CN105822463A - 一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置，包括柴油机、涡轮增压器、文丘里管，涡轮增压器包括涡轮和压气机，所述柴油机分别连接进气总管和排气总管，排气总管分别连通涡轮进口管路和EGR管路，压气机连通压气机出口管路，EGR管路通过废气进气管连通文丘里管的废气入口，压气机出口管路连通文丘里管的进口，进气总管连通文丘里管的出口，EGR管路上安装EGR冷却器和EGR阀，压气机出口管路上安装中冷器。本发明解决了原来高压EGR系统再循环废气不能进入进气管，存在废气倒流的问题，可在全工况下实现较好的EGR率；并且解决了再循环废气对进气产生较大压力波动的问题。

Description

一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机废气处理装置，具体地说是柴油机废气再循环装置。

背景技术

大型低速船舶柴油机由于可靠性高、可燃用劣质燃油，维修周期可到几万小时，寿命和维护相较于中高速柴油机好，一直用作船舶推进主机。随着船用柴油机的大量使用，其废气污染物对海洋大气和港口环境的危害日益严重。氮氧化物(NOX)是船用二冲程柴油机主要排放污染物之一。根据统计，氮氧化物(NOX)排放量约为1275万吨/年，全球海运船舶每年排放的NOX量占全世界总NOX排放量的18％～30％。

随着IMOTierIII标准的逐步实施，NOx排放限值的要求越来越严格，排放成为引领柴油机技术进步的主导因素。船用柴油机控制NOx排放的基本方法有三类：燃料预处理、缸内净化和尾气后处理。IMOTierⅡ的目标可以通过改善燃烧过程的技术来实现，而在IMOTierⅢ阶段使用柴油燃料的情况下，只有采用废气再循环技术(EGR)或者选择性催化还原(SCR)技术才能满足此阶段的NOX排放限制标准。但是SCR技术所占体积大，设备昂贵，且催化剂受限条件多，而EGR技术设备简单，所占空间小，可以作为控制NOx排放的关键技术之一。

EGR技术可有效降低船舶柴油机NOx排放，在一定工况范围内，EGR率的增加与NOx的减少几乎成线性关系。实现废气再循环的方式有很多种，低压EGR系统是从涡轮后取气，在压气机前与新鲜空气进行混合，克服了高压EGR系统因进排气压差带来的问题，可在较大工况范围内实现废气再循环，但与此同时，再循环废气会污染压气机，造成压气机寿命缩短。高压EGR系统是当前使用较多的一种废气再循环方式，其优点时再循环废气不通过压气机和中冷器，但由于船舶低速柴油机排气压力高于进气压力，因此需克服进排气压差，才能实现废气再循环；同时再循环废气的加入会对进气的压力波动造成较大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供可在全工况下实现较好EGR率的一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置，其特征是：包括柴油机、涡轮增压器、文丘里管，涡轮增压器包括涡轮和压气机，所述柴油机分别连接进气总管和排气总管，排气总管分别连通涡轮进口管路和EGR管路，压气机连通压气机出口管路，EGR管路通过废气进气管连通文丘里管的废气入口，压气机出口管路连通文丘里管的进口，进气总管连通文丘里管的出口，EGR管路上安装EGR冷却器和EGR阀，压气机出口管路上安装中冷器。

本发明还可以包括：

1、所述文丘里管包括依次相连的收缩段、混合段、扩压段，收缩段的进口为文丘里管的进口，扩压段的出口为文丘里管的出口，文丘里管的废气入口设置在混合段上，废气进气管与混合段的连接处设置混合器，所述混合器为弧形板，弧形板上设置导流孔。

2、收缩段进口的直径大于其与混合段相连处的直径，扩压段出口的直径大于其与混合段相连处的直径，扩压段出口的直径大于收缩段进口的直径，且收缩段与混合段、混合段与扩压段内表面之间光滑过度。

3、废气进气管与混合段的夹角小于90°。

本发明的优势在于：

1、本发明可使高压EGR系统在全工况运行，由于进排气压力差的影响，再循环废气存在废气倒流，，不能进入进气管，本发明专利很好地解决了这个问题，采用文丘里管降低出口段压力；

2、本发明由于文丘里管的节流作用，进气流经文丘里管时流速加快，再循环废气与新鲜空气在混合段混合更加均匀；

3、本发明由于混合器的导流作用，使得再循环废气对进气产生的压力波的作用减少，有利于混合气的压力稳定；

4、本发明布置简单，只需一套文丘里管，而不需要复杂的增压装置，尤其适用于船舶低速柴油机。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2a为本发明文丘里管的示意图，图2b为混合器示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～2，船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置包括：船舶低速柴油机1、排气总管2、涡轮3、压气机4、中冷器5、文丘里管6、进气总管7、EGR冷却器8、EGR阀9、文丘里管管体6-1、废气进气管6-2、混合器6-3、收缩段L1、混合段L2、扩压段L3等。

