CN106050369B - 一种scr后处理系统尿素供给装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种SCR后处理系统尿素供给装置及处理方法，包括尿素箱，尿素箱通过线束及管路并联有至少两个尿素计量泵。本发明采用上述技术方案具有以下技术效果：将单一尿素计量泵改为两个及以上尿素计量泵并联，将多个车用的小功率尿素计量泵组合成一个整体，替代大功率尿素计量泵，既有利于尿素计量泵的批量化生产，又显著降低了生产成本，而且尿素计量泵并联后可根据功率需求添加或删减尿素计量泵个数，大大提升了设计、匹配的灵活性、方便性和互换性；发动机尿素需求量与尿素计量泵供应量匹配性更好，可针对不同发动机功率满足需求,节能性好，可有效降低消耗，运行可靠性。

Description

一种SCR后处理系统尿素供给装置及处理方法
技术领域
本发明涉及一种非车用重型柴油SCR后处理系统尿素供给装置及处理方法，属于发动机排放净化处理技术领域。
背景技术
柴油机由于在动力性、经济性和可靠性方面有着汽油机不可比拟的优势，特别是二氧化碳排放值特别低，在船舶、发电机组，火车发动机、矿山机械、大型工程机械等上得到了广泛应用，然而柴油机尾气污染带来的危害日益受到人们关注。
国际海事组织在2011年1月1日起已经实施了IMO Tier II排放法。2016年1月1日起在控制区域执行Tire III的排放标准。国家排放法规的日益严格促使国内的柴油机生产企业必须寻找有效途径来控制和减少排放污染物，而选择性催化还原(SCR，selectivecatalytic reduction)技术是目前我国船用重型柴油机达到国家排放标准的最佳选择。
目前，SCR后处理系统结构如图1所示，主要由尿素计量泵1，尿素箱3，控制系统4，空气辅助尿素喷射系统7，喷嘴5，SCR催化转化装置6及尿素计量泵、尿素箱、控制系统等零部件相互之间连接的线束与管路2组成，空气辅助尿素喷射系统7通过胶管连到喷嘴5；空气辅助尿素喷射系统7包括空气压缩机8、空气压力调节电磁阀9，来自空气辅助尿素喷射系统7的压缩空气将来自尿素计量泵1的尿素破碎小液滴，形成喷雾，离开喷嘴5，进入SCR催化转化装置6。
其中尿素计量泵1，尿素箱3，及尿素计量泵、尿素箱、控制系统等零部件相互之间连接的线束与管路2组成尿素供给装置，是SCR系统的重要组成部分，它的质量将会直接影响SCR系统的性能，而尿素计量泵1作为尿素供给装置的主要组成部件，主要起着喷射定量尿素与柴油机尾气中氮氧化物有效匹配的关键作用。现有技术中，普遍是由单一尿素计量泵1从尿素箱3中吸出尿素溶液供给SCR催化转化装置6。
目前安装一套SCR后处理系统将会增加约占整台船舶3%-5%的成本，同时在使用的过程中也将会产生尿素燃油消耗比率为2%-5%的尿素消耗，此外还有后期的使用维护等额外的费用。这一系列的额外的经济支出也是阻碍其发展推广的一项重要因素，故在保证产品质量的基础上有效降低SCR后处理系统成本成为生产厂家迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述技术问题，提供一种能实现尿素溶液精准供给的两个及以上并联的尿素计量泵，可靠、精确，发动机尿素需求量与尿素计量泵供应量匹配性更好，可针对不同发动机功率满足需求,节能性好，可有效降低消耗，运行可靠性，可有效降低运行及维护成本的SCR后处理系统尿素供给装置及处理方法。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：一种SCR后处理系统尿素供给装置，包括尿素箱，尿素箱通过线束及管路并联有至少两个尿素计量泵。
以下是本发明的进一步改进：
所述尿素供给装置还包括喷嘴，两个及以上尿素计量泵分别通过管路与喷嘴连接。
进一步改进：
所述两个及以上尿素计量泵通过稳压装置与喷嘴连接。
进一步改进：
所述尿素供给装置还包括SCR催化转化装置，喷嘴连接在SCR催化转化装置上。
进一步改进：
每个尿素计量泵上连接有自动启停开关。
进一步改进：
根据工况变化，每个尿素计量泵能够独立工作，多个尿素计量泵也可部分或全部工作。
进一步改进：
所述尿素供给装置还包括控制系统及空气辅助尿素喷射系统，控制系统通过线路分别与尿素箱、尿素计量泵、喷嘴、SCR催化转化装置连接；空气辅助尿素喷射系统通过胶管连到喷嘴，空气辅助尿素喷射系统包括空气压缩机、空气压力调节电磁阀。
