一种双涡轮船舶二冲程低速柴油机废气再循环系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种柴油机，具体地说是船舶柴油机的废气循环系统。
【背景技术】
[0002]随着国际航运业的发展，船舶发动机产生的废气排放己成为海洋大气尤其是港口大气的主要污染源。船舶二冲程低速柴油机产生的气态排放物中，NOx占有很大比重，容易形成酸雨、酸雾和光化学烟雾，是造成海洋大气和港口环境污染的主要酸性气体之一。
[0003]頂0和各国主管机构已对船舶柴油机废气中的NOx排放进行了严格的限制，减少NOx排放已成为全球船用主机制造商面临的严峻挑战。2016年1月1日起将实行頂0 NOx排放新标准，届时，在NOx排放控制区内，船舶废气中NOx的排放限值相比于现在将减少75 %。
[0004]目前，常用的NOx减排措施主要包括机内减排措施和机外减排措施。机内减排措施是通过一定的方法，例如延迟燃油喷射、增加进气湿度、优化燃烧室形状和喷油规律等，改善缸内燃烧组织形式，减少缸内NOx的生成，减少发动机最终的NOx排放；机外减排NOx措施，主要是SCR后处理技术(Selected Catalytic Reduct1n，选择性催化还原)，利用还原剂还原柴油机排气管中的N0x，使之变为无害的N2，最终减少发动机的NOx排放。相对而言，上述机内减排措施比较容易实现，但单项技术减排效果有限。机外减排SCR技术，减排效果好，能满足頂0的NOx排放要求，但后处理装置体积庞大，减少了船舶的有效空间，同时SCR系统的运行和维护成本也较高。
[0005]作为一种有效的柴油机NOx减排措施，废气再循环系统通过将一部分废气从排气管中引出，经过降温、洗涤等处理，重新进入发动机扫气箱，再分配给发动机各气缸。由于再循环的废气中含有一定量的C02和H20，降低了发动机缸内工质的比热，进而降低了缸内燃烧温度，同时废气再循环降低了发动机进气中氧的浓度，最终降低了发动机的NOx生成和排放量。
[0006]由于EGR能满足頂0控制区有关NOx的Tier III排放标准，且其体积和成本均远小于SCR系统，是一种很有前途的船舶二冲程低速柴油机NOx排放控制技术。
[0007]现有EGR技术，都是针对车用、船用中速柴油机或EGR部件的:
[0008]1.中国专利申请号为201310435575.1，名称为“一种用于船用中速柴油机的EGR系统”，提出了选择柴油机的个别气缸作再循环使用，为了配合个别气缸，相应地规划了排气管路。这种结构通过调节EGR旁通阀的开度，控制EGR废气流量，并使某些气缸的排气压力高于进气压力，使排气重新进入气缸，从而实现在不增加过多辅助装置的情况下，克服船用中速柴油机较大的进排气压力逆差，达到引入EGR降低NOx排放的目的。
[0009]2.中国专利申请号为200580046815.2，名称为“EGR装置”，提出了一套针对车用柴油机的EGR方案，从发动机排气管引出废气，经中间冷却器冷却后，与新鲜空气混合，直接进入发动机参与燃烧，此EGR系统通过EGR阀调整EGR废气量。
[0010]上述两个专利中EGR系统都装载在燃用轻质低硫蒸馏柴油的发动机上，其颗粒和S0x排放均较少。船舶二冲程低速柴油机，为节省成本，使用高硫渣油或重油，发动机废气中颗粒和SOx排放量很大，减少再循环废气中的颗粒和SOx，避免对发动机部件的磨损和腐蚀，是低速二冲程柴油机EGR系统的核心。此外，由于二冲程柴油机功率和废气量远比四冲程中速柴油机大，EGR阀无法胜任调整大功率柴油机EGR废气量的任务。
