CN107754608A - 一种基于scr的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，包括一内燃机、喷氨格栅和SCR反应器所述SCR反应器的排气端通过主烟道与排放烟囱相连通，且在主烟道中由进气端至出气端依次设置有NOx浓度传感器和烟囱盾体；还包括一循环旁路烟道和控制器，所述循环旁路烟道的进气端与NOx浓度传感器和烟囱盾体之间的主烟道相连通，循环旁路烟道的排气端与尾气管道相连通，且在循环旁路烟道的进气端上的烟道上设置有循环旁路阀门；所述控制器分别通过管路与喷氨格栅、NOx浓度传感器、烟囱盾体和循环旁路阀门相连接。本发明的优点在于：本发明装置提高了船舶内燃机尾气的脱硝率，减少排放气体中的氮氧化物，有效避免排放未达标处理气体情况的发生。

Description

一种基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置
技术领域
本发明涉及一种船舶尾气循环脱硝再处理装置，特别涉及一种基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置。
背景技术
船舶内燃机尾气中氮氧化物是主要的大气污染物之一，随着海上运输的不断发展，船舶废弃排放对当前环境的污染越来越严重。根据国际海事组织提供的资料显示，全球每年排放的氮氧化物中有30%来自海上船舶。因此，如何消除船舶尾气中的氮氧化物就显得尤为重要。
目前，应用最为广泛的是SCR（Selective Catalytic Reduction）脱硝系统（选择性催化还原技术）。SCR脱硝法没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，且脱硝率高达90%以上，运行可靠，便于维护。SCR脱硝法是指在催化剂的作用和氧气存在的条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，反应温度为300-400℃。现有的SCR脱硝系统是将船舶内燃机排放的尾气经过一系列热交换、除尘处理处与氨气混合通入SCR反应器中进行还原反应，然后将反应后的尾气直接排放。氨气的通入量、SCR反应器内的温度、混合气体与催化剂的接触程度都将直接影响尾气的脱硝率，当反应不完全时，处理后的尾气中氮氧化物的含量并没有达到排放的标准，此时如若直接将反应后的气体进行排放，将对大气噪声很大的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于SCR的船舶脱硝系统
的尾气循环再处理装置，在排放烟囱前端的主烟道上加装NOx浓度检测传感器，当经SCR处理后的尾气中氮氧化物浓度未达到排放标准时，对反应后的尾气进行循环脱硝再处理，直至达到排放标准。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，其创新点在于：包括一内燃机、喷氨格栅和SCR反应器，所述内燃机的排气端与SCR反应器的进气端通过尾气管道相连通，喷氨格栅通过氨气管道与尾气管道相连通；所述SCR反应器的排气端通过主烟道与排放烟囱相连通，且在主烟道中由进气端至出气端依次设置有NOx浓度传感器和烟囱盾体；
还包括一循环旁路烟道和控制器，所述循环旁路烟道的进气端与NOx浓度传感器和烟囱盾体之间的主烟道相连通，循环旁路烟道的排气端与尾气管道相连通，且在循环旁路烟道的进气端上的烟道上设置有循环旁路阀门；所述控制器分别通过管路与喷氨格栅、NOx浓度传感器、烟囱盾体和循环旁路阀门相连接。
进一步地，在所述设有循环旁路阀门后的循环旁路烟道上还串联设置有增压风机，且增压风机通过管路与控制器相连接。
进一步地，所述控制器采用自适应控制算法，以SCR反应前处理前和处理后的NOx浓度作为输入，通过自适应参数估计计算方法控制喷氨格栅喷氨量、增压风机风量大小、循环旁路阀门开闭大小以及烟囱盾体的开闭。
本发明的优点在于：
（1）本发明基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，对处理后的尾气进行氮氧化物浓度再检测，对未达标的尾气通过循环旁路装置进行循环再处理，防止了脱硝后未达标尾气的排放，减小了未达标尾气对大气的污染；且本装置结构简单，使用便捷，能够有效减少尾气中氮氧化物的排放量；
（2）本发明基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，在设有循环旁路阀门后的循环旁路烟道上还串联设置有增压风机，其可提高旁路尾气输送速率；
