一種雙渦輪船舶二沖程低速柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種柴油機，具體地說是船舶柴油機的廢氣循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著國際航運業(yè)的發(fā)展，船舶發(fā)動機產(chǎn)生的廢氣排放己成為海洋大氣尤其是港口大氣的主要污染源。船舶二沖程低速柴油機產(chǎn)生的氣態(tài)排放物中，NOx占有很大比重，容易形成酸雨、酸霧和光化學煙霧，是造成海洋大氣和港口環(huán)境污染的主要酸性氣體之一。
[0003]頂0和各國主管機構已對船舶柴油機廢氣中的NOx排放進行了嚴格的限制，減少NOx排放已成為全球船用主機制造商面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。2016年1月1日起將實行頂0 NOx排放新標準，屆時，在NOx排放控制區(qū)內(nèi)，船舶廢氣中NOx的排放限值相比于現(xiàn)在將減少75 %。
[0004]目前，常用的NOx減排措施主要包括機內(nèi)減排措施和機外減排措施。機內(nèi)減排措施是通過一定的方法，例如延遲燃油噴射、增加進氣濕度、優(yōu)化燃燒室形狀和噴油規(guī)律等，改善缸內(nèi)燃燒組織形式，減少缸內(nèi)NOx的生成，減少發(fā)動機最終的NOx排放；機外減排NOx措施，主要是SCR后處理技術(Selected Catalytic Reduct1n，選擇性催化還原)，利用還原劑還原柴油機排氣管中的N0x，使之變?yōu)闊o害的N2，最終減少發(fā)動機的NOx排放。相對而言，上述機內(nèi)減排措施比較容易實現(xiàn)，但單項技術減排效果有限。機外減排SCR技術，減排效果好，能滿足頂0的NOx排放要求，但后處理裝置體積龐大，減少了船舶的有效空間，同時SCR系統(tǒng)的運行和維護成本也較高。
[0005]作為一種有效的柴油機NOx減排措施，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)通過將一部分廢氣從排氣管中引出，經(jīng)過降溫、洗滌等處理，重新進入發(fā)動機掃氣箱，再分配給發(fā)動機各氣缸。由于再循環(huán)的廢氣中含有一定量的C02和H20，降低了發(fā)動機缸內(nèi)工質的比熱，進而降低了缸內(nèi)燃燒溫度，同時廢氣再循環(huán)降低了發(fā)動機進氣中氧的濃度，最終降低了發(fā)動機的NOx生成和排放量。
[0006]由于EGR能滿足頂0控制區(qū)有關NOx的Tier III排放標準，且其體積和成本均遠小于SCR系統(tǒng)，是一種很有前途的船舶二沖程低速柴油機NOx排放控制技術。
[0007]現(xiàn)有EGR技術，都是針對車用、船用中速柴油機或EGR部件的:
[0008]1.中國專利申請?zhí)枮?01310435575.1，名稱為“一種用于船用中速柴油機的EGR系統(tǒng)”，提出了選擇柴油機的個別氣缸作再循環(huán)使用，為了配合個別氣缸，相應地規(guī)劃了排氣管路。這種結構通過調節(jié)EGR旁通閥的開度，控制EGR廢氣流量，并使某些氣缸的排氣壓力高于進氣壓力，使排氣重新進入氣缸，從而實現(xiàn)在不增加過多輔助裝置的情況下，克服船用中速柴油機較大的進排氣壓力逆差，達到引入EGR降低NOx排放的目的。
[0009]2.中國專利申請?zhí)枮?00580046815.2，名稱為“EGR裝置”，提出了一套針對車用柴油機的EGR方案，從發(fā)動機排氣管引出廢氣，經(jīng)中間冷卻器冷卻后，與新鮮空氣混合，直接進入發(fā)動機參與燃燒，此EGR系統(tǒng)通過EGR閥調整EGR廢氣量。
[0010]上述兩個專利中EGR系統(tǒng)都裝載在燃用輕質低硫蒸餾柴油的發(fā)動機上，其顆粒和S0x排放均較少。船舶二沖程低速柴油機，為節(jié)省成本，使用高硫渣油或重油，發(fā)動機廢氣中顆粒和SOx排放量很大，減少再循環(huán)廢氣中的顆粒和SOx，避免對發(fā)動機部件的磨損和腐蝕，是低速二沖程柴油機EGR系統(tǒng)的核心。此外，由于二沖程柴油機功率和廢氣量遠比四沖程中速柴油機大，EGR閥無法勝任調整大功率柴油機EGR廢氣量的任務。
