船舶廢氣脫硝系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大氣環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種船舶廢氣脫硝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)國際海事組織(頂0)通過的《MARP0L 73/78公約》附則VI中《防止船舶造成空氣污染規(guī)則》的修正案的要求，船舶廢氣中的氮氧化物必須經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)之后才能排放。對于低速船用柴油機(jī)(轉(zhuǎn)速n〈130rpm)，處理后的氮氧化物含量要小于3.4g/kwh,而對于目前的低速柴油機(jī)，僅靠優(yōu)化柴油機(jī)燃燒方式，無法達(dá)到該排放要求。因此，船舶柴油機(jī)必須配備船舶廢氣脫硝系統(tǒng)，而選擇性催化還原技術(shù)(Selective Catalytic Reduct1n, SCR)是目前應(yīng)用性最強(qiáng)的一種柴油機(jī)后處理技術(shù)。
[0003]目前，船舶廢氣脫硝系統(tǒng)只有在進(jìn)入排放控制區(qū)域(Emiss1n Control Area，ECA區(qū)域)時才會運(yùn)行，船舶在非ECA區(qū)域運(yùn)行時，脫硝裝置處于停機(jī)狀態(tài)。對于采用SCR技術(shù)的船舶來說，由非ECA區(qū)域駛往ECA區(qū)域時，SCR反應(yīng)器內(nèi)的溫度較低，無法滿足脫硝反應(yīng)所需的溫度；同時由于閥門的密封問題，可能會有部分廢氣泄露進(jìn)入SCR反應(yīng)器，如果SCR反應(yīng)器長時間處于低溫狀態(tài)，會造成廢氣中的SO3冷凝，形成硫酸，造成反應(yīng)器腐蝕，因此SCR反應(yīng)器的預(yù)熱、保溫措施是必須的。然而，傳統(tǒng)的脫硝裝置采用電加熱對SCR反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱、保溫，電量消耗大，電加熱設(shè)備老化快，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種船舶廢氣脫硝系統(tǒng)，在非ECA區(qū)域無需采用電加熱對反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱、保溫，可降低能耗。
[0005]本發(fā)明的船舶廢氣脫硝系統(tǒng)，包括
[0006]廢氣脫硝管路，該廢氣脫硝管路通過第一閥門與柴油機(jī)的排氣端連接；
[0007]廢氣直排管路，該廢氣直排管路通過第二閥門與柴油機(jī)的排氣端連接，該廢氣直排管路包括廢氣直排主管路與廢氣直排支路；
[0008]脫硝反應(yīng)器，該脫硝反應(yīng)器包括反應(yīng)室與廢氣通道，該反應(yīng)室連接在該廢氣脫硝管路中，該廢氣通道連接在該廢氣直排支路中；其中，
[0009]該第一閥門開啟、第二閥門關(guān)閉，廢氣經(jīng)該廢氣脫硝管路在該反應(yīng)室進(jìn)行脫硝后排出；該第一閥門關(guān)閉、第二閥門開啟，一部分廢氣經(jīng)該廢氣直排主管路排出，另一部分廢氣經(jīng)該廢氣直排支路進(jìn)入該脫硝反應(yīng)器的廢氣通道中對該反應(yīng)室進(jìn)行保溫。
[0010]進(jìn)一步地，該反應(yīng)室與該廢氣通道之間由隔板隔開，該反應(yīng)室與該廢氣通道之間互不連通，該反應(yīng)室與該廢氣通道分別設(shè)有進(jìn)氣口與出氣口。
[0011]進(jìn)一步地，該脫硝反應(yīng)器中設(shè)有至少一個該隔板，該脫硝反應(yīng)器為圓筒結(jié)構(gòu)，該至少一個隔板在該脫硝反應(yīng)器的周向上平行該脫硝反應(yīng)器的軸線設(shè)置而形成對應(yīng)數(shù)量的廢氣通道，每個廢氣通道均與該廢氣直排支路連通。
[0012]進(jìn)一步地，該反應(yīng)室中設(shè)有催化劑層，該催化劑層在該反應(yīng)室中呈網(wǎng)格狀設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步地，該柴油機(jī)的排氣端設(shè)有廢氣集氣箱，該廢氣脫硝管路通過該第一閥門與該廢氣集氣箱連接，該廢氣直排管路通過該第二閥門與該廢氣集氣箱連接。
