船机scr共轨式添蓝喷射系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种船机SCR共轨式添蓝喷射系统，包括压缩空气源、添蓝日用柜、控制器、计量电磁阀和喷枪，添蓝日用柜的加压口与压缩空气源相连，添蓝日用柜的输出口通过计量电磁阀与喷枪的液体入口相连，喷枪的气体入口与压缩空气源相连，所述控制器与计量电磁阀电连接，添蓝日用柜中设置液位传感器，所述液位传感器与控制器电连接，喷枪为若干个，均位于发动机排气管内SCR催化器的前端。本实用新型可以实现同时为多台船舶柴油机实时供给添蓝的功能，适用性强且显著节约成本。
【专利说明】船机SCR共轨式添蓝喷射系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及船用柴油发动机排气后处理系统领域，具体地指一种船机SCR共轨式添蓝喷射系统。
【背景技术】
[0002]柴油机以其优越的经济性、动力性和可靠性被广泛应用于船舶中。据Lloyds船级社统计，截止到2011年I月，世界船队的船舶总数已达到10万余艘，随着世界航运业的高速发展，对船舶的需求量不断增长，船舶柴油机的污染物排放已引起人们的广泛关注。
[0003]鉴于NOX对环境及人类健康造成的危害，国际海事组织制定了《MARP0L73/78公约》附则VI对其进行限制。面对即将实施的第三阶段(Tier III标准)排放法规，Urea-SCR技术被国内外公认为最有效的船机排放控制方案。
[0004]船舶SCR系统普遍使用40%质量浓度的尿素水溶液(以下简称添蓝)作为还原齐U，这主要是因为还原剂的需求量较大，需使用浓度较高的尿素水溶液，以减小添蓝日用柜的体积。在实际应用中，通常在船上设置添蓝舱用于储存添蓝，并定期泵入添蓝日用柜以用于正常的喷射。添蓝日用柜中的添蓝用尽时，需要停止添蓝喷射泵的工作再进行加注，这会对在排放控制区(ECA)内航行的船舶造成影响。
[0005]一方面，船舶柴油机的机型不同，其排温范围、原机排放水平、排气组分等均有所差别；另一方面，船舶排放法规针对不同用途和运转特性的船舶柴油机适用的试验循环和加权因素做出了规定。因此，当一艘船舶上的不同用途和运转特性的船舶柴油机同时需要引入SCR系统时，必须安装多套添蓝喷射装置以满足不同的喷射量要求，而这无疑会增加额外的制造、安装和运行成本。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是为了解决上述【背景技术】存在的不足，提出一种可以实时加注、同时为多台船舶柴油机供给添蓝的船机SCR共轨式添蓝喷射系统。
[0007]为实现上述目的，本实用新型所设计的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，包括压缩空气源、添蓝日用柜、控制器、计量电磁阀和喷枪，所述添蓝日用柜的加压口与压缩空气源相连，所述添蓝日用柜的输出口通过计量电磁阀与喷枪的液体入口相连，所述喷枪的气体入口与压缩空气源相连，所述控制器与计量电磁阀电连接，其特殊之处在于，所述添蓝日用柜中设置液位传感器，所述液位传感器与控制器电连接，所述喷枪为若干个，均位于发动机排气管内SCR催化器的前端。
[0008]进一步地，所述添蓝源由添蓝舱提供，添蓝从添蓝舱的出液口依次通过离心泵和加注电磁阀进入添蓝日用柜的加注口，所述控制器分别与离心泵和加注电磁阀电连接。控制器开启离心泵和加注电磁阀后，离心泵将添蓝从添蓝舱泵出后通过开启的加注电磁阀进入添蓝日用柜。
[0009]更进一步地，所述添蓝日用柜的输出口与计量电磁阀之间设置有吹扫管道，所述吹扫管道的一个入口通过输出电磁阀与添蓝日用柜的输出口相连，另一个入口通过吹扫电磁阀与压缩空气源相连，所述吹扫管道的出口与计量电磁阀相连，所述控制器分别与输出电磁阀和吹扫电磁阀电连接。通过设置吹扫通道和吹扫电磁阀，可通过压缩空气将添蓝喷射管路和喷枪内残存的添蓝排空，延长设备的使用寿命。
