一种用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统的制作方法

本发明涉及一种烟气净化冷却系统，具体涉及一种用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统。

背景技术：

氮氧化物（nox）是船舶柴油机的主要排气污染物之一，为了对其进行控制，国际海事组织（imo）要求在2016年1月1日以后建造的船舶柴油机必须满足nox排放第三阶段要求。与第一阶段相比，第三阶段对nox排放的限值降低了80%，这对船舶柴油机减排提出了更加严峻的挑战。柴油机降低nox排放的措施主要包括：基于废气再循环（egr）的机内净化方法和基于催化还原的尾气后处理技术。其中，尾气后处理技术选用的选择性催化转化器（scr），在船舶主机上应用具有体积大、成本高、易失活和控制复杂的缺陷。因此，基于egr的机内净化方法逐渐受到关注。

为了降低成本，船舶主机燃用的是硫含量和杂质都较高的重油，重油在燃烧过程中极易生成碳烟和硫化物等随尾气排出。基于egr的机内净化方法如果直接将部分尾气引入柴油机进气系统，极容易造成进气管、增压器叶片和扫气箱污染，严重时甚至引起增压器叶片卡死、增压器喘振或缸套磨损，威胁主机和船舶航行安全。因此，将再循环烟气引入进气系统之前进行净化是非常有必要的。

此外，再循环烟气一般都具有较高的温度，直接将其引入燃烧室反而可能会增加缸内燃烧温度，引起nox排放升高，所以对再循环烟气进行冷却也非常有必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统，该净化冷却系统解决了现有技术中船舶主机燃排出的烟气中碳烟和硫化物较多，且温度较高等问题，能够净化再循环的烟气，并对烟气进行冷却，提高了再循环烟气的比热容，降低燃烧过程中的缸内温度，最终实现减少nox排放。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统，该系统包含：烟气交互池，与烟气交互池连通且用于对所述的烟气交互池中的液体进行净化和循环的去污循环系统，与烟气交互池连通且其尾端设置在烟气交互池内的再循环烟气导入管，与烟气交互池连通且用于给烟气交互池补充液体的补液系统，以及与烟气交互池连通且用于降低烟气交互池的液体温度的热交换系统。

其中，所述的去污循环系统包含：与烟气交互池连通的过滤池，设置在过滤池上部的精细过滤层，以及设置在精细过滤层下方且与烟气交互池连通的过滤池出口。

所述的烟气交互池的上部设有：与去污循环系统连接的净液入口，与补液系统连接的补液入口，以及烟气出口。

其中，所述的烟气交互池的底部设有：与去污循环系统连接的污液出口。

所述的过滤池设置在所述的烟气交互池下方。

所述的去污循环系统还包含：设置在烟气交互池和过滤池之间的阀门，与污液出口相连通的过滤池入口，以及设置在过滤池出口和净液入口之间的循环水泵。

所述的再循环烟气导入管的烟气出口端的外壁上设有锥形导气罩。

所述的锥形导气罩的锥面上设有若干通气小孔，锥形导气罩的顶点设有：与烟气出口端连接的十字开口。

所述的再循环烟气导入管的尾端的外壁上设有若干扫气孔。

所述的补液系统包括：设置在烟气交互池内的液位计，以及与补液入口连接的补水泵。

所述的热交换系统包含：设置在烟气交互池内的螺旋换热管，以及与螺旋换热管连接的压力水泵。

本发明的用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统，解决了现有技术中船舶主机燃排出的烟气中碳烟和硫化物较多，且温度较高等问题，具有以下优点：

（1）本发明的再循环烟气净化冷却系统通过去污循环系统中的精细过滤层能够将污液中的杂质过滤净化去除；

（2）本发明的再循环烟气净化冷却系统通过在再循环烟气导入管的烟气出口端的外壁上设有锥形导气罩，延长了烟气与烟气交互池内的液体的接触时间，有利于烟气中的碳烟和硫化物（如硫酸盐）的去除；

（3）本发明的再循环烟气导入管的末端还设有扫气孔，使烟气能够冲击锥形导气罩的锥面，避免烟气中的杂质（如碳颗粒等）的沉淀，保证了通气小孔的通畅；通过在再循环烟气导入管的末端安装十字开口，有利于烟气在烟气交互池中的液体内充分的分散；

（4）本发明的再循环烟气净化冷却系统通过设置热交换系统，在净化烟气的同时，能够冷却和加湿烟气，提高了再循环烟气的比热容，降低燃烧过程中的缸内温度，最终实现减少nox排放。

附图说明

图1为本发明的用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统的结构示意图。

图2为本发明的再循环烟气导入管的结构示意图。

图3为本发明的再循环烟气导入管的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，一种用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统，该系统包含：烟气交互池10，与烟气交互池10连通且用于对烟气交互池10中的液体（如水）进行净化和循环的去污循环系统20，与烟气交互池10连通且其尾端设置在烟气交互池10内的再循环烟气导入管30，与烟气交互池10连通且用于给烟气交互池10补充液的补液系统40，以及与烟气交互池10连通且用于降低烟气交互池10的液体温度的热交换系统50。

上述去污循环系统20包含：与烟气交互池10连通的过滤池22，设置在过滤池22上部的精细过滤层25，以及设置在精细过滤层25下方且与烟气交互池10连通的过滤池出口26。去污循环系统20能够对烟气交互池10中的液体进行过滤净化，收集和清除液体中的杂质。

