此本发明在此说明的示例均不受限制可以多样的形态出现。在此所述的实施方案均为使所示内容能够更加完整且能够充分的表达经营者的发明思想而提供的。
[0084]在本说明书中，在某些部分包括某些构成要素的情况下，表明可包含此外的其他构成要素。以下，将附图详细说明本发明的实施方案。
[0085]适用于利用选择性的催化还原法的氮氧化物去除装置的排气温度相对较低时将会产生负面影响。例如，船舶推进用发动机的排气通过涡轮增压机时热损失，通过涡轮增压机后排气的温度将降至250°C。这时，排气的温度将达不到生成还原剂(例如，氨)而适宜的温度(约320°C~400°C )，在生成还原剂的过程中会生成大量的副生成物。
[0086]一方面，在相关的在先文献大韩民国公开专利第10-2012-0030553号中，着眼于通过涡轮增压机前的排气温度相对较高，采用在发动机和供给机和涡轮机之间将排气进行抽气(steam bleeding)生成氨的方法。但是，按照此方法，若一部分排气不通过润轮增压机而通过催化反应装置(或SCR反应器)而排出，将产生降低涡轮增压机动力的缺点。
[0087]在本发明中，提供充分适宜于生成还原剂时的高温排气，同时提供能够涡轮增压机动力降低最小化的氮氧化物去除装置及其氮氧化物去除方法。
`[0088]图1为根据本发明的第一实施例而表示的氮氧化物去除装置的平面图。参照图1可知，氮氧化物去除装置100包括初始物质箱120、泵121、还原剂供给机130、排气管P1、动压发生器140、第一、第二阀门170a，170b、静态混合器180以及SCR反应器190。并且，氮氧化物去除装置100的周边构成要素包括发动机110，接收器111，给气冷却器161，鼓风机160以及涡轮增压机150
[0089]为了发动机的启动从外部流入给气Ml。给气Ml通过鼓风机160提供至给气冷却器161，给气冷却器161再将提供的给气冷却后提供至发动机110。
[0090]利用提供至发动机110的给气燃烧燃料，在燃烧过程中生成的排气通过接收器111排出。在优选的方式中，发动机Iio可能是带有2行程排气的柴油发动机。另外，在优选的方式中，发动机110也有可能是船舶的推进用发动机。在以下的说明中，假设发动机110为船舶的推进用发动机。
[0091]接收器111将临时储藏从发动机110排出的排气，之后再将此提供至排气管P1。
[0092]排气管Pl将提供的排气引向涡轮增压机150。这时，流出排气管Pl的一部分排气将随着动压发生器140而被抽气(steam bleeding)。
[0093]动压dynamic pressure发生器140是为了抽气从排气管Pl排出的一部分排气而构成的。在优选的方式中，动压发生器140可根据船舶的航行模式开关(open and close)。例如，船舶在限制氮氧化物排量的海域(以下，为限制海域)中航行的情况下，为了去除排气中的氮氧化物动压发生器140将开启。并且动压发生器140将通过开启的空间从排气管Pl中排出一部分的气体。相反，船舶在未限制海域行驶时，动压发生器140将关闭，且动压发生器140将不会对排气抽气。这时，通过排气管Pl的气体将引向涡轮增压机150。
[0094]动压发生器140的具体构成以及运作将在图2中后述。
[0095]还原剂供给机130提供的是还原剂，混合被动压发生器140所抽气的气体和还原齐U。并且，还原剂供给机130将抽气的气体和还原剂的混合气体(以下，为混合气体)返还至排气管Pl。在后述中可知，返还的气体内的还原剂将用于SCR反应器190中的催化还原反应。并且，返还的混合气体将引向涡轮增压机后与排气相合，适用于涡轮增压机的驱动。
[0096]在实施例中，还原剂供给机130利用被抽气气体的热能而生成还原剂。