如图1所示，本发明包括船舶低速柴油机1、EGR冷却器8、压气机4、中冷器5和文丘里管6，柴油机1的排气总管2分别与涡轮3、EGR冷却器8的进口相连，EGR冷却器8的出口与文丘里管6的进口相连，在EGR冷却器8的出口与文丘里管6的废气进口之间设置有EGR阀9；所述压气机4的进口与新鲜空气相连，压气机4的出口与中冷器5的进口相连，中冷器5的出口与文丘里管6的新鲜空气进口相连；所述文丘里管6用于产生进气节流，形成压力差；所述文丘里管6的出口与进气总管7相连，进气总管7与柴油机1气缸相连。

如图2a所示，为文丘里管正视图，所述文丘里管6包括管体6-1，在管体6-1的侧壁上设置废气进气管6-2；所述管体6-1包括收缩段L1、混合段L2和扩压段L3，收缩段L1与中冷器5的出口端相连，扩压段L3与进气总管7相连；所述收缩段L1进口端的直径大于收缩段L1与混合段L2相连的直径，扩压段L3出口端的直径大于扩压段L3与混合段L2相连的直径，扩压段L3出口端的直径大于收缩段L1进口端的直径，并且收缩段L1、混合段L2与扩压段L3的内表面光滑过渡，没有坚硬棱角，气体流动阻力小；所述废气进气管6-2与混合段L2夹角α小于90°，以避免角度过大引起废气对新鲜空气的冲击。

如图2b所示，为混合器6-3俯视图，所述文丘里管混合段L2与废气进气段6-2连接处设有混合器6-3，所述混合器为弧形板，混合器上设有导流孔，且混合器与混合段L2内表面光滑相连，没有坚硬棱角，气体流动阻力小。

在使用本发明时，利用文丘里管的节流作用和混合器的分流作用，对进气进行适当节流，形成压力差，保证再循环废气能够进入混合段L2，与新鲜空气进行混合，混合气经过扩压段L3后进入进气总管，最后流入气缸。

本发明与传统高压EGR系统相比，并没有采用EGR风机来对再循环废气进行增压，而是利用文丘里管的节流作用，可以实现全工况范围内使用高压EGR系统，保证较好的EGR率，从而降低NOx排放。

本发明一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置，包括船舶低速柴油机1、EGR冷却器8、压气机4、中冷器5和文丘里管6，柴油机1的排气总管2分别与涡轮3、EGR冷却器8的进口相连，EGR冷却器8的出口与文丘里管6的进口相连，在EGR冷却器8的出口与文丘里管6的废气进口之间设置有EGR阀9；所述压气机4的进口与新鲜空气相连，压气机4的出口与中冷器5的进口相连，中冷器5的出口与文丘里管6的新鲜空气进口相连；所述文丘里管6用于产生进气节流，形成压力差；所述文丘里管6的出口与进气总管7相连，进气总管7与柴油机1的气缸相连。

文丘里管6包括管体6-1，在管体6-1的侧壁上设置废气进气管6-2；所述管体6-2包括收缩段L1、混合段L2和扩压段L3，收缩段L1与中冷器5出口相连，扩压段L3与进气总管7连接；所述废气进气管6-2与混合段L2夹角α小于90°；

收缩段L1进口的直径大于收缩段L1与混合段L2相连的直径，扩压段L3出口的直径大于扩压段L3与混合段L2相连的直径，扩压段L3出口的直径大于收缩段L1进口的直径；

文丘里管混合段L2与废气进气段6-2连接处设有混合器6-3，所述混合器为弧形板，混合器上设有导流孔，且混合器与混合段L2内表面光滑相连。

Claims (4)

1.一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置，其特征是：包括柴油机、涡轮增压器、文丘里管，涡轮增压器包括涡轮和压气机，所述柴油机分别连接进气总管和排气总管，排气总管分别连通涡轮进口管路和EGR管路，压气机连通压气机出口管路，EGR管路通过废气进气管连通文丘里管的废气入口，压气机出口管路连通文丘里管的进口，进气总管连通文丘里管的出口，EGR管路上安装EGR冷却器和EGR阀，压气机出口管路上安装中冷器。

2.根据权利要求1所述的一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置，其特征是：所述文丘里管包括依次相连的收缩段、混合段、扩压段，收缩段的进口为文丘里管的进口，扩压段的出口为文丘里管的出口，文丘里管的废气入口设置在混合段上，废气进气管与混合段的连接处设置混合器，所述混合器为弧形板，弧形板上设置导流孔。

3.根据权利要求2所述的一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置，其特征是：收缩段进口的直径大于其与混合段相连处的直径，扩压段出口的直径大于其与混合段相连处的直径，扩压段出口的直径大于收缩段进口的直径，且收缩段与混合段、混合段与扩压段内表面之间光滑过度。

4.根据权利要求2或3所述的一种改进的船舶低速柴油机文丘里管废气再循环装置，其特征是：废气进气管与混合段的夹角小于90°。