上述烟气交互池10的上部设有：与去污循环系统20连接的净液入口12，与补液系统40连接的补液入口13，以及烟气出口14。上述烟气交互池10的底部设有：与去污循环系统20连接的污液出口11。烟气交互池10是对烟气进行净化、冷却和加湿的主要场所。

优选地，上述过滤池22设置在烟气交互池10下方。上述去污循环系统20还包含：设置在烟气交互池10和过滤池22之间的阀门21，与污液出口11相连通的过滤池入口24，以及设置在过滤池出口26和净液入口12之间的循环水泵23。阀门21和循环水泵23只有在烟气进行再循环时才开启，烟气不进行再循环时处于关闭状态。

如图2所示，为本发明的再循环烟气导入管的结构示意图，如图3所示，为本发明的再循环烟气导入管的俯视图，上述再循环烟气导入管30的烟气出口端的外壁上设有锥形导气罩32。锥形导气罩32的锥面上设有若干通气小孔33，锥形导气罩32的顶点设有：与烟气出口端连接的十字开口31。十字开口31的主要功用是将再循环烟气进行分散，让烟气能够与烟气交互池10中的液体充分接触。锥形导气罩32的功用是延长再循环烟气与液体接触的时间，加强对烟气的净化、冷却和加湿效果。

优选地，上述再循环烟气导入管30的尾端（烟气出口端）的外壁上设有若干扫气孔34。扫气孔34的作用主要是利用再循环烟气对锥形导气罩32内部进行吹扫，防止杂质沉积。

上述补液系统40包括：设置在烟气交互池10内的液位计41，以及与补液入口13连接的补水泵42。液位计41用于监测烟气交互池10内的液体的液位，当烟气交互池10中的液位低于锥形导气罩32的上沿时，补水泵42开启，对烟气交互池10进行补液。

上述热交换系统50包含：设置在烟气交互池10内的螺旋换热管51，以及与螺旋换热管51连接的压力水泵52。热交换系统50主要用于吸收烟气交互池10内的液的热量，通过在螺旋换热管51的内部通入温度较低的液体，对烟气交互池10内的液体进行降温。

实施例1

一种用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统，该系统包含：烟气交互池10、去污循环系统20、再循环烟气导入管30、补液系统40，以及热交换系统50。

烟气交互池10的上部设有净液入口12、补液入口13和烟气出口14，其底部呈漏斗状，设有污液出口11。

去污循环系统20包括：设置在烟气交互池10下方的过滤池22，设置在烟气交互池10和过滤池22之间的阀门21，与污液出口11相连通的过滤池入口24，设置在过滤池22上部的精细过滤层25，设置在精细过滤层25下方的过滤池出口26，设置在过滤池出口26和净液入口12之间的循环水泵23。

再循环烟气导入管30的烟气出口端的外壁上设有锥形导气罩32，在锥形导气罩32的顶点设有：与烟气出口端连接的十字开口31。锥形导气罩32的锥面上设有若干通气小孔33，在烟气出口端的外壁上设有两圈均匀分布的扫气孔34。

补液系统40包括：设置在烟气交互池10内的液位计41，以及与补液入口13通过管道连接的补水泵42。

热交换系统50包含：设置在烟气交互池10内的螺旋换热管51，以及与螺旋换热管51连接的压力水泵52。螺旋换热管51内通入温度较低的水。

该用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统的使用方法，具体如下：

在使用该净化冷却系统时，一部分烟气沿烟气导入管30从扫气孔34进入烟气交互池10内，通过锥形导气罩32的阻隔，烟气会在锥形导气罩32滞留，并从通气小孔33扩散慢慢扩散至烟气交互池10内的水中，从扫气孔34进入的气体还能够冲击锥形导气罩32，避免杂质的沉积，保证了通气小孔33的通畅，同时一部分烟气沿烟气导入管30从十字开口31进入烟气交互池10内，通过十字开口31有利于烟气向水中扩散。烟气中的二氧化碳、硫酸盐部分溶解在水中，开启阀门21，烟气中的碳颗粒会在随污水经污液出口11排出，并从过滤池入口24进入过滤池22内，经过精细过滤层25的过滤，能够将碳颗粒和其它杂志过滤掉，净化后的水通过循环水泵23从过滤池出口26输送至净液入口12，进入烟气交互池10内，再次循环利用。

在进行上述净化的过程中，螺旋换热管51不断通入温度较低的水，和烟气交互池10内的水进行热交换，将烟气交互池10内的水的热量带走。同时，液位计41不断监测烟气交互池10内的水的液位，在烟气交互池10内的水的液位低于锥形导气罩32的上边沿时，开启补水泵42对烟气交互池10进行补水，当烟气交互池10内的水达到最大水位值（烟气交互池10的能容纳水的最大量）时，补水泵42关闭。

经过烟气交互池10和去污循环系统20能够消除再循环烟气的碳烟和硫酸盐等杂质，实现了对再循环烟气的净化，同时对烟气进行有效的冷却和加湿，提高了再循环烟气的比热容，降低燃烧过程中的缸内温度，最终实现减少nox排放。

综上所述，本发明的用于船舶主机的再循环烟气净化冷却系统，该系统能够对烟气进行净化、加湿和冷却，不会引起缸内燃烧温度，从而实现nox排放减少。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。