[0097]在实施例中，还原剂供给机130通过利用被抽气气体的热能而产生的热反应从初始物质中生成还原剂。此时，氮氧化物去除装置100将在初始物质箱120内储藏初始物质，通过泵121将初始物质提供至还原剂供给机130。
[0098]在实施例中，还原剂供给机130所提供的是氨气，初始物质可以为尿素。此时，初始物质箱120储藏的是尿素，储藏好的尿素将通过泵121提供至还原剂供给机130。这时，提供的尿素可能会是水溶液(尿素水)的形态。还原剂供给机130将尿素喷向高温的抽气气体，利用已抽气的气体的热能而产生的热反应，从尿素中生成氨气。
[0099]关于还原剂供给机130的构成及运作的详细说明将在图2到图5中后述。
[0100]根据所述的动压发生器140以及还原剂供给机130的构成，为了在涡轮增压机150的前端生成还原剂而抽气排气。假设，排气通过涡轮增压机150时，排气所持的一部分热能将在驱动涡轮增压机时消耗掉。因此，通过涡轮增压机150后的排气温度相对较低。因此，本发明会像本发明一样将排气在通过涡轮增压机150以前进行抽气，利用相对较高温度的排气生成还原剂，其结果能够提高还原剂生成的性能。
[0101]在实施例中，从尿素(初始物质)生成氨气(还原剂)的情况下，在涡轮增压机150的前端进行排气抽气，在抽气的排气中喷射尿素。喷射出的尿素被较高温度的排气完全热分解，能够降低产生缩二脲、三聚氰酸等副生成物的产生。
[0102]另外，还原剂生成后，抽气的排气将与还原剂一起返还至排气管P1。返还的排气在排气管Pl中与其他排气合流，为驱动涡轮增压机150而引向涡轮增压机150。S卩，根据动压发生器140而抽气的排气也在生成还原剂后引向涡轮增压机150，使得涡轮增压机150的动力减少最低化。
[0103]另外，插入在接收器111和涡轮增压机150之间的构成要素仅为占用空间较小的还原剂供给机130，能够减少发动机乱调现象。假设，为了使用高温排气，若SCR反应器190插入在接收器111和涡轮增压机150之间，因SCR反应器190的超大空间容量，导致涡轮增压机150的驱动无法跟随发动机的变动负荷。并且，这也可能成为暂时发动机乱调现象的原因之一。但是，根据本发明，在接收器111和涡轮增压机150之间插入容量较小的还原剂供给机130，涡轮增压机能够尽快的赶上发动机的变动负荷。
[0104]引向涡轮增压机150的排气通过涡轮增压机150后，随着排气管P2到达第一阀门170a。这时，排气在通过涡轮增压机150时消耗一部分能量驱动涡轮增压机150。
[0105]第一阀门170a将排气引向排气管P3、P5中的任何一个排气管。在实施例中，第一阀门170a要把气体引向的排气管可根据船舶的航行情报而定。例如，在限制氮氧化物排出量的海域中，第一阀门170a为了去除排气中的氮氧化物将排气引向排气管P3。相反，在未限制氮氧化物排出量的海域中，第一阀门170a为了将排气即使排向外部而将排气引向排气管P5。
[0106]被第一阀门170a引向排气管P3的排气将提供至静态混合器180。
[0107]静态混合器180为了提高SCR反应器190的氮氧化物去除效率将排气中含有的还原剂和排气相混合。根据静态混合器180中的混合作用，还原剂能够更加均匀地分布在排气中。
[0108]在实施例中，静态混合器180对排气进行流动平面(plane of flow)的旋转运动。随之，能够使提供至SCR反应器190的排气的流动端面速度更加均匀。
[0109]关于静止混合气180的构成和运作的详细说明将在图6中做后述。
[0110]通过静态混合器180的排气将提供至SCR反应器190。
[0111]SCR反应器190根据选择性的催化还原反应将排气中的氮氧化物去除。这时，排气中含有的还原剂作为选择性催化还原反应的还原剂使用。SCR反应器190的内部包括催化部 191。
