CN105179052A - 一种船用scr尿素溶液喷射系统和控制方法 - Google Patents

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顾文才
郭小炜
徐彬彬
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Abstract

本发明涉及一种船用SCR系统的尿素溶液喷射系统和控制方法。现有的船用SCR尿素溶液喷射系统无法精确的控制喷入尿素溶液的量，本发明提供了一种船用SCR尿素溶液喷射系统，包括尿素泵（1）和烟道，烟道分为前烟道（5）和后烟道（6），尿素泵（1）将尿素喷入到前烟道（5）中，其特征在于：前烟道（5）内设有流量计差压变送器（2）和第一NOx传感器（3），后烟道（6）内设有第二NOx传感器（4），尿素泵（1）、流量计压差变送器（2）、第一NOx传感器（3）、第二NOx传感器（4）分别和数据采集模块（7）电连接，数据采集模块和中央处理单元（8）电连接。并提供控制方法。通过本发明提供的系统和控制方法，能够精确的控制尿素溶液的喷入量。

Description

一种船用SCR尿素溶液喷射系统和控制方法
技术领域
本发明涉及一种船用SCR系统的尿素溶液喷射系统和控制方法。
背景技术
随着全球环境的日益恶化和人们环保意识的逐渐加强，船舶造成的大气污染已引起国际社会的广泛关注，2008年10月，在MEPC58次会议上讨论通过了附则Ⅵ的修正案，该修正案对船舶有害气体的排放提出了更加严格的要求，并明确了氮氧化物排放限值的三个阶段，即TierⅠ、TierⅡ和TierⅢ。根据目前的技术水平，仅仅依靠柴油机自身减排技术已经很难满足TierⅢ的标准，这就意味着柴油机必须通过后处理技术来实现这一目标。在氮氧化物后处理技术中，SCR被公认为最成熟、有效的措施。结合船舶柴油机废气排放控制的现状，将工业中经常使用的选择性催化还原法（SCR）应用于船舶柴油机，在不增加现有船舶柴油机燃油消耗率的情况下，降低氮氧化物的排放，从而满足有关排放法规对氮氧化物的限制要求。由于氨气有毒，不便于存储运输并且有泄漏的危险，因此SCR系统中普遍使用尿素作为催化还原反应的还原剂。为了整个系统能更可靠、环保和节能，尿素溶液的喷射控制成为系统中重要的环节，而精确喷入尿素溶液显得更加重要，喷少了，无法反应不充分，达不到效果，喷多了，产生浪费。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
现有的船用SCR尿素溶液喷射系统无法精确的控制喷入尿素溶液的量，喷少了，无法反应不充分，达不到效果，喷多了，产生浪费。
2、技术方案：
本发明提供了一种船用SCR尿素溶液喷射系统，包括尿素泵1和烟道，烟道分为前烟道5和后烟道6，尿素泵1将尿素喷入到前烟道5中，前烟道5内设有流量计差压变送器2和第一NOx传感器3，后烟道6内设有第二NOx传感器4，尿素泵1、流量计压差变送器2、第一NOx传感器3、第二NOx传感器4分别和数据采集模块7电连接，数据采集模块和中央处理单元8电连接。
还设有柴油机烟气入口9，所述柴油机烟气入口9通过前烟道5和SCR反应器11连接。
还设有反应后烟气出口10，所述反应后烟气出口10通过后烟道和SCR反应器11连接。
还设有尿素柜12和尿素泵1连接。
一种基于船用SCR尿素溶液喷射系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤:第一步：柴油机启动运行，烟气由柴油机烟气入口9进入通过前烟道5；第二步：前烟道5中的流量计差压变送器2测量入口烟气流量和前烟道5中的第一NOx传感器3测量入口烟气的氮氧化物含量，将所测得的数据发送给采集模块7，采集模块7将采集的数据传输到中央处理单元8；第三步：中央处理单元8根据废气流量、氮氧化物含量和所要求的脱硝效率计算出需要喷入尿素溶液的量，通过信号控制尿素泵1以所述计算出的量喷出入到前烟道5；第四步：烟气和尿素溶液通过SCR反应器11反应；第五步：后烟道6中的第二NOx传感器4测量处理后的尾气中的氮氧化物含量，数据通过采集模块7进入中央处理单元8，如果中央处理单元8经过计算，处理后的废气氮氧化物含量超标，中央处理单元8发出指令增加尿素溶液的抽取量，确保足够的还原剂供给；如处理后的废气氮氧化物含量达标，则系统按原先状态继续运行。
在第三步中，中央处理单元8通过4-20mA信号控制尿素泵1。
3、有益效果：
能够精确的控制尿素溶液的喷入量。
附图说明
图1本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行详细说明。
SCR反应器11的主要反应原理是将尿素溶液在高温中汽化与废气在混合器中进行充分的混合，混合后的气体在反应器中与与催化剂充分接触，在催化作用下氮氧化物与氨气反应生成水蒸汽和氮气，以达到脱硝效果。
如图1所示，本发明提供了一种船用SCR尿素溶液喷射系统，包括尿素泵1和烟道，烟道分为前烟道5和后烟道6，尿素泵1将尿素喷入到前烟道5中，前烟道5内设有流量计差压变送器2和第一NOx传感器3，后烟道6内设有第二NOx传感器4，尿素泵1、流量计压差变送器2、第一NOx传感器3、第二NOx传感器4分别和数据采集模块7电连接，数据采集模块和中央处理单元8电连接。
还设有柴油机烟气入口9，所述柴油机烟气入口9通过前烟道5和SCR反应器11连接。
还设有反应后烟气出口10，所述反应后烟气出口10通过后烟道和SCR反应器11连接。
还设有尿素柜12和尿素泵1连接。
流量计差压变送器2用于测量前烟道5中的尿素泵1喷入的尿素的流量，并将数据传输给数据采集系统，以此来判定喷入量。NOx传感器是用来测烟道中的氮氧化合物的量，并将数据传输给数据采集系统7，数据采集系统7将采集的数据有输给中央处理单元8，中央处理单元8利用采集的数据计算尿素泵1喷入的尿素量，并发送信号给尿素泵，按照计算的量进行喷入尿素溶液到前烟道5中，后烟道6中的第二NOx传感器4是用来测烟道中的在SCR反应器11反应后排出氮氧化合物的量，并将数据传输到采集系统7，数据采集系统7将数据传输到中央处理单元8，中央处理单元8通过数值比对，判定超标，发出指令增加尿素溶液的抽取量，确保足够的还原剂供给，如过判定处理后的废气氮氧化物含量达标，则系统按原先状态继续运行。
本发明还提供了一种基于船用SCR尿素溶液喷射系统的控制方法，包括以下步骤:第一步：柴油机启动运行，烟气由柴油机烟气入口9进入通过前烟道5；第二步：前烟道5中的流量计差压变送器2测量入口烟气流量和前烟道5中的第一NOx传感器3测量入口烟气的氮氧化物含量，将所测得的数据发送给采集模块7，采集模块7将采集的数据传输到中央处理单元8；第三步：中央处理单元8根据废气流量、氮氧化物含量和所要求的脱硝效率计算出需要喷入尿素溶液的量，通过信号控制尿素泵1以所述计算出的量喷出入到前烟道5；第四步：烟气和尿素溶液通过SCR反应器11反应；第五步：后烟道6中的第二NOx传感器4测量处理后的尾气中的氮氧化物含量，数据通过采集模块7进入中央处理单元8，如果中央处理单元8经过计算，处理后的废气氮氧化物含量超标，中央处理单元8发出指令增加尿素溶液的抽取量，确保足够的还原剂供给；如处理后的废气氮氧化物含量达标，则系统按原先状态继续运行。
在第三步中，中央处理单元8通过4-20mA信号控制尿素泵1。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (6)

