船舶SCR反应器快速老化及性能测试试验台架装置的制作方法

本发明涉及船舶SCR反应器快速老化及性能测试试验台架装置架领域，特别对于船舶SCR反应器耐久型测试领域的一种试验台架装置。

背景技术：

在船舶发动机排放控制方面，根据相关法规(如国际海事组织(IMO)的Tier III和国家环保部将发布的《船舶发动机排气污染物排放限值和测量方法(第一、二阶段)》)要求，船舶发动机后处理环保装置在实际运行10,000小时内或安装后10年内(先到为准)效率须满足排放法规要求。排放法规对后处理环保装置的耐久性提出了很高的要求。

船舶发动机后处理环保装置主要是SCR反应器，SCR反应器的核心为反应器内部负载的催化剂，但催化剂在运行过程中会逐渐老化(热老化、磨损、中毒、开裂等)，导致后处理装置效率逐渐降低。因此，提高柴油机后处理环保装置耐久性的关键是提高催化剂老化后的性能。

若要求SCR反应器在发动机台架上经历几万个小时的台架试验，这需要耗费巨大的人力物力。

SCR反应器的老化主要是热老化(权重>90％)。从理论上讲，热老化速度是温度的函数。研究表明，SCR催化剂在高温下催化剂可被快速热老化。但常规柴油发动机难以产生高于600℃的高温尾气用以加速催化剂的老化过程。

船舶发动机的废气流量高达几万公斤每小时，若使用一般的燃烧器难以产生如此高的流量，使之快速老化。船舶SCR反应器的耐久型测试的研究才刚刚开始。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种船舶SCR反应器快速老化及性能测试试验台架装置。可以模拟船舶发动机的排放测试循环，对SCR反应器进行性能测试，同时可以对SCR反应器进行快速老化，测试SCR反应器在全生命周期的排放效果。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括变频主风机、第一进气流量计、主风管、稀释风机、第二进气流量计、第一变径管、喷油器、火花塞、涡流板、火焰稳定器、第一燃烧室段、第二燃烧室段、第三燃烧室段、第二变径管、稀释混合器、第一排放分析仪、第二排放分析仪、SCR反应器、测试主管、两通阀门、旁通管、分控箱、稀释风管，主风管的进气口与变频主风机的出气口相连接，第一进气流量计布置在主风管上，主风管的出气口与第一变径管的进气口相连接，第二变径管的出气口与稀释混合器的进气口相连接，第一燃烧室段、第二燃烧室段、第三燃烧室段并行布置在第一变径管、第二变径管之间，喷油器、涡流板、火花塞、火焰稳定器均依次布置在第一燃烧室段、第二燃烧室段、第三燃烧室段上，稀释风管的进气口与稀释风机的出气口相连接，稀释风管的出气口与稀释混合器相连接，第二进气流量计布置在稀释风管上，测试主管的进气口与稀释混合器的出气口相连接，SCR反应器布置在测试主管上，第一排放分析仪、第二排放分析仪分别布置在SCR反应器前后的测试主管上，旁通管的进气口与SCR反应器前的测试主管相连接，两通阀门布置在旁通管上，台架装置的各电控器件均通过线束与分控箱相连接。

进一步地，本发明还包括加压泵、第一导流装置、第二导流装置、混合导流装置，加压泵与喷油器相连接，第一导流装置、第二导流装置布置在稀释混合器的内，混合导流装置布置在SCR反应器的内部前端。

更进一步地，在本发明中，喷油器布置在涡流板的中心。

更进一步地，在本发明中，每个燃烧室段火花塞组均布置两组，每组四个火花塞呈90度分布，两组火花塞之间间隔100mm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明设计合理，结构简单，通过喷油点火燃烧，可以模拟船舶发动机的尾气，精确控制排气中的温度、浓度和流量，可以进行船舶SCR反应器的性能检测和快速老化。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中燃烧室段的结构示意图；