[0112]关于SCR反应器190的具体构成以及运作已在相应【技术领域】中广泛知晓，因此对其的详细说明省略。
[0113]根据所述的构成，温度相对较高的排气使用在还原剂的提供，增大还原剂的生成效率。另外，为了提供还原剂而抽气的排气将重新引向涡轮增压机150，因此能够涡轮增压机150的动力降低最小化。另外，接收器111与涡轮增压机150之间插入空间容量较小的还原剂供给机130，一次能降低临时性的发动机乱调现象。
[0114]图2为表示图1所示的动压发生器以及还原剂供给机的具体实施方案的平面图。参照图2可知，动压发生器140包括动压板141以及旋转轴142。并且，还原剂供给机130包括流入部135、排出部136以及外筒133，内部包括气嘴131、旋转器132以及多孔内筒134。
[0115]动压发生器140会抽气排气管Pl中的一部分排气提供至还原剂供给机。这时，排气的通路中间将会安装动压板141。并且，为了抽气排气动压板141会向着排气管Pl开启，排气将通过动压板141的开口流入。一般来说，若在只有动能的排气通路安装动压板141，动压板141的开口(open hole)能够增加较高的动压。这时，动压发生器140利用动压板141开口增加的动压使排气管Pl内部的气体抽气到动压发生器140内部。根据所述的动压板141的构成，从排气管Pl的上流流入排气Mpl，流入的一部分排气Mp3根据动压板141抽气到动压发生器140的内部，其余的排气Mp2将通过排气管Pl的下流流出。
[0116]将旋转轴142的动压板141与排气管Pl相结合，旋转轴为了动压板141的旋转而运动。即，动压板141以旋转轴142为轴而旋转，使其向排气管Pl开关。
[0117]一方面，以上说明的是利用动压板141和旋转轴142使动压发生器140抽气Pl内的排气。但是，本发明绝不局限于此，也可以利用动压发生器140以外的其他手段抽气排气管Pl内的排气提供至还原剂供给机130。
[0118]还原剂供给机130通过流入部135被动压发生器140接受已抽气的排气。并且，还原剂供给机130将利用抽气的排气热能从初始物质中生成还原剂。此外，在还原剂供给机130的外筒133的内部抽气的排气将与还原剂相混合，与还原剂混合的排气Mp4将通过排出部136返还至排气管Pl。返还的排气Mp4通过排气管Pl与排气Mpl相合。
[0119]以下，以从初始物质尿素生成还原剂(氨气)的情况为例，对还原剂供给机130的具体构成以及作用做详细的说明。
[0120]气嘴131从初始物质箱120出发经由泵121获取尿素M2。在实施例中，这种情况下尿素M2可以是水溶液(尿素水)的状态。并且，气嘴131将尿素M2提供或喷向多孔内筒134的内部。
[0121]旋转器132对于多孔内筒134的内部流体(气体或液体)起到旋转力的作用。通过这一作用，能够提高喷射出的尿素与排气相混合或蒸发、加热的速度。关于旋转器132的具体构成以及运作将在图5中做出详细地后述。
[0122]多孔内筒134是环绕还原剂供给机130内部一定领域的构造物。多孔内筒134拥有贯通表面的多数的小孔。这些多数的小孔作为多孔内筒134和外筒133之间的排气流入多孔内筒134内部的通路。
[0123]一方面，根据气嘴131向多孔内筒134内部喷射出尿素，因此通过多孔内筒134的小孔流入的排气与从多孔内筒134内部领域(以下，为热反应领域)喷射出的尿素相接触。并且，排气将提供从尿素生成氨气的热反应所需的热能。
[0124]多孔内筒134环绕尿素所喷射的领域，因此能够防止外筒133接触尿素或副生成物(例如，三聚氰酸)。其结果，能够防止尿素或副生成物以固型化的形式粘在温度相对较低的外筒133
[0125]另外，多孔内筒134的里部和外部被高温排气所环绕，能够使多孔内筒134的表面温度维持与排气温度相近的高温。因此，即使尿素或副生成物与多孔内筒134接触，尿素或副生成物不会因多孔内筒134的高温固型化而是转变为氨气。
