涡前涡后可切换式SCR脱硝系统的制作方法

文档序号:15578946发布日期:2018-09-29 06:20

本公开涉及发动机尾气处理技术领域,尤其涉及一种涡前涡后可切换式SCR脱硝系统。



背景技术:

船舶运输是世界运输业的重要组成部分,在运输的过程中不仅仅会消耗大量的能量还会产生很多的污染物,带来严重的环境问题。国际海事组织公布的TIER 3公约,要求船舶污染物必须下降到一定的程度,这就对排放后处理技术提出了一定的要求。选择性催化还原技术(SCR-Selective Catalytic Reduction)是一种高效的尾气处理技术,在对机器的改动较小的基础上实现高NOX转化率,且经济性良好,是目前世界上公认的最有效的尾气排放控制手段。

现有技术中的SCR系统一般安装在涡轮后,发动机燃烧产生的废气推动涡轮后,进入SCR系统进行反应,实现尾气处理。目前大多数船舶出于降低运营维护成本的考虑,往往会使用高硫燃油。高硫燃油在排放的废气中就会产生大量的SO3,在较低的废气温度下就会形成硫酸或者亚硫酸。硫酸或者亚硫酸和SCR系统中的氨气发生化学反应容易堵塞通道。因此对废气进入SCR系统的温度有着一定的要求。

然而,本申请人在实现本公开的过程中发现,在较高负荷的情况下,废气推动涡轮后温度还足以进行推动SCR系统,能够实现氨气和尾气的充分混合不影响尾气的处理效率。但是当负荷较小的时候,涡轮后的温度已经不足以进行推动SCR系统,难以达到尾气处理的要求。



技术实现要素:

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题,本公开提供一种涡前涡后可切换式SCR脱硝系统,以缓解现有技术中的SCR系统涡当轮后的温度较低时,发动机废气不足以进行推动SCR系统,难以达到尾气处理的要求的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种涡前涡后可切换式SCR脱硝系统,包括:涡轮,利用气流推动其做功;SCR系统,与所述涡轮串联连接,用于处理发动机废气;以及涡前涡后切换装置,其根据发动机废气的初始温度切换所述SCR系统与所述涡轮的进气顺序;其中,当气流的初始温度高于设定值时,所述涡前涡后切换装置引导发动机废气先推动所述涡轮做功,后通过所述SCR系统进行脱硝处理;当气流的初始温度低于设定值时,所述涡前涡后切换装置引导发动机废气先通过所述SCR系统进行脱硝处理,处理后的气流推动涡轮做功。

在本公开的一些实施例中,涡前涡后可切换式SCR脱硝系统还包括:主管路,与发动机排气口连接,所述涡轮通过主管路串联设置在所述SCR系统前;第一支路,与所述主管路连通,其入口设置在所述涡轮前,其出口设置在所述涡轮和所述SCR系统之间;第二支路,与所述主管路连通,其入口设置在所述SCR系统后,其出口设置在所述第一支路的入口和所述涡轮之间;以及第三支路,与所述主管路连通,其入口设置在所述涡轮与所述第一支路的出口之间;其中,当气流的初始温度高于设定值时,发动机废气沿主管路依次通过所述涡轮和所述SCR系统后排放到环境中;当气流的初始温度低于设定值时,发动机废气先通过所述第一支路进入所述SCR系统进行脱硝处理,处理后的气流沿所述第二支路进入所述涡轮做功,再通过所述第三支路排放到环境中。

在本公开的一些实施例中,所述涡前涡后切换装置包括:温度传感器,用于监测所述主管路入口处的气流温度;第一电磁阀组,与所述温度传感器信号连接,设置在所述主管路上,用于开启或关闭主管路;第二电磁阀组,与所述温度传感器信号连接,分别设置在所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路上,用于开启或关闭所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路;当气流的初始温度高于设定值时,第一电磁阀组开启,第二电磁阀组关闭;当气流的初始温度低于设定值时,第一电磁阀组关闭,第二电磁阀组开启。

在本公开的一些实施例中,所述第一电磁阀组包括:第一电磁阀,设置在所述主管路上,位于所述第一支路的入口和所述第二支路的出口之间;第二电磁阀,设置在所述主管路上,位于所述第三支路的入口和所述第一支路的出口之间;第三电磁阀,设置在所述主管路上,位于所述第二支路的入口的下游。

在本公开的一些实施例中,所述第二电磁阀组包括:第四电磁阀,设置在所述第一支路上;第五电磁阀,设置在所述第二支路上;以及第六电磁阀,设置在所述第三支路上。

在本公开的一些实施例中,所述SCR系统包括:尿素储存喷射系统,与所述主管路连接,用于储存并供给尿素溶液;混合腔,沿所述主管路设置在所述尿素储存喷射系统的下游,用于混合尿素溶液生成的氨气与发动机废气;以及催化还原反应装置,沿所述主管路设置在所述混合腔的下游,用于催化还原发动机废气。