（3）本发明基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，控制器采用自适应控制算法，能有效提高尾气循环处理效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置的结构示意图。
图2为本发明采用自适应控制算法的流程图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，如图1所示，包括一内燃机7、喷氨格栅8和SCR反应器9，内燃机7的排气端与SCR反应器9的进气端通过尾气管道10相连通，尾气管道10中设置有浓度传感器NOx浓度传感器14，喷氨格栅8通过氨气管道11与尾气管道10相连通；SCR反应器9的排气端通过主烟道12与排放烟囱13相连通，且在主烟道12中由进气端至出气端依次设置有NOx浓度传感器1和烟囱盾体2。
本实施例基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，还包括一循环旁路烟道4和控制器6，循环旁路烟道4的进气端与NOx浓度传感器1和烟囱盾体2之间的主烟道12相连通，循环旁路烟道4的排气端与尾气管道10相连通，且在循环旁路烟道4的进气端上的烟道上设置有循环旁路阀门3；控制器6分别通过管路与喷氨格栅8、NOx浓度传感器1、NOx浓度传感器14、烟囱盾体2和循环旁路阀门3相连接。
实施例中，为了提高旁路尾气输送速率，在设有循环旁路阀门3后的循环旁路烟道4上还串联设置有增压风机5，且增压风机5通过管路与控制器6相连接。
为了能有效提高尾气循环处理效率，实施例中的控制器6采用自适应控制算法，如图2所示，以SCR反应前处理前和处理后的NOx浓度作为输入，通过自适应参数估计计算方法控制喷氨格栅喷氨量、增压风机风量大小、循环旁路阀门开闭大小以及烟囱盾体的开闭，具体地，以燃油特性、尾气温度、SCR反应前处理前和处理后的NOx浓度作为输入，依次进行EM估计、最大似然估计和最大后验估计，根据估计值控制喷氨格栅喷氨量、增压风机风量大小、循环旁路阀门开闭大小以及烟囱盾体的开闭；然后进行调整权值，再依次进行EM估计、最大似然估计和最大后验估计，进行控制喷氨格栅喷氨量、增压风机风量大小、循环旁路阀门开闭大小以及烟囱盾体的开闭。
本实施例基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置的工作机制：
当控制器6通过主烟道12中的NOx浓度传感器1检测出SCR反应器9脱硝后的尾气未达到排放标准时，控制器6关闭烟囱盾体2，防止未达标的尾气进入排放烟囱13；同时控制器6根据传感器1和14传回的SCR反应前后的NOx浓度，利用自适应控制方法计算喷氨格栅8喷氨量、增压风机5风量大小和循环旁路阀门3开闭大小，将主烟道12中未达标的尾气输送至SCR反应器9前端进行脱硝再处理。
当控制器6通过主烟道12中的NOx浓度传感器1检测出SCR反应器9脱硝后的尾气已达到排放指标时，控制器6打开烟囱盾体2，关闭循环旁路阀门3和旁路增压风机5，使主烟道12中的尾气通过烟囱排出。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，其特征在于：包括一内燃机、喷氨格栅和SCR反应器，所述内燃机的排气端与SCR反应器的进气端通过尾气管道相连通，喷氨格栅通过氨气管道与尾气管道相连通；所述SCR反应器的排气端通过主烟道与排放烟囱相连通，且在主烟道中由进气端至出气端依次设置有NOx浓度传感器和烟囱盾体；
还包括一循环旁路烟道和控制器，所述循环旁路烟道的进气端与NOx浓度传感器和烟囱盾体之间的主烟道相连通，循环旁路烟道的排气端与尾气管道相连通，且在循环旁路烟道的进气端上的烟道上设置有循环旁路阀门；所述控制器分别通过管路与喷氨格栅、NOx浓度传感器、烟囱盾体和循环旁路阀门相连接。
2.根据权利要求1所述的基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，其特征在于：在所述设有循环旁路阀门后的循环旁路烟道上还串联设置有增压风机，且增压风机通过管路与控制器相连接。
3.根据权利要求2所述的基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环再处理装置，其特征在于：所述控制器采用自适应控制算法，以SCR反应前处理前和处理后的NOx浓度作为输入，通过自适应参数估计计算方法控制喷氨格栅喷氨量、增压风机风量大小、循环旁路阀门开闭大小以及烟囱盾体的开闭。
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