[0126]另外，多孔内筒134为使排气和尿素相合，引导排气移动的途径，帮助流入多孔内筒134内部的排气能够从流入部135经过排出部136均匀的流入。随之，随着多孔内筒134排气能够比氨或尿素混合得更佳。
[0127]在实施例中，多孔内筒134表面的多数小孔很有可能是圆筒形态。
[0128]多孔内筒134的示例形态将附图3和图4做后述。
[0129]一方面，在本实施方案中，动压发生器140从排气管Pl的下流将排气抽气，还原剂供给机130把抽气的排气和还原剂相混合，混合的排气返还至排气管Pl的上流。但是，本发明的范围并未对此做限制，动压发生器140将从排气管Pl的任意一点抽气排气，还原剂供给机130也可向排气管Pl的其他任意一点返还混合的排气。例如，动压发生器140从排气管Pl的上流抽气排气，还原剂供给机130将抽气的排气与还原剂相混合，将混合的气体返还至排气管Pl的下流。
[0130]图3及图4为表示图2所示的多孔内筒实施方案的展开图。参照图3可知，多孔内筒134包括内筒壁134a和多数的圆形小孔。参照图4可知，多孔内筒134包括内筒壁134a和多数的木棒型小孔。
[0131]图3为多孔内筒134第一实施例的展开图。多孔内筒134很有可能是圆筒形。将圆筒形的多孔内筒134按长度切开后展开便为图3所示。多孔内筒134包括内筒壁134a上的多数小孔。内筒壁134a上的小孔134b为圆形，排气将通过小孔134b从多孔内筒134外向内流入内部。
[0132]在实施例中，内筒壁134a上的多数小孔的气嘴131，参照图2，越远就会越大。通过多孔内筒134和外筒133，参照图2之间的排气将向气嘴131的方向移动。并且，进行排气时将通过内筒壁134a上的小孔流入到多孔内筒134内部。随之，离气嘴131越近多孔内筒134与外筒133之间的排气密度就越高。因此，为了使通过各小孔流入多孔内筒134内部的排气量均匀，小孔离气嘴131距离越远小孔的半径就越大。
[0133]图4为多孔内筒134第二实施例的展开图。同样，多孔内筒134也有可能是圆筒。圆筒形态的多孔内筒134按长度断开后展开便为图4所示。多孔内筒134包括内筒壁134a上的多数小孔，排气将通过这些小孔流入多孔内筒134里。
[0134]一方面，在多孔内筒134的第二实施例中，内筒壁134a上的多数小孔形状为木棒型。
[0135]在实施例中，内筒壁134a上的多数小孔里气嘴134，参照图2越远其大小就越大。例如，各小孔134b，134c, 134d可按顺序尽量离气嘴131越远越好。这时，与气嘴131越近的小孔134b其幅度wl最窄，离气嘴131距离越远的小孔134d其幅度《3越宽。另外，位于中间部分的小孔134c的篇幅w2为适中。
[0136]以上是对多孔内筒134的具体实施方案进行详细说明。但这仅是示例，本发明的多空内筒134并不仅仅局限于图3和图4。例如，多空内筒134可以是非圆筒而是四角、三角形筒。此外，内筒壁134a上的小孔其样式和大小可不同。
[0137]图5为表示图2所示的旋转器实施方案的平面图。参照图5可知，旋转器包括132(参照图2)、外部固定环132c、内部固定环132d、多数的叶片132a以及叶片之间足以通气的空间132b。
[0138]外部固定环132c和内部固定环132d固定多数叶片132a。
[0139]通气空间132b将贯通旋转器的前面和后面的部分空间从而提供气体足以通过的空间。
[0140]叶片132c与外部固定环132c和内部固定环132d相结合，并与外部或内部固定环132c、132d形成一定的角度(以下为叶片角度)。并且，在气体通过通气空间132b时叶片132a将引导其进行旋转运动。