[0010]更进一步地，所述压缩空气源为压缩空气瓶，压缩空气瓶的出口处设置压缩空气截止阀，所述压缩空气源通过压缩空气截止阀后分为三路，一路通过第一减压阀与加压口相连，一路通过第二减压阀和压缩空气止回阀与喷嘴的气体入口相连，另一路与吹扫电磁阀相连。压缩空气源分为三路分别供给添蓝日用柜、喷嘴和吹扫通道。
[0011]更进一步地，所述添蓝日用柜内部设置有与添蓝加热管路相连的添蓝加热管路以及温度传感器，所述添蓝加热管路的进水口设置有冷却液控制阀，所述控制器分别与温度传感器和冷却液控制阀电连接。发动机冷却液流经添蓝加热管路对添蓝进行加热，从而可有效防止添蓝的结冰。
[0012]更进一步地，所述添蓝日用柜的侧面设有放气阀，底部设有放残阀，所述添蓝日用柜的输出口通过过滤器与计量电磁阀相连。放气阀在系统不工作时将添蓝日用柜内的压力降低至一个大气压，通过放残阀将添蓝日用柜内的残渣排出。
[0013]更进一步地，所述加注电磁阀和离心泵之间设置有回液管道，所述回液管道的入口通过电磁泄压阀与加注电磁阀和离心泵相连通、出口与所述添蓝舱的添蓝舱回液口相连，所述控制器与电磁泄压阀电连接。当添蓝液位高于设定值时，离心泵和加注电磁阀同时关闭，此时电磁泄压阀打开，加注管路中残余的添蓝经电磁泄压阀和添蓝舱回液口回收至添蓝舱。
[0014]更进一步地,所述加注电磁阀与加注口之间设置有添蓝止回阀。添蓝止回阀使添蓝单向进入添蓝日用柜，阻止添蓝逆向返回。
[0015]更进一步地，所述喷枪和计量电磁阀为两个，所述两个喷枪分别位于两个发动机排气管内。同一套添蓝喷射装置可以满足两个发动机不同的添蓝喷射量要求。
[0016]更进一步地，所述喷枪为三个，位于同一发动机排气管内，沿发动机排气管内壁圆周方向均匀布置。采用多个喷枪沿发动机排气管内壁圆周方向均匀布置的方式，可减小添蓝液滴的直径、增大添蓝液滴的总表面积，可使所述喷枪喷出的喷雾形状、喷雾空间的粒径尺寸及分布达到最佳，从而有利于添蓝液滴的蒸发和均匀分布。
[0017]与现有技术相比，本实用新型建立了一种可以实时加注、同时为多台船舶柴油机供给添蓝的船机SCR共轨式添蓝喷射系统。该系统在添蓝日用柜的添蓝用尽时，不需要停止添蓝喷射装置的工作即可完成对添蓝日用柜加注，从而保证船舶在排放控制区内稳定的航行。此外，通过压缩空气提供动力，添蓝日用柜可以作为低压共轨系统为多个喷嘴提供添蓝，以适应更宽的流量范围。采用多个添蓝计量阀并联、分别调整频率和占空比的喷射方式，本实用新型可以实现同时为多台船舶柴油机供给添蓝的功能，适用性强且显著节约成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的第一种实施例的结构示意图，其中:一为液路，--------------------?为气路，为/[目号路。
[0019]图2为本实用新型的第二种实施例的结构示意图，其中:一为液路，-------------------->为气路，--------------------> 为信号路。
[0020]图中:1.压缩空气源，2.压缩空气截止阀，3.控制器，4.加注电磁阀，5.电磁泄压阀，6.离心泵，7.出液口，8.添蓝舱加注口，9.添蓝舱回液口，10.添蓝舱，11.放气阀，12.添蓝止回阀，13.加注口，14.冷却液控制阀，15.温度传感器，16.液位传感器，17.加压口，18.第一减压阀，19.添蓝加热管路，20.放残阀，21.添蓝日用柜，22.过滤器，23.添蓝截止阀，24.输出电磁阀，25.计量电磁阀，26.吹扫电磁阀，27.第二减压阀，28.压缩空气止回阀，29.气体入口，30.液体入口，31.喷枪，32.发动机排气管，33.SCR催化器，34.吹扫管道，35.回液管道。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