[0014]進(jìn)一步地，該柴油機(jī)的進(jìn)氣端設(shè)有渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括廢氣進(jìn)口端、廢氣出口端、空氣進(jìn)口端與空氣出口端，該空氣進(jìn)口端與該柴油機(jī)的掃氣箱連接，該空氣出口端與該柴油機(jī)的進(jìn)氣端連接，該廢氣進(jìn)口端與該廢氣脫硝管路和該廢氣直排管路連接，該廢氣出口端與大氣連通。
[0015]進(jìn)一步地，該廢氣脫硝管路中還設(shè)有蒸發(fā)器與混合器，該混合器位于該反應(yīng)室之前，該蒸發(fā)器位于該混合器之前，該蒸發(fā)器中設(shè)有尿素溶液噴槍。
[0016]進(jìn)一步地，該廢氣直排支路中設(shè)有第三閥門與第四閥門，該廢氣脫硝管路設(shè)有第五閥門，該第三閥門位于該廢氣通道之前，該第四閥門位于該廢氣通道之后，該第五閥門位于該反應(yīng)室之后。
[0017]進(jìn)一步地，該第四閥門與該廢氣通道之間設(shè)有引風(fēng)機(jī)。
[0018]進(jìn)一步地，該第一閥門、第二閥門、第三閥門與第五閥門為氣動雙向閥，該第四閥門為單向閥。
[0019]本發(fā)明的實(shí)施例中，脫硝反應(yīng)器內(nèi)分隔形成反應(yīng)室與廢氣通道，當(dāng)船舶在非ECA區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時，可使廢氣直排管路中的部分廢氣經(jīng)廢氣直排支路進(jìn)入脫硝反應(yīng)器中，從而利用廢氣的高溫對脫硝反應(yīng)器的反應(yīng)室進(jìn)行預(yù)熱、保溫，既可以保證當(dāng)船舶進(jìn)入ECA區(qū)域時，脫硝反應(yīng)器的溫度能夠滿足脫硝反應(yīng)所需的溫度，提高脫硝效率，同時避免了由于脫硝反應(yīng)器的溫度過低造成的硫酸凝結(jié)，減輕設(shè)備腐蝕程度。當(dāng)船舶在ECA區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時，通過相應(yīng)閥門的開關(guān)，使脫硝反應(yīng)器內(nèi)廢氣通道關(guān)閉，從而使廢氣全部進(jìn)入脫硝反應(yīng)器的反應(yīng)室中，脫硝反應(yīng)正常進(jìn)行，達(dá)到脫硝效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中船舶廢氣脫硝系統(tǒng)的組成框圖。
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中脫硝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例中脫硝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0024]首先需要說明的是，本說明書中“之前”與“之后”是以廢氣在管路中的流動方向作為參考方向，“之后”即指位于廢氣流動方向的下游。
[0025]請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例的船舶廢氣脫硝系統(tǒng)包括與柴油機(jī)12連接的廢氣集氣箱15與渦輪增壓器16，連接在廢氣集氣箱15與渦輪增壓器16之間的廢氣脫硝管路11與廢氣直排管路13，其中，廢氣直排管路13包括廢氣直排主管路132與廢氣直排支路133。本發(fā)明實(shí)施例的船舶廢氣脫硝系統(tǒng)還包括位于廢氣脫硝管路11中的第一閥門111、蒸發(fā)器113、混合器114及第五閥門112，位于廢氣直排支路133中的第二閥門131、第三閥門134、第四閥門135及引風(fēng)機(jī)136，以及分別與廢氣脫硝管路11、廢氣直排支路133連接的脫硝反應(yīng)器14。
[0026]具體地，廢氣集氣箱15位于柴油機(jī)12的排氣端121，廢氣集氣箱15用于收集船舶柴油機(jī)12排放出的廢氣并將廢氣排出至后續(xù)管路中。