其中:1、变频主风机，2、第一进气流量计，3、稀释风机，4、第二进气流量计，5、第一变径管，6、喷油器，7、加压泵，8、火花塞，9、涡流板，10、火焰稳定器，11、第一燃烧室段，12、第二燃烧室段，13、第三燃烧室段，14、第二变径管，15、第一导流装置，16、第二导流装置，17、稀释混合器，18、第一排放分析仪，19、第二排放分析仪，20、混合导流装置，21、SCR反应器，22、测试主管，23、两通阀门，24、旁通管，25、分控箱，26、主风管，27、稀释风管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本发明的实施例如图1和图2所示，本发明包括变频主风机1、第一进气流量计2、稀释风机3、第二进气流量计4、第一变径管5、喷油器6、加压泵7、火花塞8、涡流板9、火焰稳定器10、第一燃烧室段11、第二燃烧室段12、第三燃烧室段13、第二变径管14、第一导流装置15、第二导流装置16、稀释混合器17、第一排放分析仪18、第二排放分析仪19、混合导流装置20、SCR反应器21、测试主管22、两通阀门23、旁通管24、分控箱25、主风管26、稀释风管27，主风管26的进气口与变频主风机1的出气口相连接，第一进气流量计2布置在主风管26上，主风管26的出气口与第一变径管5的进气口相连接，第二变径管14的出气口与稀释混合器17的进气口相连接，第一燃烧室段11、第二燃烧室段12、第三燃烧室段13并行布置在第一变径管5、第二变径管14之间，喷油器6、涡流板9、火花塞8、火焰稳定器10均依次布置在第一燃烧室段11、第二燃烧室段12、第三燃烧室段13上，稀释风管27的进气口与稀释风机3的出气口相连接，稀释风管27的出气口与稀释混合器17相连接，第二进气流量计4布置在稀释风管27上，测试主管22的进气口与稀释混合器17的出气口相连接，SCR反应器21布置在测试主管22上，第一排放分析仪18、第二排放分析仪19分别布置在SCR反应器21前后的测试主管22上，旁通管24的进气口与SCR反应器21前的测试主管22相连接，两通阀门23布置在旁通管24上，台架装置的各电控器件均通过线束与分控箱25相连接；加压泵7与喷油器6相连接，第一导流装置15、第二导流装置16布置在稀释混合器17的内，混合导流装置20布置在SCR反应器21的内部前端，喷油器6布置在涡流板9的中心，在每个燃烧室段火花塞组7均布置两组，每组四个火花塞呈90度分布，两组火花塞之间间隔100mm。

由于船舶柴油机的排气流量可高达几万公斤每小时，若管子太粗，火花塞组7将无法点燃或者管内燃烧方式改变，因此所述燃烧室段由三段管子组成，分别喷油点火燃烧。为了使油气混合均匀，因此在燃烧室段内部设置涡流板9，涡流板9中心设置喷油器6，喷油器6由加压泵7进行加压，使喷油雾化效果更好。空气经过涡流板9与喷油器6所喷柴油混合，经火花塞组8点燃，再通过火焰稳定器，使油气混合物稳定燃烧。

图2是试验台架燃烧段示意图，三段燃烧室产生的高温排气经第二变径管14导入稀释混合段17中，稀释风机3将稀释空气通过第二进气流量计4导入稀释混合段17中，高温排气和稀释空气在稀释混合段14内经两级导流装置进行混合，混合后的气体流量可高达几万公斤每小时。

混合后的气体再进SCR反应器21前，还将经过混合导流装置20，使进入SCR反应器21的气体变得均匀平顺。SCR反应器21前后均设置排放分析仪测量装置，以测量SCR前后排气中的各组分浓度。通过旁通管24上的两通阀门23可以控制进入SCR反应器21的流量大小。通过压差流量计可以测量通过SCR反应器21的流量大小。

分控箱25中控制设备通过温度传感器、压力传感器测量各测量点的温度，压力；同时控制设备控制喷油器的喷射和火花塞的点火；与第一排放分析仪18、第二排放分析仪19、变频风机1和稀释风机3进行通讯采集数据。最后将结果通过网线传到电脑控制界面。

综上所述，本发明提供的一种船舶SCR反应器快速老化及性能测试试验台架装置，通过燃烧器产生测试SCR反应器的尾气，精确控制进入SCR反应器的温度、浓度和流量，可以进行船舶的E2/E3/D2等测试循环工况,对船舶SCR反应器进行性能测试。可以提高SCR反应器的入口温度，对SCR催化剂进行快速老化，在较短时间内检测SCR反应器在整个生命周期的排放效果，以达到耐久性测试。

本发明通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明例进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。