[0022]本实用新型船机SCR共轨式添蓝喷射系统，包括压缩空气源1、添蓝日用柜21、控制器3、计量电磁阀25、喷枪31、离心泵6和添蓝舱10。添蓝日用柜21的加压口 17与压缩空气源I相连，添蓝日用柜21的输出口依次通过过滤器22、添蓝截止阀23、输出电磁阀24与计量电磁阀25相连。计量电磁阀25与喷枪31的液体入口 30相连，喷枪31的气体入口29与压缩空气源I相连。喷枪31为两级气液混合式，其上部开设有气体入口 29和液体入口 30，并且安装在SCR催化器33前端的发动机排气管32的中心线上。喷枪31为若干个，均位于发动机排气管32内SCR催化器33的前端。控制器3分别与液位传感器16、离心泵6和计量电磁阀25电连接。
[0023]喷枪31的数量可以根据不同的流量要求进行调整，且多个喷枪31采用沿发动机排气管32内壁圆周方向均匀布置的方式。计量电磁阀25不局限于一个，可以采用并联的方式组成若干个添蓝喷射管路，并且通过控制器3分别调整频率和占空比，从而实现同时为多台船舶柴油机供给添蓝的功能。
[0024]添蓝日用柜21的侧面设有放气阀11，底部设有放残阀20,添蓝日用柜21内部设置有与发动机冷却液管路相连的添蓝加热管路19，添蓝加热管路19的进水口设置有冷却液控制阀14。添蓝日用柜21中设置有温度传感器15和液位传感器16，温度传感器15和液位传感器16分别与控制器3电连接，用于将温度信号、液位信号传输给控制器3。
[0025]添蓝日用柜21的输出口与计量电磁阀25之间设置有吹扫管道34,吹扫管道34的一个入口通过输出电磁阀24与添蓝日用柜21的输出口相连,另一个入口通过吹扫电磁阀26与压缩空气源I相连，吹扫管道34的出口与计量电磁阀25相连。
[0026]添蓝舱10的出液口 7依次通过离心泵6、加注电磁阀4、添蓝止回阀12与添蓝日用柜21的加注口 13相连。离心泵6的扬程的大小取决于添蓝日用柜21内的压力，保证在喷射系统工作时，即添蓝日用柜21内有压力的情况下可以将添蓝泵入，从而实现了实时加注的功能。
[0027]加注电磁阀4和离心泵6之间设置有回液管道35，回液管道35的入口通过电磁泄压阀5与加注电磁阀4和离心泵6相连通、出口与添蓝舱10的添蓝舱回液口 9相连。
[0028]压缩空气源I为压缩空气瓶，压缩空气瓶的出口处设置压缩空气截止阀2，压缩空气源I通过压缩空气截止阀2后分为三路，一路通过第一减压阀18与加压口 17相连，一路通过第二减压阀27和压缩空气止回阀28与喷嘴31的气体入口 29相连，另一路与吹扫电磁阀26相连。
[0029]控制器3接收温度传感器15和液位传感器16的温度信号和液位信号，并控制离心泵6、加注电磁阀4、电磁泄压阀5、冷却液控制阀14、输出电磁阀24、吹扫电磁阀26和计量电磁阀25的开启与关闭。
[0030]本实用新型船机SCR共轨式添蓝喷射系统的工作过程如下:
[0031]添蓝压力的产生与控制:添蓝日用柜21通过加压口 17和第一减压阀18与压缩空气源I连通，利用压缩空气的压力加压，使添蓝日用柜21内的压力保持稳定。第一减压阀18的开度可以根据不同的喷射量要求进行调整，以适用于更宽的流量范围。
[0032]添蓝的喷射:控制器3根据发动机的工况信息，计算当前工况所需的添蓝喷射量，通过调整电流，控制计量电磁阀25不同的频率和占空比，定量地将过滤器22过滤后的添蓝经液体入口 30喷入喷枪31 ;与此同时，压缩空气经第二减压阀27、压缩空气止回阀28和气体入口 29进入喷枪31 ;添蓝和压缩空气在喷枪31中发生两级雾化，喷入发动机排气管32中。
[0033]添蓝的加热:控制器3根据温度传感器15发出的温度信号，控制发动机冷却液控制阀14的启闭；当添蓝温度过低时，发动机冷却液控制阀14开启，冷却液流经添蓝加热管路19与添蓝进行热交换，从而有效防止了添蓝的结晶。
