CN102935337A - 船用柴油机scr系统尿素溶液在线制备装置 - Google Patents

船用柴油机scr系统尿素溶液在线制备装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于船用柴油机SCR系统应用技术领域，具体涉及一种船用柴油机SCR系统尿素在线制备装置。尿素干粉以及去离子水加注至尿素制备室中，借助电力搅拌器对去离子水和尿素干粉进行充分混合，利用尿素浓度传感器对尿素溶液浓度进行实时监控，使搅拌完成的尿素溶液能够满足SCR系统需求。用搅拌室输送泵将制备完成的尿素溶液泵入仓储室内，使用液位传感器和温度传感器对仓储室室内的尿素溶液进行监控。本发明通过对尿素干粉和去离子水的精确计量，实现尿素溶液的全自动在线制备，有效减少了尿素舱所占用的体积，节约了船体空间，有利于尿素的存储。

Description

船用柴油机SCR系统尿素溶液在线制备装置
技术领域
本发明属于船用柴油机SCR系统应用技术领域，具体涉及一种船用柴油机SCR系统尿素制备装置。
背景技术
选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）是降低船用柴油机排气中氮氧化物含量的主流技术。SCR系统运行需要消耗尿素溶液作为还原剂，为保证船用SCR系统的正常运行，通常会单独设置一个尿素溶液舱，用以存储尿素溶液。但由于船用柴油机排气流量大，消耗尿素溶液多，考虑到船舶的运行特点，不可能随时进行尿素溶液的补充，单独设置的尿素溶液舱会占用相当大的船体空间，降低船舶的有效负载。同时，尿素溶液具有一定的不稳定性，环境温度、存储容器材料等因素都会影响其物化特性。在船舶上单独设置尿素溶液舱存储尿素溶液，会额外增加船舶建造和运行费用，若某船舶的主推动力为额定功率为13200kW，额定转速为111r/min的低速柴油机，航行于寒冷环境下，该船舶SCR系统运行所需消耗尿素溶液量约为340L/h，如采用单独尿素溶液舱储存尿素溶液，为保证SCR系统在较长时间内能正常运行，该尿素溶液舱占用体积至少为40m3，同时，为保证环境温度稳定，需在尿素舱内安装大功率加热器，如图1所示，该尿素溶液舱由尿素仓罐体A、尿素溶液加注口B、溶液排污口C、尿素溶液出口D、尿素溶液回液口E、温度传感器F和电加热器G组成；由于尿素溶液舱体积较大，造成空间紧张，影响了船舱整体的空间布局，并且由于体积和材料的影响，该尿素舱制作成本较高。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种船用柴油机SCR系统尿素在线制备，能够确保SCR系统正常运行。
本发明的技术方案是：一种船用柴油机SCR系统尿素在线制备装置，它包括：尿素干粉投放器、电磁阀、尿素溶液搅拌室、电磁流量计、电力搅拌器、液位传感器、尿素溶液存储室、搅拌室输送泵、过滤器、手动球阀、称重传感器、尿素浓度传感器、温度传感器A、温度传感器B和控制系统；
尿素干粉投放器内存放有尿素干粉，在尿素干粉投放器通过称重传感器接入尿素溶液搅拌室；
尿素溶液搅拌室为尿素溶液的制备仓室，其顶部安有电力搅拌器，在尿素溶液搅拌室的外部安有提供去离子水的管路，管路通过连接法兰与离子水水源连接，并依次通过手动球阀、过滤器、电磁阀以及电磁流量计接入尿素溶液搅拌室的内部；尿素溶液搅拌室的底部设有尿素溶液的输送管路，过滤器安装在尿素溶液的输送管路的引出口处，尿素溶液通过搅拌室输送泵运送到尿素溶液存储室；
尿素浓度传感器与温度传感器A呈同一水平高度的安装在尿素溶液搅拌室的底部；
尿素溶液存储室的上方设有尿素溶液回口以及尿素溶液的输送管路的接入口，尿素溶液存储室的下方设有尿素溶液出口，制备好的尿素通过尿素溶液出口运送至SCR系统，并经尿素溶液回口回收至尿素溶液存储室；
液位传感器的数量为两个，分别安装在尿素溶液存储室和尿素溶液搅拌室的上方；
温度传感器B安装在尿素溶液存储室的底部，其与温度传感器A位于同一水平线上。
控制系统分别与尿素干粉投放器、电磁阀、电磁流量计、电力搅拌器、液位传感器、搅拌室输送泵、称重传感器、尿素浓度传感器、温度传感器A及温度传感器B进行线路连接；