[0011]3.中國專利申請?zhí)枮?00810196308.2，名稱為“一種低壓EGR系統(tǒng)”，該EGR系統(tǒng)從顆粒捕集器后引出廢氣，然后流經(jīng)一級冷卻器和二級冷卻器進行強制冷卻，經(jīng)EGR閥控制調節(jié)流量后在增壓器壓縮機前與流出空氣濾清器的增壓空氣匯合，然后導入中冷器，沿進氣系統(tǒng)流入發(fā)動機燃燒室燃燒，其冷卻器分流整車空調系統(tǒng)的一部分冷媒來對EGR廢氣冷卻。該EGR系統(tǒng)針對車用四沖程柴油機，對于船舶二沖程柴油機，由于燃用低質重油，廢氣中顆粒遠比燃用輕質油的四沖程柴油機多，不適合使用顆粒捕集器，另外，低壓EGR系統(tǒng)增大了對壓氣機的磨損，且船舶采用中央冷卻，與車輛空調系統(tǒng)完全不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本實用新型的目的在于提供有效改善發(fā)動機燃燒狀況，降低缸內(nèi)燃燒溫度，減少柴油機的NOx生成和排放的一種雙渦輪船舶二沖程低速柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。
[0013]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0014]本實用新型一種雙渦輪船舶二沖程低速柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征是:包括排氣總管、掃氣箱、主渦輪增壓器、輔渦輪增壓器，排氣總管通過排氣歧管連接船舶二沖程低速柴油機，掃氣箱通過進氣通路連接船舶二沖程低速柴油機，主渦輪增壓器的渦輪連接排氣總管，主渦輪增壓器的壓氣機通過柴油機主增壓通路連接掃氣箱，主渦輪增壓器的壓氣機通過壓縮空氣補氣通路連接排氣總管，輔渦輪增壓器的渦輪通過輔渦輪增壓通路連接排氣總管，輔渦輪增壓器的壓氣機通過輔壓氣機出口管路連接掃氣箱，輔壓氣機出口管路與排氣總管之間通過EGR預洗通路相連，EGR預洗通路上安裝EGR預洗器，柴油機主增壓通路與輔壓氣機出口管路之間通過EGR增壓通路相連，柴油機主增壓通路上安裝中冷器和第一水滴捕集器，輔壓氣機出口管路上安裝EGR冷卻器、EGR洗滌器、第二水滴捕集器。
[0015]本實用新型還可以包括:
[0016]1、壓縮空氣補氣通路上安裝流量調節(jié)閥，EGR預洗器上安裝單向閥，輔渦輪增壓通路上安裝第一單向截止閥，輔渦輪增壓器與EGR預洗通路之間的輔壓氣機出口管路上安裝第二單向截止閥，EGR增壓通路上安裝EGR增壓器和第三單向截止閥，EGR增壓通路與掃氣箱之間的輔壓氣機出口管路上安裝第四單向截止閥。
[0017]2、非EGR模式時，單向閥和第三單向截止閥處于關閉狀態(tài)，若船舶二沖程低速柴油機處于高負荷，第一單向截止閥、第二單向截止閥、第四單向截止閥處于開啟狀態(tài)，若船舶二沖程低速柴油機處于低負荷，第一單向截止閥、第二單向截止閥、第四單向截止閥處于關閉狀態(tài)。
[0018]3、EGR模式時，單向閥和第三單向截止閥處于開啟狀態(tài)，第一單向截止閥、第二單向截止閥、第四單向截止閥處于關閉狀態(tài)。
[0019]本實用新型的優(yōu)勢在于:
[0020]1.本實用新型采用的一種船舶二沖程低速柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)滿足即將開始實施的有關NOx的排放標準，在排放控制區(qū)和非排放控制區(qū)均能滿足ΙΜ0的NOx排放要求。
[0021]2.與SCR系統(tǒng)相比，本實用新型采用的一種船舶二沖程柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)體積小，投資成本低，節(jié)省船舶空間。
[0022]3.本實用新型的一種船舶二沖程柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)只洗滌循環(huán)廢氣，僅消耗少量的堿性物質，與SCR系統(tǒng)相比，節(jié)省了大量的還原劑，節(jié)省了設備運行成本。
[0023]4.本實用新型的一種船舶二沖程柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，在EGR模式下，主渦輪增壓器向排氣總管補充部分壓縮空氣，提高主渦輪增壓器的輸出功率和發(fā)動機掃氣箱壓力。
[0024]5.本實用新型的一種船舶二沖程柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)使用兩個或多個廢氣渦輪增壓器，保證了柴油機在全工況下都有充足的進氣量，確保了柴油機的動力性和經(jīng)濟性。
[0025]6.本實用新型的一種船舶二沖程柴油機廢氣再循環(huán)系統(tǒng)采用一級或多級文丘里預洗器和鼓泡塔(或其他洗滌結構形式)去除再循環(huán)廢氣中的顆粒和SOx，提高了顆粒和SOx的去除效果，并大幅減少了 EGR裝置的體積和重量。