1.一种船用SCR尿素溶液喷射系统，包括尿素泵（1）和烟道，烟道分为前烟道（5）和后烟道（6），尿素泵（1）将尿素喷入到前烟道（5）中，其特征在于：前烟道（5）内设有流量计差压变送器（2）和第一NOx传感器（3），后烟道（6）内设有第二NOx传感器（4），尿素泵（1）、流量计压差变送器（2）、第一NOx传感器（3）、第二NOx传感器（4）分别和数据采集模块（7）电连接，数据采集模块和中央处理单元（8）电连接。
2.如权利要求1所述的船用SCR尿素溶液喷射系统，其特征在于：还设有柴油机烟气入口（9），所述柴油机烟气入口（9）通过前烟道（5）和SCR反应器（11）连接。
3.如权利要求1所述的船用SCR尿素溶液喷射系统，其特征在于：还设有反应后烟气出口（10），所述反应后烟气出口（10）通过后烟道和SCR反应器（11）连接。
4.如权利要求1-3任一权利要求所述的SCR尿素溶液喷射系统，其特征在于：还设有尿素柜（12）和尿素泵（1）连接。
5.一种基于权利要求1-4任一权利要求所述的船用SCR尿素溶液喷射系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤:第一步：柴油机启动运行，烟气由柴油机烟气入口（9）进入通过前烟道（5）；第二步：前烟道（5）中的流量计差压变送器（2）测量入口烟气流量和前烟道（5）中的第一NOx传感器（3）测量入口烟气的氮氧化物含量，将所测得的数据发送给采集模块（7），采集模块（7）将采集的数据传输到中央处理单元（8）；第三步：中央处理单元（8）根据废气流量、氮氧化物含量和所要求的脱硝效率计算出需要喷入尿素溶液的量，通过信号控制尿素泵（1）以所述计算出的量喷出入到前烟道（5）；第四步：烟气和尿素溶液通过SCR反应器（11）反应；第五步：后烟道（6）中的第二NOx传感器（4）测量处理后的尾气中的氮氧化物含量，数据通过采集模块（7）进入中央处理单元（8），如果中央处理单元（8）经过计算，处理后的废气氮氧化物含量超标，中央处理单元（8）发出指令增加尿素溶液的抽取量，确保足够的还原剂供给；如处理后的废气氮氧化物含量达标，则系统按原先状态继续运行。
6.如权利要求5所述的船用SCR尿素溶液喷射系统的控制方法，其特征在于：在第三步中，中央处理单元（8）通过4-20mA信号控制尿素泵（1）。
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