一种SCR后处理系统尿素供给方法，包括如下步骤，
a、信号采集步骤，控制系统采集柴油机的转速、转矩信号、排气温度和NOX排放等信号；
b、信号反馈步骤，控制系统对采集到的信号进行处理，按照控制策略发出需求的尿素溶液流量的控制指令；
c、尿素溶液输送步骤，并联的两个及以上尿素计量泵接收指令后同时通过尿素计量泵、尿素箱、控制系统等零部件相互之间连接的线束与管路从尿素箱中吸出尿素溶液，经过精准计量后同时输送给SCR催化转化装置。
进一步改进：
步骤c中，通过稳压装置保证管路压力一致。
进一步改进：
步骤c中，尿素的喷射量是对不同工况下原机排放状况以及NOX的转化能力标定而确定的；
步骤c中，压缩空气将来自尿素计量泵的尿素破碎小液滴，形成喷雾，离开喷嘴，进入SCR催化转化装置；
随着工况的不断变化，功率大时，多个尿素计量泵全部运行；功率小时，多个尿素计量泵全部运行，或部分尿素计量泵运行。
本发明采用上述技术方案具有以下技术效果：将单一尿素计量泵改为两个
及以上尿素计量泵并联，将多个车用的小功率尿素计量泵组合成一个整体，共用一个喷嘴，替代大功率尿素计量泵，既有利于尿素计量泵的批量化生产，又显著降低了生产成本，生产成本成倍减低；发动机尿素需求量与尿素计量泵供应量匹配性更好，可针对不同发动机功率满足需求,节能性好，可有效降低消耗，运行可靠性；可以用数个10～15 kg/h的计量泵满足30～60 kg/h SCR后处理尿素流量的要求，而且尿素计量泵并联后可根据功率需求添加或删减尿素计量泵个数，大大提升了设计、匹配的灵活性、方便性和互换性。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
附图1是本发明背景技术中SCR后处理系统尿素供给装置的原理图；
附图2是本发明实施例中SCR后处理系统尿素供给装置的原理图。
图中：1-尿素计量泵；2-线束及管路；3-尿素箱；4-控制系统；5-喷嘴；6- SCR催化转化装置；7-空气辅助尿素喷射系统；8-空气压缩机；9-空气压力调节电磁阀；10-稳压装置。
具体实施方式
实施例，如图2所示，一种SCR后处理系统尿素供给装置，包括尿素箱3，尿素箱3通过线束及管路2并联有至少两个尿素计量泵1，根据工况变化，每个尿素计量泵1能够独立工作，多个尿素计量泵1也可部分或全部工作。
所述尿素供给装置还包括SCR催化转化装置6，SCR催化转化装置6上连接有喷嘴5，两个及以上尿素计量泵1分别通过管路与喷嘴5连接。
所述两个及以上尿素计量泵1通过稳压装置10与喷嘴5连接，保证管路压力一致，保证了计量喷射的可靠、精确。
每个尿素计量泵1上连接有自动启停开关。
尿素的喷射量是对不同工况下原机排放状况以及NOX的转化能力标定而确定的，随着工况的不断变化，功率大时多个尿素计量泵1全开，功率小时多个尿素计量1泵通过自动启停开关部分开启。
所述尿素供给装置还包括控制系统4，控制系统4通过线路分别与尿素箱3、尿素计量泵1、喷嘴5、SCR催化转化装置6连接。
所述尿素供给装置还包括空气辅助尿素喷射系统7，空气辅助尿素喷射系统7通过胶管连到喷嘴5；空气辅助尿素喷射系统7包括空气压缩机8、空气压力调节电磁阀9，来自空气辅助尿素喷射系统7的压缩空气将来自尿素计量泵1的尿素破碎小液滴，形成喷雾，离开喷嘴5，进入SCR催化转化装置6。
SCR后处理系统尿素供给装置工作时，控制系统4采集柴油机的转速、转矩信号、排气温度和NOX排放等信号，按照控制策略发出需求的尿素溶液流量的控制指令，并联的两个及以上尿素计量泵1接收指令后同时通过尿素计量泵1、尿素箱3、控制系统4等零部件相互之间连接的线束与管路2从尿素箱3中吸出尿素溶液，通过稳压装置10保证管路压力一致，经过精准计量后同时输送给SCR催化转化装置6，尿素溶液首先在高温及催化剂作用下发生热解和水解反应生成氨气，然后氨气进入SCR催化器催化剂作用下将NOX还原，生成氮气和水，最后排入大气，实现了多个尿素计量泵1对应一个喷嘴5。
功率大时，多个尿素计量泵1全部运行；功率小时，多个尿素计量泵1全部运行，或部分尿素计量泵1运行以更好的保证计量精度。
总喷射量由控制系统4平均分配到每一尿素计量泵1。每一尿素计量泵1的流量由控制系统4中的PWM信号调节，PWM低于一定限值时，尿素计量泵1停止供给，PWM高于一定限值时，达到最大流量。