在本公开的一些实施例中,所述尿素储存喷射系统包括:尿素储存装置,用于储存尿素溶液;尿素泵,与所述尿素储存装置连接,用于将尿素溶液从所述尿素储存装置中抽出;以及尿素喷嘴,与所述尿素泵和所述主管路连接,用于将所述尿素泵抽出的尿素溶液喷淋至主管路中。

在本公开的一些实施例中,所述尿素储存喷射系统还包括:液位传感器,设置在所述尿素储存装置中,用于监测所述尿素储存装置内尿素溶液的液位。

在本公开的一些实施例中,所述尿素储存喷射系统还包括:两个NOX传感器,与所述尿素泵信号连接,分别设置在所述主管路中尿素喷嘴的上游和所述催化还原反应装置的下游;其中,所述NOX传感器分别检测所述主管路中尿素喷嘴的上游和所述催化还原反应装置的下游中NOX的浓度,并根据NOX的浓度调节尿素溶液的供给量。

在本公开的一些实施例中,该涡前涡后可切换式SCR脱硝系统与柴油机匹配设置。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出,本公开提供的涡前涡后可切换式SCR脱硝系统具有以下有益效果其中之一或其中一部分:

(1)通过设置涡前涡后切换装置切换涡轮和SCR系统的进气顺序,从而确保进入SCR系统的发动机废气达到充分进行催化还原反应的温度,使催化还原反应顺利进行,提高发动机废气的净化效果;

(2)通过改变气流在主管路、第一支路、第二支路和第三支路中的运行轨迹,以达到切换涡轮和SCR系统的进气顺序的目的,对现有设备的改动较小,便于制造或改装;

(3)通过温度传感器、第一电磁阀组和第二电磁阀组实现对气流的控制,提高了本系统的自动化程度,且实现难度低,可靠性高;

(4)通过在尿素储存装置中设置液位传感器,能够检测尿素溶液的剩余量,便于及时补充尿素原料,避免因尿素溶液量不足而导致净化效果下降;

(5)通过在主管路中尿素喷嘴的上游和催化还原反应装置的下游设置两个NOX传感器,能够实时监控催化还原反应效果,并根据实际情况,调节尿素溶液的供给量,提高净化效果的同时又避免浪费。

附图说明

图1为本公开涡前涡后可切换式SCR脱硝系统的结构示意图。

图2为图1中所示涡前涡后可切换式SCR脱硝系统中涡前涡后切换装置的结构示意图。

图3为图1中所示涡前涡后可切换式SCR脱硝系统中SCR系统的结构示意图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

100-涡轮;200-SCR系统;300-涡前涡后切换装置;

400-主管路;500-第一支路;600-第二支路;

700-第三支路;

210-尿素储存喷射系统;220-混合腔;230-催化还原反应装置;

310-温度传感器;320-第一电磁阀;330-第二电磁阀;

340-第三电磁阀;350-第四电磁阀;360-第五电磁阀;

370-第六电磁阀;

211-尿素储存装置;212-尿素泵;213-尿素喷嘴;

214-液位传感器;215-NOX传感器。

具体实施方式

本公开实施例提供的涡前涡后可切换式SCR脱硝系统中,通过切换涡轮与SCR系统的进气顺序,从而确保SCR系统内催化还原反应的反应温度,进而确保发动机废气的处理效率。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开进一步详细说明。

图1为本公开涡前涡后可切换式SCR脱硝系统的结构示意图。

本公开提供一种涡前涡后可切换式SCR脱硝系统,如图1所示,包括:涡轮100,利用气流推动其做功;SCR系统200,与涡轮100串联连接,用于处理发动机废气;以及涡前涡后切换装置300,其根据发动机废气的初始温度切换SCR系统200与涡轮100的进气顺序;其中,当气流的初始温度高于设定值时,涡前涡后切换装置300引导发动机废气先推动涡轮100做功,后通过SCR系统200进行脱硝处理;当气流的初始温度低于设定值时,涡前涡后切换装置300引导发动机废气先通过SCR系统200进行脱硝处理,处理后的气流推动涡轮100做功,通过设置涡前涡后切换装置300切换涡轮100和SCR系统200的进气顺序,从而确保进入SCR系统200的发动机废气达到充分进行催化还原反应的温度,使催化还原反应顺利进行,提高发动机废气的净化效果。

图2为图1中所示涡前涡后可切换式SCR脱硝系统中涡前涡后切换装置的结构示意图。

在本公开的一些实施例中,如图1至图2所示,还包括:主管路400,与发动机排气口连接,涡轮100通过主管路400串联设置在SCR系统200前;第一支路500,与主管路400连通,其入口设置在涡轮100前,其出口设置在涡轮100和SCR系统200之间;第二支路600,与主管路400连通,其入口设置在SCR系统200后,其出口设置在第一支路500的入口和涡轮100之间;以及第三支路700,与主管路400连通,其入口设置在涡轮100与第一支路500的出口之间;其中,当气流的初始温度高于设定值时,发动机废气沿主管路400依次通过涡轮100和SCR系统200后排放到环境中;当气流的初始温度低于设定值时,发动机废气先通过第一支路500进入SCR系统200进行脱硝处理,处理后的气流沿第二支路600进入涡轮100做功,再通过第三支路700排放到环境中,通过改变气流在主管路400、第一支路500、第二支路600和第三支路700中的运行轨迹,以达到切换涡轮100和SCR系统200的进气顺序的目的,对现有设备的改动较小,便于制造或改装。