当需要尿素溶液时，船用柴油机SCR系统向控制系统发送信号，控制系统打开尿素干粉投放器，并通过称重传感器，控制尿素干粉投放器的投放量，同时，控制系统打开电磁阀，并通过电磁流量计控制离子水水源的流入量，当尿素干粉及离子水投放到尿素溶液搅拌室中后，电力搅拌器在控制系统的控制下开始搅拌，温度传感器A与尿素浓度传感器实时将温度及浓度信息输送至控制系统，当浓度符合设定标准时，控制系统启动搅拌室输送泵，搅拌室输送泵将制备完成的尿素溶液泵入仓储室内，尿素溶液从尿素溶液出口向船用柴油机SCR系统输出，通过尿素溶液回口，温度传感器B实时监测尿素溶液泵入仓储室内的尿素溶液的温度，并将温度传送至控制系统，整个过程周期为全自动控制，无需人工干预。
本发明的有益效果是：（1）本发明占用体积为1.05m3，另需16m3空间储藏尿素干粉，与背景技术中使用尿素溶液舱相比，同样确保SCR系统正常运行，但节约23m3的空间，同时降低尿素存储难度；
（2）本发明通过间歇性提供去离子水以及控制尿素干粉投放器投放干粉，即可实时制造尿素溶液，并通过搅拌室输送泵向尿素溶液存储室输送，尿素溶液通过尿素溶液出口即可自动不间断的提供满足SCR系统的尿素溶液。
（3）本发明中的提供去离子水的管路上，带有手动阀和电磁阀，这样即是对离子水的管路的流量控制冗余保障设计，又可便于更换手动阀和电磁阀之间的过滤器。
附图说明
图1为背景技术中尿素溶液舱结构示意图；
图2为本发明结构示意图。
其中，1-尿素干粉投放器、2-电磁阀、3-尿素溶液搅拌室、4-电磁流量计、5-电力搅拌器、7-尿素溶液存储室、8-搅拌室输送泵、9-尿素溶液出口、11-手动球阀、12-称重传感器、13-尿素浓度传感器、14-温度传感器A、15-尿素溶液回口、16-温度传感器B、17-电加热器。
具体实施方式
参见附图2，一种船用柴油机SCR系统尿素在线制备装置，它包括：尿素干粉投放器1、电磁阀2、尿素溶液搅拌室3、电磁流量计4、电力搅拌器5、液位传感器、尿素溶液存储室7、搅拌室输送泵8、过滤器、手动球阀11、称重传感器12、尿素浓度传感器13、温度传感器A14、温度传感器B16和控制系统；
尿素干粉投放器1内存放有尿素干粉，在尿素干粉投放器1通过称重传感器12接入尿素溶液搅拌室3；如果配对10L浓度为40%的尿素水溶液，则添加4000g的尿素干粉以及6L的去离子水；
尿素溶液搅拌室3为尿素溶液的制备仓室，其顶部安有电力搅拌器5，在尿素溶液搅拌室3的外部安有提供去离子水的管路，管路通过连接法兰与离子水水源连接，并依次通过手动球阀11、过滤器、电磁阀2以及电磁流量计4接入尿素溶液搅拌室3的内部；尿素溶液搅拌室3的底部设有尿素溶液的输送管路，过滤器安装在尿素溶液的输送管路的引出口处，尿素溶液通过搅拌室输送泵8运送到尿素溶液存储室7；
尿素浓度传感器13与温度传感器A14呈同一水平高度的安装在尿素溶液搅拌室3的底部；
尿素溶液存储室7的上方设有尿素溶液回口15以及尿素溶液的输送管路的接入口，尿素溶液存储室7的下方设有尿素溶液出口9，制备好的尿素通过尿素溶液出口9运送至SCR系统，并经尿素溶液回口15回收至尿素溶液存储室7；
液位传感器的数量为两个，分别安装在尿素溶液存储室7和尿素溶液搅拌室3的上方；
温度传感器B16安装在尿素溶液存储室7的底部，其与温度传感器A14位于同一水平线上；
控制系统分别与尿素干粉投放器1、电磁阀2、电磁流量计4、电力搅拌器5、液位传感器、搅拌室输送泵8、称重传感器12、尿素浓度传感器13、温度传感器A14及温度传感器B16进行线路连接；
当需要尿素溶液时，船用柴油机SCR系统向控制系统发送信号，控制系统打开尿素干粉投放器1，并通过称重传感器12，控制尿素干粉投放器1的投放量，同时，控制系统打开电磁阀2，并通过电磁流量计4控制离子水水源的流入量，当尿素干粉及离子水投放到尿素溶液搅拌室3中后，电力搅拌器5在控制系统的控制下开始搅拌，温度传感器A14与尿素浓度传感器13实时将温度及浓度信息输送至控制系统，当浓度符合设定标准时，控制系统启动搅拌室输送泵8，搅拌室输送泵8将制备完成的尿素溶液泵入仓储室7内，尿素溶液从尿素溶液出口9向船用柴油机SCR系统输出，通过尿素溶液回口15，温度传感器B16实时监测尿素溶液泵入仓储室7内的尿素溶液的温度，并将温度传送至控制系统。
为防止在寒冷环境下尿素溶液出现结晶现象，在尿素溶液存储室7的底部安装有电加热器17，电加热器17与尿素溶液出口9位于同一水平线上；
为了控制尿素溶液的流量，在尿素溶液出口9与尿素溶液回口15处分别设有球阀。