[0027]渦輪增壓器16位于柴油機(jī)12的進(jìn)氣端122，渦輪增壓器16用于將高溫高壓的廢氣中的能量部分轉(zhuǎn)化到由柴油機(jī)12的掃氣箱123收集的新鮮空氣中，新鮮空氣進(jìn)入船舶柴油機(jī)12進(jìn)行下一輪燃燒。具體地，渦輪增壓器16包括廢氣進(jìn)口端161、廢氣出口端162、空氣出口端163與空氣進(jìn)口端164，其中，空氣進(jìn)口端164與柴油機(jī)12的掃氣箱123連接，空氣出口端163與柴油機(jī)12的進(jìn)氣端122連接，廢氣進(jìn)口端161與廢氣脫硝管路11和廢氣直排管路13連接，廢氣出口端162與大氣連通。
[0028]脫硝反應(yīng)器14分別與廢氣脫硝管路11、廢氣直排支路133連接，脫硝反應(yīng)器14包括反應(yīng)室141與廢氣通道142，反應(yīng)室141連接在廢氣脫硝管路11，反應(yīng)室141用于對廢氣進(jìn)行脫硝處理，廢氣通道142連接在廢氣直排支路133，用于廢氣直排支路133中廢氣的流通。
[0029]具體地，請結(jié)合圖2，反應(yīng)室141與廢氣通道142之間由隔板145隔開，且反應(yīng)室141與廢氣通道142之間相鄰而互不連通，反應(yīng)室141與廢氣通道142分別設(shè)有進(jìn)氣口(圖未示)與出氣口(圖未示)。脫硝反應(yīng)器14為圓筒結(jié)構(gòu)，隔板145的個數(shù)至少為I個，該至少一個隔板145在脫硝反應(yīng)器14的周向上平行脫硝反應(yīng)器14的軸線設(shè)置而形成對應(yīng)數(shù)量(相同數(shù)量)的廢氣通道142，每個廢氣通道142均與廢氣直排支路133連通。在本實(shí)施例中，隔板145的個數(shù)為I個，隔板145沿脫硝反應(yīng)器14的軸向設(shè)置，隔板145與脫硝反應(yīng)器14的殼體143的小圓弧段形成廢氣通道142，隔板145與脫硝反應(yīng)器14的殼體143的大圓弧段形成反應(yīng)室141，反應(yīng)室141中設(shè)有用于對廢氣進(jìn)行脫硝處理的催化劑層146。在本發(fā)明的另一實(shí)施中，如圖3所示，脫硝反應(yīng)器14設(shè)有4個隔板145，4個隔板145沿脫硝反應(yīng)器14的軸向?qū)ΨQ設(shè)置而形成4個廢氣通道142，該4個廢氣通道142均連通在廢氣直排支路133中，為實(shí)現(xiàn)4個廢氣通道142之間的連通，可在脫硝反應(yīng)器14的兩個端部設(shè)置廢氣通道142之間的連通通道?？衫斫獾?，隔板145的數(shù)量與設(shè)置方式可根據(jù)脫硝反應(yīng)器14的大小、容量以及所需加熱的溫度進(jìn)行調(diào)整，并不以此為限。
[0030]請?jiān)賲㈤唸D1，廢氣脫硝管路11通過第一閥門111與位于柴油機(jī)12的排氣端121的廢氣集氣箱15連接，蒸發(fā)器113、混合器114與第五閥門112連接在廢氣脫硝管路11中，第五閥門112位于反應(yīng)室141與渦輪增壓器16之間，混合器114設(shè)置在反應(yīng)室141之前，蒸發(fā)器113設(shè)置在混合器114之前，蒸發(fā)器113中設(shè)有尿素溶液噴槍115，其中，尿素溶液噴槍115用于對尿素溶液通過霧化，蒸發(fā)器113用來使尿素溶液水解生成氨氣，混合器114的作用是將氨氣與廢氣充分混合，混合不充分會導(dǎo)致廢氣在反應(yīng)室141內(nèi)反應(yīng)不充分，不僅會導(dǎo)致廢氣處理不達(dá)標(biāo)，同時氨逃逸也會增加。在本實(shí)施中，第一閥門111與第五閥門112為氣動雙向閥門，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第五閥門112也可采用單向閥。當(dāng)?shù)谝婚y門111與第五閥門112開啟時，柴油機(jī)12產(chǎn)生的廢氣由廢氣集氣箱15進(jìn)入廢氣脫硝管路11中，廢氣首先進(jìn)入蒸發(fā)器113，接著，尿素溶液分解生成的氨氣與船舶廢氣一起進(jìn)入混合器114，在混合器114中充分混合后的氣體進(jìn)入脫硝反應(yīng)器14的反應(yīng)室141中，由催化劑層146對廢氣進(jìn)行脫硝，使廢氣中的NO、勵2被還原為N 2和H 20，最后，脫硝后的廢氣經(jīng)第五閥門112進(jìn)入渦輪增壓器16，渦輪增壓器16將高溫高壓的廢氣中的能量部分轉(zhuǎn)化到由掃氣箱123收集的新鮮空氣中，新鮮空氣進(jìn)入船舶柴油機(jī)12進(jìn)行下一輪燃燒，處理后的廢氣經(jīng)渦輪增壓器16的廢氣出口端162排