[0034]添蓝的加注:控制器3接收液位传感器16发出的液位信号，控制离心泵6和加注电磁阀的启闭；当添蓝液位低于设定值，离心泵6和加注电磁阀4同时开启，添蓝经出液口
7、离心泵6、加注电磁阀4、添蓝止回阀12和加注口 13进入添蓝日用柜21 ;当添蓝液位高于设定值时，离心泵6和加注电磁阀4同时关闭，此时电磁泄压阀5打开，加注管路中残余的添蓝经电磁泄压阀5和添蓝舱回液口 9回收至添蓝舱10。添蓝舱10需要定期的通过顶部的添蓝舱加注口 8进行添蓝的补充。
[0035]吹扫:在正常工作状况下，输出电磁阀24开启，吹扫电磁阀26关闭；添蓝喷射前和喷射后，输出电磁阀24关闭，吹扫电磁阀26开启，压缩空气源I提供的压缩空气将添蓝喷射管路和喷枪内残存的添蓝排空；经过设定的时间之后排空完成,输出电磁阀24和吹扫电磁阀26恢复到初始状态以防止压缩空气消耗。
[0036]停机:发动机停机之后，压缩空气截止阀2和添蓝截止阀23同时关闭，从而节省压缩空气的消耗和防止添蓝管路因长期加压造成的泄漏。
[0037]本实用新型的第一个实施例如图1所示，喷枪31和计量电磁阀25为两个，两个喷枪31分别位于两个发动机排气管32内。添蓝经过过滤器22、添蓝截止阀23和输出电磁阀24后分成两路，在与喷枪31的液体入口 30连接之前分别设置一个计量电磁阀25 ;另一方面，从压缩空气源I出来的压缩空气经过压缩空气截止阀2、第二减压阀27和压缩空气止回阀28同样分成两路，分别与两个喷枪31的气体入口 29相连；两个喷枪安装在不同的发动机排气管32上，其气、液流量可以通过各自的计量电磁阀25进行调整。
[0038]控制器3根据两台发动机的工况信息分别计算所需的添蓝喷射量，通过调整电流，控制计量电磁阀25不同的频率和占空比，定量地将添蓝喷入喷枪31。
[0039]添蓝日用柜21的压力可以通过第一减压阀18调整，以适应更宽的流量范围；添蓝日用柜21具有较好的压力波动平衡功能，可以有效防止因各添蓝喷射管路的流量差异造成的压力波动。
[0040]实施例1中同时供给添蓝的发动机数量不局限于两台，可以在添蓝日用柜21的容量范围内随意调整。
[0041]本实用新型的第二个实施例如图2所示，喷枪31为三个，位于同一发动机排气管32内，沿发动机排气管32内壁圆周方向均匀布置。添蓝经过过滤器22、添蓝截止阀23和输出电磁阀24和计量电磁阀25后分成三路，分别与三个喷枪31的液体入口 30连接；与此同时，从压缩空气源I出来的压缩空气经过压缩空气截止阀2、第二减压阀27和压缩空气止回阀28同样分成三路，分别与三个喷枪31的气体入口 29相连；由于三个喷枪的气、液流量一致，因此三个喷枪31沿发动机排气管32内壁圆周方向均匀布置。
[0042]添蓝箱21可以直接作为一个低压共轨系统，其较大的容积本身具有很好的压力波动平衡功能，可以根据不同的使用环境给多个喷枪提供添蓝。图1所示的喷枪31不局限于三个，可以是任意多个。
[0043]如图2所示，采用多个喷枪31沿发动机排气管32内壁圆周方向均匀布置的方式，可减小添蓝液滴的直径、增大添蓝液滴的总表面积，可使喷枪31喷出的喷雾形状、喷雾空间的粒径尺寸及分布达到最佳,从而有利于添蓝液滴的蒸发和均匀分布。
[0044]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的技术。
【权利要求】
1.船机SCR共轨式添蓝喷射系统，包括压缩空气源(I)、添蓝日用柜(21)、控制器(3)、计量电磁阀(25)和喷枪(31)，所述添蓝日用柜(21)的加压口(17)与压缩空气源(I)相连，所述添蓝日用柜(21)的输出口通过计量电磁阀(25)与喷枪(31)的液体入口(30)相连，所述喷枪(31)的气体入口(29)与压缩空气源(I)相连，所述控制器(3)与计量电磁阀(25)电连接，其特征在于:所述添蓝日用柜(21)中设置液位传感器(16)，所述液位传感器(16)与控制器(3)电连接，所述喷枪(31)为若干个,均位于发动机排气管(32)内SCR催化器(33)的前端。