[0011]3.中国专利申请号为200810196308.2，名称为“一种低压EGR系统”，该EGR系统从颗粒捕集器后引出废气，然后流经一级冷却器和二级冷却器进行强制冷却，经EGR阀控制调节流量后在增压器压缩机前与流出空气滤清器的增压空气汇合，然后导入中冷器，沿进气系统流入发动机燃烧室燃烧，其冷却器分流整车空调系统的一部分冷媒来对EGR废气冷却。该EGR系统针对车用四冲程柴油机，对于船舶二冲程柴油机，由于燃用低质重油，废气中颗粒远比燃用轻质油的四冲程柴油机多，不适合使用颗粒捕集器，另外，低压EGR系统增大了对压气机的磨损，且船舶采用中央冷却，与车辆空调系统完全不同。
【发明内容】
[0012]本实用新型的目的在于提供有效改善发动机燃烧状况，降低缸内燃烧温度，减少柴油机的NOx生成和排放的一种双涡轮船舶二冲程低速柴油机废气再循环系统。
[0013]本实用新型的目的是这样实现的:
[0014]本实用新型一种双涡轮船舶二冲程低速柴油机废气再循环系统，其特征是:包括排气总管、扫气箱、主涡轮增压器、辅涡轮增压器，排气总管通过排气歧管连接船舶二冲程低速柴油机，扫气箱通过进气通路连接船舶二冲程低速柴油机，主涡轮增压器的涡轮连接排气总管，主涡轮增压器的压气机通过柴油机主增压通路连接扫气箱，主涡轮增压器的压气机通过压缩空气补气通路连接排气总管，辅涡轮增压器的涡轮通过辅涡轮增压通路连接排气总管，辅涡轮增压器的压气机通过辅压气机出口管路连接扫气箱，辅压气机出口管路与排气总管之间通过EGR预洗通路相连，EGR预洗通路上安装EGR预洗器，柴油机主增压通路与辅压气机出口管路之间通过EGR增压通路相连，柴油机主增压通路上安装中冷器和第一水滴捕集器，辅压气机出口管路上安装EGR冷却器、EGR洗涤器、第二水滴捕集器。
[0015]本实用新型还可以包括:
[0016]1、压缩空气补气通路上安装流量调节阀，EGR预洗器上安装单向阀，辅涡轮增压通路上安装第一单向截止阀，辅涡轮增压器与EGR预洗通路之间的辅压气机出口管路上安装第二单向截止阀，EGR增压通路上安装EGR增压器和第三单向截止阀，EGR增压通路与扫气箱之间的辅压气机出口管路上安装第四单向截止阀。
[0017]2、非EGR模式时，单向阀和第三单向截止阀处于关闭状态，若船舶二冲程低速柴油机处于高负荷，第一单向截止阀、第二单向截止阀、第四单向截止阀处于开启状态，若船舶二冲程低速柴油机处于低负荷，第一单向截止阀、第二单向截止阀、第四单向截止阀处于关闭状态。
[0018]3、EGR模式时，单向阀和第三单向截止阀处于开启状态，第一单向截止阀、第二单向截止阀、第四单向截止阀处于关闭状态。
[0019]本实用新型的优势在于:
[0020]1.本实用新型采用的一种船舶二冲程低速柴油机废气再循环系统满足即将开始实施的有关NOx的排放标准，在排放控制区和非排放控制区均能满足ΙΜ0的NOx排放要求。
[0021]2.与SCR系统相比，本实用新型采用的一种船舶二冲程柴油机废气再循环系统体积小，投资成本低，节省船舶空间。
[0022]3.本实用新型的一种船舶二冲程柴油机废气再循环系统只洗涤循环废气，仅消耗少量的碱性物质，与SCR系统相比，节省了大量的还原剂，节省了设备运行成本。
[0023]4.本实用新型的一种船舶二冲程柴油机废气再循环系统，在EGR模式下，主涡轮增压器向排气总管补充部分压缩空气，提高主涡轮增压器的输出功率和发动机扫气箱压力。
[0024]5.本实用新型的一种船舶二冲程柴油机废气再循环系统使用两个或多个废气涡轮增压器，保证了柴油机在全工况下都有充足的进气量，确保了柴油机的动力性和经济性。
[0025]6.本实用新型的一种船舶二冲程柴油机废气再循环系统采用一级或多级文丘里预洗器和鼓泡塔(或其他洗涤结构形式)去除再循环废气中的颗粒和SOx，提高了颗粒和SOx的去除效果，并大幅减少了 EGR装置的体积和重量。