Claims (2)

1.一种SCR后处理系统尿素供给装置，包括尿素箱（3），其特征在于：尿素箱（3）通过线束及管路（2）并联有至少两个尿素计量泵（1）；
所述尿素供给装 置还包括喷嘴（5），两个及以上尿素计量泵（1）分别通过管路与喷嘴（5）连接；所述两个及以上 尿素计量泵（1）通过稳压装置（10）与喷嘴（5）连；
所述尿素供给 装置还包括SCR催化转化装置（6），喷嘴（5）连接在SCR催化转化装置（6）上；每个尿素计量泵 （1）上连接有自动启停开关；根据工况变化，每 个尿素计量泵（1）能够独立工作，多个尿素计量泵（1）也可部分或全部工作；所述尿素供给装置还包括控制系统（4）及空气辅助尿素喷射系统（7），控制系统（4）通过线路分别与尿素箱 （3）、尿素计量泵（1）、喷嘴（5）、SCR催化转化装置（6）连接；空气辅助尿素喷射系统（7）通过胶管连到喷嘴（5），空气辅助尿素喷射系统（7）包括空 气压缩机（8）、空气压力调节电磁阀（9）。
2.一种SCR后处理系统尿素供给方法，其特征在于：包括如下步骤，
a、信号采集步骤，控制系统（4）采集柴油机的转速、转矩信号、排气温度和NOX排放信号；
b、信号反馈步骤，控制系统（4）对采集到的信号进行处理，按照控制策略发出需求的尿素溶液流量的控制指令；
c、尿素溶液输送步骤，并联的两个及以上尿素计量泵（1）接收指令后同时通过尿素计量泵（1）、尿素箱（3）、控制系统（4）相互之间连接的线束与管路（2）从尿素箱（3）中 吸出尿素溶液，经过精准计量后同时输送给SCR催化转化装置（6）；
步骤c中，通过稳 压装置（10）保证管路压力一致；
步骤c中，尿素的 喷射量是对不同工况下原机排放状况以及NOX的转化能力标定而确定的；
步骤c中，压缩空气将来自尿素计量泵（1）的尿素破碎小液滴，形成喷雾，离开喷嘴（5），进入SCR催化转化装置（6）；
随着工况的不断变化，功率大时，多个尿素计量泵（1）全部运行；功率小时，多个尿素计量泵（1）全部运行，或部分尿素计量泵（1）运行。
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Applicant after: SHANDONG KANGJUN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Applicant before: KANGYOU ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT CO.,LTD.

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Denomination of invention: A urea supply device and treatment method for SCR after treatment system

Effective date of registration: 20210601

Granted publication date: 20190308

Pledgee: Shandong Shouguang Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: SHANDONG KANGJUN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980004246

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Effective date of registration: 20231019

Address after: Room 801-3, Gaoxin Building, North of Yuqing East Street, Yuqing Community, Xincheng Street, Gaoxin District, Weifang City, Shandong Province, 261041

Patentee after: Shandong Xiushi Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Address before: 262700 North Ring Road, Gucheng Street, Shouguang City, Weifang City, Shandong Province, 1000 meters south east of the intersection of Tegang Road

Patentee before: SHANDONG KANGJUN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Date of cancellation: 20231115

Granted publication date: 20190308

Pledgee: Shandong Shouguang Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: SHANDONG KANGJUN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980004246

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