2.根据权利要求1所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述添蓝源由添蓝舱(10)提供，添蓝从添蓝舱(10)的出液口(7)依次通过离心泵(6)和加注电磁阀(4)进入添蓝日用柜(21)的加注口(13)，所述控制器(3)分别与离心泵(6)和加注电磁阀(4)电连接。
3.根据权利要求2所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述添蓝日用柜(21)的输出口与计量电磁阀(25)之间设置有吹扫管道(34)，所述吹扫管道(34)的一个入口通过输出电磁阀(24)与添蓝日用柜(21)的输出口相连,另一个入口通过吹扫电磁阀(26)与压缩空气源(I)相连，所述吹扫管道(34)的出口与计量电磁阀(25)相连，所述控制器⑶分别与输出电磁阀(24)和吹扫电磁阀(26)电连接。
4.根据权利要求3所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述压缩空气源(I)为压缩空气瓶，压缩空气瓶的出口处设置压缩空气截止阀(2)，所述压缩空气源(I)通过压缩空气截止阀(2)后分为三路，一路通过第一减压阀(18)与加压口(17)相连，一路通过第二减压阀(27)和压缩空气止回阀(28)与喷嘴(31)的气体入口(29)相连，另一路与吹扫电磁阀(26)相连。
5.根据权利要求4所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述添蓝日用柜(21)内部设置有与添蓝加热管路相连的添蓝加热管路(19)以及温度传感器(15)，所述添蓝加热管路(19)的进水口设置有冷却液控制阀(14)，所述控制器⑶分别与温度传感器(15)和冷却液控制阀(14)电连接。
6.根据权利要求4所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述添蓝日用柜(21)的侧面设有放气阀(11)，底部设有放残阀(20)，所述添蓝日用柜(21)的输出口通过过滤器(22)与计量电磁阀(25)相连。
7.根据权利要求4所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述加注电磁阀(4)和离心泵(6)之间设置有回液管道(35)，所述回液管道(35)的入口通过电磁泄压阀(5)与加注电磁阀⑷和离心泵(6)相连通、出口与所述添蓝舱(10)的添蓝舱回液口(9)相连，所述控制器⑶与电磁泄压阀(5)电连接。
8.根据权利要求7所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述加注电磁阀(4)与加注口(13)之间设置有添蓝止回阀(12)。
9.根据权利要求8所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述喷枪(31)和计量电磁阀(25)为两个，所述两个喷枪(31)分别位于两个发动机排气管(32)内。
10.根据权利要求8所述的船机SCR共轨式添蓝喷射系统，其特征在于:所述喷枪(31)为三个，位于同一发动机排气管(32)内，沿发动机排气管(32)内壁圆周方向均勻布置。
【文档编号】F01N3/28GK204003017SQ201420303206
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】吕若菁, 喻洋 申请人:武汉添蓝科技有限责任公司