本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)廢氣污染物后處理系統(tǒng)，具體地說是船舶柴油機(jī)廢氣污染物后處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著船舶廢氣污染物對(duì)大氣環(huán)境的影響日益嚴(yán)重,針對(duì)船舶廢氣的減排工作愈發(fā)受到人們的重視。而氮氧化物是船舶廢氣的主要污染物,國(guó)際海事組織imo海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)mpec在《國(guó)際防止船舶造成污染公約marpol》附則ⅵ中要求船舶在排放控制區(qū)內(nèi)航行時(shí),其氮氧化物排放量需達(dá)到tierⅲ標(biāo)準(zhǔn)，即nox加權(quán)排放量不高于3.4g/kwh，而tierⅰ和tierⅱ分別為17g/kwh和14.4g/kwh。由于tierⅲ對(duì)于nox排放提出了更加嚴(yán)格的要求，機(jī)內(nèi)減排方法已經(jīng)不能滿足要求。選擇性催化還原(selectivecatalyticreduction,scr)是一種發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣后處理技術(shù),能夠有效脫除廢氣中的nox，使廢氣中含量達(dá)到tierⅲ標(biāo)準(zhǔn)。scr系統(tǒng)的基本原理是將發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的nox在一定溫度下以nh3作為還原劑進(jìn)行催化還原反應(yīng),將有毒害、有污染的nox轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)污染的氮?dú)夂退魵狻Ｓ捎趎h3不易儲(chǔ)存和運(yùn)輸，且具有一定的毒性，故一般以尿素水溶液的形式儲(chǔ)存。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210135244.1、名稱為“大型發(fā)動(dòng)機(jī)scr脫硝方法及其系統(tǒng)”的專利文件中，提出了將scr放置在渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間，以及將掃氣箱中的部分空氣直接旁通到到渦輪增壓器上游的方法，使得排氣溫度升高。此種方法廢氣升溫幅度有限，不能達(dá)到大型低速二沖程柴油機(jī)在中、低負(fù)荷下進(jìn)行scr脫硝所需最佳溫度。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010555816.2、名稱為“通過控制排溫實(shí)現(xiàn)重型柴油機(jī)低排放的方法及實(shí)施裝置”的專利文件中，提出了一種通過控制排溫實(shí)現(xiàn)重型柴油機(jī)低排放的方法,其技術(shù)方案是,通過控制排溫實(shí)現(xiàn)重型柴油機(jī)低排放的方法及實(shí)施裝置,借助于發(fā)動(dòng)機(jī)的排溫控制單元實(shí)現(xiàn)，將一紅外加熱器鑲套在催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)氣口擴(kuò)張段,發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)階段控制紅外加熱器提高尾氣溫度與催化轉(zhuǎn)化效率，當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)溫度與壓差達(dá)到一定范圍時(shí),ecu控制紅外加熱器的開啟和關(guān)閉,促使捕集體上的未燃燒產(chǎn)物與復(fù)雜絡(luò)合物氣化，緩解催化轉(zhuǎn)化器堵塞情況。對(duì)于大型二沖程低速柴油機(jī)而言，高壓scr系統(tǒng)目前存在以下問題：低速柴油機(jī)廢氣溫度低、成分復(fù)雜，主機(jī)廢氣條件不能直接滿足scr工作要求，必須借助不同的主機(jī)調(diào)制技術(shù)，對(duì)其廢氣溫度進(jìn)行升溫處理，這勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步增加scr系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本；由于柴油機(jī)中脫硫裝置一般置于scr之后，這意味著廢氣在到達(dá)scr設(shè)備中時(shí)仍含有so3，而在溫度低于300℃時(shí)，so3易于和scr設(shè)備中的氨氣和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生硫酸氫銨，硫酸氫銨附著在催化劑表面阻礙了scr的催化還原反應(yīng)，更進(jìn)一步，由于硫酸氫銨是一種膠狀物質(zhì)，它會(huì)吸附顆粒形成復(fù)合沉積，從而阻塞催化劑塊的氣體通道；以上兩個(gè)問題都可以