Claims (3)

1.一种船用柴油机SCR系统尿素在线制备装置，其特征是，它包括：尿素干粉投放器（1）、电磁阀（2）、尿素溶液搅拌室（3）、电磁流量计（4）、电力搅拌器（5）、液位传感器、尿素溶液存储室（7）、搅拌室输送泵（8）、过滤器、手动球阀（11）、称重传感器（12）、尿素浓度传感器（13）、温度传感器A（14）、温度传感器B（16）和控制系统；
所述尿素干粉投放器（1）内存放有尿素干粉，在所述尿素干粉投放器（1）通过所述称重传感器（12）接入所述尿素溶液搅拌室（3）；
所述尿素溶液搅拌室（3）为尿素溶液的制备仓室，其顶部安有所述电力搅拌器（5），在所述尿素溶液搅拌室（3）的外部安有提供去离子水的管路，所述管路通过连接法兰与离子水水源连接，并依次通过所述手动球阀（11）、过滤器、电磁阀（2）以及电磁流量计（4）接入所述尿素溶液搅拌室（3）的内部；所述尿素溶液搅拌室（3）的底部设有尿素溶液的输送管路，所述过滤器安装在所述尿素溶液的输送管路的引出口处，所述尿素溶液通过所述搅拌室输送泵（8）运送到所述尿素溶液存储室（7）；
所述尿素浓度传感器（13）与温度传感器A（14）呈同一水平高度的安装在所述尿素溶液搅拌室（3）的底部；
所述尿素溶液存储室（7）的上方设有尿素溶液回口（15）以及尿素溶液的输送管路的接入口，所述尿素溶液存储室（7）的下方设有尿素溶液出口（9），制备好的尿素通过所述尿素溶液出口（9）运送至SCR系统，并经所述尿素溶液回口（15）回收至所述尿素溶液存储室（7）；
所述液位传感器的数量为两个，分别安装在所述尿素溶液存储室（7）和尿素溶液搅拌室（3）的上方；
所述温度传感器B（16）安装在所述尿素溶液存储室（7）的底部，其与所述温度传感器A（14）位于同一水平线上；
所述控制系统分别与所述尿素干粉投放器（1）、电磁阀（2）、电磁流量计（4）、电力搅拌器（5）、液位传感器、搅拌室输送泵（8）、称重传感器（12）、尿素浓度传感器（13）、温度传感器A（14）及温度传感器B（16）进行线路连接；
当需要尿素溶液时，船用柴油机SCR系统向所述控制系统发送信号，所述控制系统打开所述尿素干粉投放器（1），并通过所述称重传感器（12），控制所述尿素干粉投放器（1）的投放量，同时，所述控制系统打开所述电磁阀（2），并通过所述电磁流量计（4）控制离子水水源的流入量，当尿素干粉及离子水投放到所述尿素溶液搅拌室（3）中后，所述电力搅拌器（5）在所述控制系统的控制下开始搅拌，所述温度传感器A（14）与尿素浓度传感器（13）实时将温度及浓度信息输送至所述控制系统，当浓度符合设定标准时，所述控制系统启动所述搅拌室输送泵（8），所述搅拌室输送泵（8）将制备完成的尿素溶液泵入仓储室（7）内，尿素溶液从尿素溶液出口（9）向船用柴油机SCR系统输出，通过尿素溶液回口（15），所述温度传感器B（16）实时监测尿素溶液泵入仓储室（7）内的尿素溶液的温度，并将温度传送至所述控制系统。
2.如权利要求1所述的一种船用柴油机SCR系统尿素在线制备装置，其特征是，在尿素溶液存储室（7）的底部安装有电加热器（17），所述电加热器（17）与所述尿素溶液出口（9）位于同一水平线上。
3.如权利要求1或2所述的一种船用柴油机SCR系统尿素在线制备装置，其特征是，在所述尿素溶液出口（9）与尿素溶液回口（15）处分别设有球阀。
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