[0141]在实施例中，叶片角度(Θ )可随着流入旋转器132的排气流量或所需的旋转运动强度而变。为此，旋转器132可按各角度具备不同的控制装置132e
[0142]一方面，图5说明的旋转器132只是示例，使排气通过旋转器进行旋转流动的所有手段均可包括为本发明所述的旋转器里。
[0143]图6为表示图2所示的静态混合器实施方案的平面图。参照图6可知，静止混合器180包括流入部181、外筒182、排出部184以及置于外筒182内部的螺旋板183。
[0144]螺旋板183的中心185为空心。在实施例中，中心185很有可能为圆锥形态的空心空间。这时，中心185将以充分地形成流通端面的通路而构成。
[0145]在实施例中，螺旋板183的表面与外筒182的内面(inside surface)相接触。
[0146]流入至流入部181的排气Mkl，其中一部分Mk2将通过中心185而进行，另一部分Mk3则被螺旋板183而制止。被螺旋板183而制止的排气Mk3将跟随螺旋板183进行旋转运动。相反，通过中心185的排气Mk2将与螺旋板183的直径方向形成接近垂直角度而进行。结果，排气Mk2的流向在螺旋板183的背面形成纵向涡流Mk4。
[0147]像这样，通过空心的螺旋板183的排气中可引导纵向涡流Mk4以及横向旋转运动Mk3。并且,纵向润流Mk4按半径方向(radial direction)使物质及运动量的交换更加活性化，相互交换按螺旋板183内部进行的排气和按外部进行的排气。这时，按照螺旋板183外部而进行的排气移动至内侧，根据运动量保持规则排气的旋转速度则变得更快。
[0148]结果，通过螺旋板183的排气Mkl中横向旋转运动和纵向涡流运动形成复流，根据形成的复流排气Mkl可更加容易混合。因此，排气Mkl可同时提高圆周方向的(circumferential direction)均质度和半径方向(radial direction)的均质度。
[0149]另外，通过螺旋板183前往排出部184的排气MK5为具有较强旋转力的难流状态，因此SCR反应器182 (参照图1)的催化部191 (参照图1)入口的流速在流动单面上便可均匀。
[0150]图7为图6所示的螺旋板从上而下的平面图。参照图7可知，静态混合器180包含的螺旋板拥有的中心185中央部门为空。
[0151]根据图6所示，流入静态混合器180的排气，有一部分将通过中心185直行，另一部分将随着螺旋板183进行旋转运动。
[0152]在更实施例中，螺旋板183的外表以及内部可为一定半径rl、r2的圆形。
[0153]在更实施例中，螺旋板183外表的半径rI (外径)可与外筒182 (参照图6)内部的半径(内径)相同。
[0154]在更实施例中，螺旋板183按一定的幅(I)而设置。
[0155]图8为根据本发明的第二实施例的氮氧化去除装置的平面图。参照图8可知，氮氧化物去除装置200包括初始物质箱240、泵241、还原剂供给机250以及催化还原部260。并且，周边的构成要素有低温发动机210、高温发动机220a、220b、220c以及多数阀门230a、230b、203c、230d。另一方面，高温发动机220a、220b、220c也可能是多数的。
[0156]在本优选方式中，为了使说明更加便利，假设高温发动机220a、220b、220c为拥有4行程频率的船舶发电用发动机，低温发动机210为拥有2行程频率的船舶推进用发动机。但是，没有将本发明的权利范围局限于此的意图，而是单纯地为了便捷地说明而举例。
[0157]并且，虽然图8未示，但各发动机的排气路Rl、R4a、R4b、R4c可以通过涡轮增压机未图示。