由增大反應(yīng)表面積和增大氣體通路來解決，然而受船體的空間限制，難以實(shí)現(xiàn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供能在不增加其他升溫設(shè)備的基礎(chǔ)上有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度，且緩解scr催化劑氣體通道阻塞問題的一種適用于高硫燃油的低速柴油機(jī)scr系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明一種適用于高硫燃油的低速柴油機(jī)scr系統(tǒng)，其特征是：包括進(jìn)氣箱、排氣箱、渦輪增壓器、scr反應(yīng)器、蒸發(fā)混合器，排氣箱和進(jìn)氣箱分別連通柴油機(jī)排氣管和進(jìn)氣管，排氣箱的第一出口通過蒸發(fā)連通管連通蒸發(fā)混合器的第一入口，排氣箱的第二出口連通掃氣旁通管，進(jìn)氣箱分別連通掃氣旁通管和渦輪增壓器的壓氣機(jī)，蒸發(fā)混合器的第二入口連通還原劑水槽，蒸發(fā)混合器的出口連通scr反應(yīng)器，scr反應(yīng)器通過反應(yīng)器旁通管連通掃氣旁通管，掃氣旁通管分別支出廢氣旁通管和渦輪進(jìn)氣管，渦輪進(jìn)氣管連通渦輪增壓器的渦輪進(jìn)口，廢氣旁通管連通渦輪增壓器的渦輪出口，渦輪增壓器的渦輪出口連通大氣。本發(fā)明一種適用于高硫燃油的低速柴油機(jī)scr系統(tǒng)還可以包括：1、進(jìn)氣箱出口處的掃氣旁通管上設(shè)置第一閥組，排氣箱第二出口處的掃氣旁通管上設(shè)置第二閥組，反應(yīng)器旁通管上設(shè)置第三閥組，蒸發(fā)連通管上設(shè)置第四閥組，廢氣旁通管上設(shè)置第五閥組。本發(fā)明一種適用于高硫燃油的低速柴油機(jī)scr控制方法，其特征是：當(dāng)柴油機(jī)處于低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，打開第一閥組、第三閥組、第四閥組、第五閥組，同時(shí)關(guān)閉第二閥組；當(dāng)柴油機(jī)處于中負(fù)荷時(shí)，打開第一閥組、第三閥組、第四閥組、第五閥組，同時(shí)關(guān)閉第二閥組；當(dāng)柴油機(jī)處于高負(fù)荷時(shí)，打開第三閥組、第四閥組，同時(shí)關(guān)閉第一閥組、第二閥組、第五閥組；當(dāng)船舶非排放控制區(qū)域或scr系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，打開第二閥組，同時(shí)關(guān)閉第一閥組、第三閥組、第四閥組、第五閥組。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：本發(fā)明能夠提高scr入口處的柴油機(jī)廢氣溫度，且?guī)缀醪辉黾悠潴w積和成本的船舶低速二沖程柴油機(jī)高壓scr系統(tǒng)。它能在不增加其他升溫設(shè)備的基礎(chǔ)上有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度，且緩解scr催化劑氣體通道阻塞問題。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：結(jié)合圖1，本發(fā)明系統(tǒng)主要包括：渦輪增壓器2、進(jìn)氣箱3、柴油機(jī)4、排氣箱5、蒸發(fā)混合器6、scr反應(yīng)器8以及閥組v1-v5。經(jīng)渦輪增壓器2增壓后進(jìn)入進(jìn)氣箱3的空氣一部分旁通至渦輪增壓器2渦輪端入口前，另一部分空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)參與燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)入排氣箱5，經(jīng)由蒸發(fā)混合器6進(jìn)入scr反應(yīng)器8,脫硝完成之后的廢氣分為兩部分，一部分經(jīng)由渦輪增壓器2渦輪端做功后排出，另一小部分直接進(jìn)入渦輪后的排氣管路，不參與渦輪增壓器2做功。壓氣機(jī)通過管路連接進(jìn)氣箱3，進(jìn)氣箱3通過管路與柴油機(jī)相連，柴油機(jī)排氣口通過排氣管路與排氣箱5相連，排氣箱5通過排氣管路和閥組v4與蒸發(fā)器混合6相連，蒸發(fā)混合器6另一入口與還原劑水槽7相連，蒸發(fā)混合器6出口通過排氣管路與scr反應(yīng)器8相連，scr反應(yīng)器8通過排氣管路和閥組v3與渦輪增壓器2相連，渦輪增壓器2與排氣管路相連，排出廢氣。同時(shí)，進(jìn)氣箱3另一出口通過管路和閥組v1與通過scr反應(yīng)器8后的排氣管路相連，共同進(jìn)入渦輪增壓器2。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度不夠時(shí)，打開閥組v1，使部分掃氣進(jìn)入排氣管道從而進(jìn)入渦輪增壓器2的渦輪端入口，以控制進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量。