在本公开的一些实施例中,如图1至图2所示,涡前涡后切换装置300包括:温度传感器310,用于监测主管路400入口处的气流温度;第一电磁阀组,与温度传感器310信号连接,设置在主管路400上,用于开启或关闭主管路400;第二电磁阀组,与温度传感器310信号连接,分别设置在第一支路500、第二支路600和第三支路700上,用于开启或关闭第一支路500、第二支路600和第三支路700;当气流的初始温度高于设定值时,第一电磁阀组开启,第二电磁阀组关闭,气流从主管路400通过,依次经过涡轮100和SCR系统200;当气流的初始温度低于设定值时,第一电磁阀组关闭,第二电磁阀组开启,气流依次经过第一支路500,第二支路600和第三支路700,先通过SCR系统200,后通过涡轮100,通过温度传感器310、第一电磁阀组和第二电磁阀组实现对气流的控制,提高了本系统的自动化程度,且实现难度低,可靠性高。

在本公开的一些实施例中,如图1至图2所示,第一电磁阀组包括:第一电磁阀320,设置在主管路400上,位于第一支路500的入口和第二支路600的出口之间;第二电磁阀330,设置在主管路400上,位于第三支路700的入口和第一支路500的出口之间;第三电磁阀340,设置在主管路400上,位于第二支路600的入口的下游。

在本公开的一些实施例中,如图1至图2所示,第二电磁阀组包括:第四电磁阀350,设置在第一支路500上;第五电磁阀360,设置在第二支路600上;以及第六电磁阀370,设置在第三支路700上。

图3为图1中所示涡前涡后可切换式SCR脱硝系统中SCR系统的结构示意图。

在本公开的一些实施例中,如图1和图3所示,SCR系统200包括:尿素储存喷射系统210,与主管路400连接,用于储存并供给尿素溶液;混合腔220,沿主管路400设置在尿素储存喷射系统210的下游,用于混合尿素溶液生成的氨气与发动机废气;以及催化还原反应装置230,沿主管路400设置在混合腔220的下游,用于催化还原发动机废气。

在本公开的一些实施例中,如图1和图3所示,尿素储存喷射系统210包括:尿素储存装置211,用于储存尿素溶液;尿素泵212,与尿素储存装置211连接,用于将尿素溶液从尿素储存装置211中抽出;以及尿素喷嘴213,与尿素泵212和主管路400连接,用于将尿素泵212抽出的尿素溶液喷淋至主管路400中。

在本公开的一些实施例中,如图1和图3所示,尿素储存喷射系统210还包括:液位传感器214,设置在尿素储存装置211中,用于监测尿素储存装置211内尿素溶液的液位,通过在尿素储存装置211中设置液位传感器214,能够检测尿素溶液的剩余量,便于及时补充尿素原料,避免因尿素溶液量不足而导致净化效果下降。

在本公开的一些实施例中,如图1和图3所示,尿素储存喷射系统210还包括:两个NOX传感器215,与尿素泵212信号连接,分别设置在主管路400中尿素喷嘴213的上游和催化还原反应装置230的下游;其中,NOX传感器215分别检测主管路400中尿素喷嘴213的上游和催化还原反应装置230的下游中NOX的浓度,并根据NOX的浓度调节尿素溶液的供给量,通过在主管路中尿素喷嘴213的上游和催化还原反应装置230的下游设置两个NOX传感器215,能够实时监控催化还原反应效果,并根据实际情况,调节尿素溶液的供给量,提高净化效果的同时又避免浪费。

在本公开的一些实施例中,该涡前涡后可切换式SCR脱硝系统与柴油机匹配设置。

至此,已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是,在附图或说明书正文中,未绘示或描述的实现方式,均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式,并未进行详细说明。此外,上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式,本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述,本领域技术人员应当对本公开提供的涡前涡后可切换式SCR脱硝系统有了清楚的认识。

综上所述,本公开提供的涡前涡后可切换式SCR脱硝系统通过改变SCR系统相对于涡轮的进气顺序,从而确保催化还原反应的温度,进而提高发动机废气的净化效果。

还需要说明的是,实施例中提到的方向用语,例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等,仅是参考附图的方向,并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图,相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时,将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例,而仅示意本公开实施例的内容。另外,在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个,在上面对本公开的示例性实施例的描述中,本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如前面的权利要求书所反映的那样,公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例,对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本公开的具体实施例而已,并不用于限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。

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