[0158]若从高温发动机220a、220b、220c排出气体，那么阀门230b、230c、230d将在多数的途径中随意选择一条引导排气。例如，船舶在限制氮氧化物排出量的海域中航行时，为去除排气中所含有的氮氧化物，阀门230b、230c、230d将排气引向第一途径R5a、R5b、R5c。若非此时，阀门230b、230c、230d为使排气排到外部会将排气引向第二途径R6a、R6b、R6c。
[0159]若排气弓I至第一途径R5a、R5b、R5c，那么每个高温发动机220a、220b、220c排出的气体将在排气管R7合流，相合的排气将提供至还原剂供给机250。
[0160]还原剂供给机250从初始物质中生成还原剂，再将排气与还原剂混合。与还原剂混合的排气将通过还原剂供给机250的排气口排出。
[0161]在更实施例中，还原剂供给机250可利用排气热能生成还原剂。
[0162]在更实施例中，还原剂供给机250通过利用排气热能而产生的热反应从初始物质中生成还原剂。这时，氮氧化物去除装置200将初始物质储藏到初始物质箱240，通过泵241将初始物质提供至还原剂供给机250。
[0163]在更实施例中，还原剂供给机250提供的还原剂是氨气，初始物质可以是尿素。这时，初始物质箱240将会储藏尿素，通过泵241向还原剂供给机250提供尿素。提供至还原剂供给机250的尿素可以是水溶液(尿素水)的形态。并且，还原剂供给机250将提供的尿素喷向高温排气气体。喷射出的尿素将通过利用排气热能而产生的热反应转变的氨气。
[0164]这时，高温发动机220a、220b、220c的排气温度相对较高，因此通过涡轮增压机(未图示)后也能达到热反应的足够温度(例如，350°C以上)。因此，因此利用排气的热能使尿素充分地转换成为氨，抵制副生成物(例如，缩二脲、三聚氰酸)的生成。
[0165]对于初始物质箱240与泵241的具体内容与图10说明相同。本发明第二实施例的还原剂供给机250将与附图9做详细说明。
[0166]一方面，还原剂供给机250的排气路与个别的通气管R2相连。从通气管R2的上流流入低温发动机210的排气(以下为低温排气)。并且，通气管R2的下流与催化还原部260相连。
[0167]通过还原剂供给机250的排气口而流出的排气通向通气管R2，在通气管R2的上流与下流之间与低温排气相合。并且，相合的排气将提供至催化还原部260。
[0168]一方面，在实施例中，从低温发动机210排出的排气将通过阀门230a选择性地流入排出管R3或者是通气管R2。这时，阀门230a可参照船舶的运行模式控制。
[0169]催化还原部260包括静态混合器262以及SCR反应器261。静态混合器262将混合流入的排气，SCR反应器261将通过利用排气中含有的还原剂而形成的催化还原反应去除排气中的氮氧化物。
[0170]—方面，对于静态混合器262及SCR反应器261的具体内容与所述相同。
[0171]另一方面，去除氮氧化物的排气将通过阀门270排向排出口。
[0172]根据所述的构成，为了生成还原剂而利用高温发动机220a、220b、220c的排气(以下为高温排气)，提高还原剂生成效率，抵制副生成物的产生。
[0173]另外，因将低温排气与高温排气一并提供至催化还原部260，能够利用高温排气中含有的还原剂去除低温排气的氮氧化物。因此，可去除利用低温排气生成还原剂时发生的负面问题(例如产生副生成物)。
[0174]另外，因具备连接低温发动机210和高温发动机220a、220b、220c的共同催化还原部260,通过一个共同的催化还原部260,可脱氮(denitrification或De-NOx)多个发动机(低温发动机210和高温发动机220a、220b、220c的排气。随之，可降低氮氧化物去除装置的安装成本。
[0175]图9为图8所示的还原剂供给机的具体实施方案的平面图。参照图9可知，还原剂供给机250包括流入部251、外筒256、排出部257、气嘴252、气嘴座253、旋转器254以及多孔内筒255。