當(dāng)閥組v1打開時(shí)，部分新鮮空氣會(huì)流入排氣管，進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量將減少，但掃氣壓力保持不變。在燃油消耗量增加的情況下，柴油機(jī)廢氣溫度必然隨之升高，其升高程度取決于燃油消耗量的增加情況。此外，排氣箱5另一端出口通過管路和閥組v2與進(jìn)入渦輪增壓器2的渦輪端入口前的排氣管路相連，共同進(jìn)入渦輪增壓器2。當(dāng)船舶行駛在非排放控制區(qū)或者scr系統(tǒng)故障(如堵塞嚴(yán)重)時(shí)，閥組v2打開，閥組v1、v3、v4關(guān)閉，排氣直接從排氣箱進(jìn)入渦輪增壓器2，scr系統(tǒng)處于不工作狀態(tài)。最后，在閥門v2之后和進(jìn)入渦輪增壓器2的渦輪端入口前的排氣管路之間增設(shè)一條排氣管路，通過閥組v5直接與渦輪增壓器2渦輪端之后的排氣管路相連，即不經(jīng)渦輪增壓器2直接排出一部分廢氣。若柴油機(jī)nox排放能夠滿足排放要求，則關(guān)閉閥組v5，若柴油機(jī)nox排放不能滿足排放要求，則打開閥組v5，降低渦輪前排氣壓力，從而減少進(jìn)氣，提高廢氣溫度，以保證柴油機(jī)nox排放滿足排放要求。具體控制方法見下表：表1：主機(jī)調(diào)制方案中閥組開關(guān)策略主機(jī)負(fù)荷調(diào)制狀態(tài)閥組v1閥組v2閥組v3閥組v4閥組v5低負(fù)荷是打開關(guān)閉打開打開打開中負(fù)荷是打開關(guān)閉打開打開打開高負(fù)荷否關(guān)閉關(guān)閉打開打開關(guān)閉旁通狀態(tài)否關(guān)閉打開關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉柴油機(jī)在中、低負(fù)荷時(shí)，廢氣溫度不能達(dá)到scr反應(yīng)所需催化溫度，且易阻塞催化劑氣體通道，故而需要采用缸旁通聯(lián)合增壓器旁通調(diào)制方案使廢氣升溫。具體操作為：閥組v1、v3、v4、v5打開，閥組v2關(guān)閉。此時(shí)，閥組v1打開，通過將掃氣箱中的部分氣體從渦輪增壓器渦輪端的上游直接排出，使得進(jìn)入主機(jī)缸內(nèi)新鮮空氣總量減少，空燃比降低，燃油燃燒不充分，由于主機(jī)調(diào)制需要保證其輸出功率不變，因此需要增加噴油量，在燃油消耗量增加的情況下，柴油機(jī)廢氣溫度必然隨之升高，提高脫硝效率，同時(shí)可以有效減輕催化劑堵塞現(xiàn)象。閥組v5打開，將脫硝后的一部分廢氣不經(jīng)渦輪增壓器直接排出，進(jìn)入渦輪的廢氣量減少，使得增壓器進(jìn)入空氣量也減少，同樣減少了進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮空氣總量，使得進(jìn)氣壓力降低，空燃比降低，廢氣溫度升高，進(jìn)而提高脫硝效率，減輕催化劑堵塞現(xiàn)象。柴油機(jī)在高負(fù)荷時(shí)，廢氣溫度可以滿足脫硝催化劑所需的催化溫度，故而不需進(jìn)行主機(jī)調(diào)制，即閥組v1、v2、v5關(guān)閉，v3、v4打開，scr系統(tǒng)正常工作即可。當(dāng)船舶行駛在非排放控制區(qū)域或scr系統(tǒng)出現(xiàn)故障(如堵塞嚴(yán)重)時(shí)，閥組v2打開，v1、v3、v4、v5關(guān)閉，此時(shí)scr系統(tǒng)被關(guān)閉，廢氣直接進(jìn)入渦輪增壓器。本發(fā)明將發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣箱中的部分氣體直接旁通至渦輪增壓器之前，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的進(jìn)氣壓力、空燃比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度，以及將脫硝后的部分排氣旁通至渦輪增壓器之后，使渦輪增壓器進(jìn)氣減少，以減少進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣，從而使進(jìn)入scr的排氣溫度升高。當(dāng)柴油機(jī)在中、低負(fù)荷時(shí)，將掃氣箱中的部分氣體從渦輪增壓器渦輪端的上游直接排出。當(dāng)柴油機(jī)在中、低負(fù)荷時(shí)，將脫硝后的一部分廢氣不經(jīng)渦輪增壓器直接排出。當(dāng)柴油機(jī)在高負(fù)荷時(shí)，直接對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排氣進(jìn)行脫硝處理，不附加任何旁通。當(dāng)船舶行駛在非排放控制區(qū)域或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣直接排向渦輪增壓器，不進(jìn)行脫硝處理。當(dāng)前第1頁(yè)12