[0176]对外筒256、气嘴252、旋转器254以及多孔内筒255的具体内容于所述相同。
[0177]气嘴座253支持气嘴252。此外，气嘴座253也可用于对旋转器的支持。
[0178]流入部251与排气管R7 (参照图8)相连引入排气Mrl。一部分排气Mrl可通过旋转器流入到多孔内筒255的内部。排气中的一部分Mr2、Mr3、Mr4、Mr5将在多孔内筒255和外筒256之间进行，再通过多孔内筒255的小孔流入到多孔内筒255的内部。
[0179]流入多孔内筒255内部的排气Mr7与尿素相合后会引起热反应。且，与排气的热反应而生成的还原剂相混合。这时，旋转器254诱导排气进行旋转运动MrS使还原剂更佳有效地混合于排气中。与还原剂相混合的排气Mr9将通过排出口 257排向还原剂供给机250的排气口。
[0180]图10为本发明的氮氧化物去除方法的顺序图。参照图10可发现，氮氧化物去除方法包括SllO阶段至S160阶段。
[0181]在SllO阶段中，氮氧化物去除装置200 (参照图8)将第一发动机排气提供至还原剂供给机(还原剂供给机组)。这时，第一发动机很有可能为高温发动机220a、220b、220c(参照图8)。且，第一发动机的排气(以下为高温排气)的温度较高，因此即使通过涡轮增压机后也将保持着较高的温度(例如，适合生成还原剂的热反应温度)。
[0182]在S120阶段中，氮氧化物去除装置200通过利用高温排气热能的热反应从初始物质中生成还原剂。且，氮氧化物去除装置200将混合高温排气和还原剂。
[0183]在实施例中，初始物质为尿素，还原剂为氨气。
[0184]氮氧化物去除装置200的具体还原剂生成法与图8所示相同。
[0185]在S130阶段中，氮氧化物去除装置200将第二发动机的排气以下为低温排气提供至通气管R2，参照图8。第二发动机也可称为低温发动机210，参照图8。且，氮氧化物去除装置200将还原剂含有的高温排气提供至通气管R2。
[0186]高温排气与低温排气在通气管R2相合，氮氧化物去除装置200将通过相合的排气提供至催化还原部260，参照图8。这时，高温排气中含有的还原剂也将一起提供至催化还原部260。
[0187]低温及高温排气依次提供至通气管R2和催化还原部260的具体方法与图8的说明相同。
[0188]在S140阶段中，氮氧化物去除装置200将利用静态混合器262，参照图8混合高温排气、低温排气和还原剂。静态混合器262的具体构成及运作与所述相同。
[0189]在S150阶段中，氮氧化物去除装置200将根据静态混合器262混合而成的排气提供至SCR反应器261 (参照图8)。且，氮氧化物去除装置200通过利用混合排气中所含有的还原剂的选择性催化还原反应，将高温排气或低温排气中含有的氮氧化物去除。
[0190]在S160阶段中，氮氧化物去除装置200可以将脱硝De-NOx的高温排气或低温排气通过排出口向外部排出。
[0191]根据所述的构成，为了生成还原剂利用高温排气，能够提高还原剂生成的效率，并抵制副生成物的产生。
[0192]另外，低温排气和高温排气同时作用于催化还原部260，为了去除地位排气中的氮氧化物可以利用高温排气中含有的还原剂。因此，能够去除利用低温排气生成还原剂时产生的负面问题(如，副生成物的产生)。
[0193]另外，为了低温发动机210和高温发动机220a、220b、220c而准备共同的催化还原部260，通过一个催化还原部260能够脱硝(De-NOx)多数的发动机排气。因此，也可减少安装氮氧化物去除装置的成本。
[0194]发明的详细说明中虽已用具体的优选方式说明，但未超出本发明范围的各种实施方案也可按各种形态变化。
[0195]例如，在本发明中虽将初始物质设为尿素，将还原剂设为氨气，但本发明也可应用到以其他要素为初始物质或还原剂的氮氧化物去除装置。即，本发明的技术想法也可适用于生成还原剂的较高温度所需要的氮氧化物去除装置。[0196]另一优选方式中，本发明的第一优选方式能够应用到为混合排气而抽气的某些氮氧化物去除装置中，本发明的范围也将至此。
[0197]另外，虽然在这里使用了几个特定用语，但这些仅出于说明本发明的目的而使用，绝非为限定某个意义或限定专利请求范围内所记载的本发明的范围而使用。因此本发明的范围不能仅仅局限于上述的优选方案中，必须要按照等同于后述的专利请求范围以及本发明的专利请求范围而制定。
【权利要求】
1.一种氮氧化物去除装置，其特征在于，包括: 排气管，将发动机排气引向涡轮增压机； 排气动压发生器，将所述排气管中流入出排气的一部分抽气； 还原剂供给机，将所述的抽气的气体和还原剂相混合后，提供至所述排气管；以及SCR反应器，与所述涡轮增压机的后端相连接，并利用所述还原剂通过催化还原反应，将所述排气中所含有的氮氧化物去除， 提供至所述排气管的所述抽气气体及所述还原剂，通过所述排气管按顺序导向所述涡轮增压机和所述SCR反应器。
2.根据权利要求1所述的氮氧化物去除装置，其特征在于，所述的动压发生器，将所述排气一部分从所述排气管的下流侧抽气，所述还原剂供给机，将所述抽气的气体与所述还原剂一并提供至所述排气管上流侧。
3.根据权利要求1所述的氮氧化物去除装置，其特征在于， 所述动压发生器，包括: 动压板，抽气所述排气一部分提供至所述还原剂供给机；以及旋转轴，将所述动压板结合到所述排气管。
4.根据权利要求1所述的氮氧化物去除装置，其特征在于， 所述的还原剂供给机，将初始物质喷向所述抽气的气体，通过所述喷射的初始物质和所述抽气的气体接触而产生的热反应，从所述喷射的初始物质中生成所述还原剂。·
5.根据权利要求4所述的氮氧化物去除装置，其特征在于， 所述的还原剂供给机，包括: 气嘴，将初始物质提供至热反应领域；以及 多孔内筒，位于所述还原剂供给机的外筒与热反应领域之间，有多数小孔。
6.根据权利要求5所述的氮氧化物去除装置，其特征在于， 所述气嘴将所述初始物质向所述多孔内筒的内部喷射。
7.根据权利要求5所述的氮氧化物去除装置，其特征在于， 所述多数的小孔为圆型或木棒型。
8.根据权利要求5所述的氮氧化物去除装置，其特征在于， 所述的多数小孔离所述气嘴越近面积就越小。
9.根据权利要求5所述的氮氧化物去除装置，其特征在于， 所述的还原剂供给机还包括旋转器，作用于多孔内筒内部空间的旋转力。
10.根据权利要求4所述的氮氧化物去除装置，其特征在于， 所述的初始物质为尿素， 所述还原剂为氨气体。
11.根据权利要求1所述的氮氧化物去除装置，其特征在于，还包括: 静态混合器，设置于所述涡轮增压机后端与所述SCR反应器之间，混合所述还原剂与所述排气； 所述静态混合器，包括: 螺旋板，所述排气通过所述静态混合器的时段内，使涡流引向所述排气。
12.根据权利要求11所述的氮氧化物去除装置，其特征在于，所述涡流包括纵向涡流以及横向旋转运动的复流涡流。
13.根据权利要求11所述的氮氧化物去除装置，其特征在于，所述的螺旋板的中心为空。
14.根据权利要求13所述的氮氧化物去除装置，其特征在于，所述螺旋板的外部周长与所述静态混合器的外筒里部周长相接触。
15.根据权利要求1所述的氮氧化物去除装置，其特征在于，所述引擎为用于船舶的推进用发动机。
【文档编号】B01D53/94GK103585886SQ201310586011
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年5月24日
【发明者】李东俊, 裵钟旭, 林健 申请人:戴科有限公司