CN107806359B - 一种基于scr的船舶脱硝系统的功率释放装置 - Google Patents

一种基于scr的船舶脱硝系统的功率释放装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，包括烟气脱硝管路，该烟气脱硝管路的一端与柴油机的排气端连接，烟气脱硝管路的另一端与SCR反应器的进气端连接，且所述SCR反应器的排气端连通有一烟气排放管道；还包括一设置SCR反应器排气端的抽气装置，所述抽气装置包括抽气泵、抽气泵启停控制器、抽气泵功率检测装置和柴油机负荷检测装置。本发明的优点在于：本发明通过抽气装置的设置，既满足了脱硝系统的工作要求，又很好地解决了因SCR脱销装置而导致的柴油机功率损耗的问题，加大排放效益，从而达到提高柴油机的工作效率及催化还原效率的目的，起到降低排放，延长柴油机使用寿命的效果，具有可靠性和经济性。

Description

一种基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置
技术领域
本发明属于燃油或燃气发电机组相关技术领域，涉及船舶柴油机尾气脱硫脱硝装置，特别涉及一种基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置。
背景技术
随着国际贸易和船舶运输的发展，以石油产品为燃料的船舶废气排放对当前的污染越来越严重。船舶大气污染已经到了不容忽视的地步，特别是在港口、海峡和一些航线密集、船舶流量大的海区，船舶排放的废气甚至成为该地区的主要污染源。现有技术中的发动机尾气脱硝系统主要由发动机或发电机组、脱硝装置( 催化还原装置，简称SCR) 组成。这样的设计存在很大的弊端。由于在柴油机烟气排放口放置了脱硝装置，导致柴油机烟气排放受到一定的阻塞，直接导致了柴油机无法全功率的工作，这不仅影响了柴油机的工作效率，增加了运行成本，也间接降低了柴油机的使用寿命。
为了使脱硝装置不影响柴油机烟气的排放效益，只能降低柴油机的输出功率，从而减少柴油机烟气的排放量，减小管道中气体压强。这样的解决方案大大降低了柴油机的工作效率，无法使柴油机长期处于额定功率输出的工作状态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，能够很好地解决因SCR脱销装置而导致的柴油机功率损耗的问题，加大排放效益，从而达到提高柴油机的工作效率及催化还原效率的目的。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，其创新点在于：包括烟气脱硝管路，该烟气脱硝管路的一端与柴油机的排气端连接，烟气脱硝管路的另一端与SCR反应器的进气端连接，且所述SCR反应器的排气端连通有一烟气排放管道；
还包括一设置SCR反应器排气端的抽气装置，所述抽气装置包括抽气泵、抽气泵启停控制器、抽气泵功率检测装置和柴油机负荷检测装置；
所述抽气泵连通设置于SCR反应器排气端与烟气排放管道进气端之间，抽气泵启停控制器通过管路A与抽气泵连通，抽气泵功率检测装置通过管路B与抽气泵启停控制器连通；所述柴油机负荷检测装置通过管路C与SCR反应器前端的烟气脱硝管路连通，所述柴油机负荷检测装置通过管路D与抽气泵启停控制器连通。
进一步地，在所述烟气排放管道上依次串联设置有空气预热器、除尘机和引风机。
进一步地，针对烟气排放，通过建立模型，采用果蝇优化算法对整个功率释放装置 模型中惩罚因子、核函数参数、不敏感损失系数这三个参数进行分别寻优，对烟气中的 排放量进行预测，为脱硝系统的释放装置进一步优化提供基础。
进一步地，所述果蝇优化算法的具体步骤为：首先随机初始化果蝇种群位置得初 始位置（X，Y），接着对种群个体飞行的方向和距离随机赋值Xi=X+Random，Yi=Y+Random，然 后取个体到原点的距离D的倒数为味道浓度判定值，再将判定值代入目标函数 计算味道浓度Smelli=Function（Si），保留浓度最高的果蝇位置和浓度值，看是否达到精度 要求或达到最大迭代次数，若满足，输出最优结果，若不满足，返回此时果蝇的位置坐标至 种群个体飞行的方向和距离随机赋值，进行重新赋值。
进一步地，所述模型的输入变量为总燃料量、总风量、输出功率和燃烧特性， 输出变量为SCR标准状态的的排放量。
本发明的优点在于：
（1）本发明基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，在现有的脱硝系统上增加了抽气装置，其中，抽气装置中的抽气泵具有加速过滤、气体采样、长时间抽真空、物体吸附等功能，与抽气泵连接的抽气泵启停控制器根据检测信号控制抽气泵的运行状态，与抽气泵启停控制器连接的抽气泵功率检测装置，应用于抽气泵所消耗功率的检测，并将检测信号反馈给抽气泵启停控制器；此外，与抽气泵启停控制器连接的柴油机负荷检测装置，主要检测柴油机因安装脱硝系统的功率损耗，并将检测信号反馈给抽气泵启停控制器；通过抽气装置的设置，既满足了脱硝系统的工作要求，又很好地解决了因SCR脱销装置而导致的柴油机功率损耗的问题，加大排放效益，从而达到提高柴油机的工作效率及催化还原效率的目的，起到降低排放，延长柴油机使用寿命的效果，具有可靠性和经济性；
（2）本发明基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，在烟气排放管道上依次串联设置有空气预热器、除尘机和引风机，可将排放出的烟气中的杂质进行去除，避免排放至大气中，污染大气，符合环保的理念；
（3）本发明针对烟气中的排放，通过建立模型，采用果蝇优化算法（FOA）对整个功 率释放装置模型中惩罚因子、核函数参数、不敏感损失系数这三个参数进行分别寻优，对的排放量进行预测，为功率释放装置进一步优化提供基础。
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的船舶脱硝系统的功率释放装置的结构示意图。
图2为本发明中果蝇优化算法流程图。
图3为本发明NOx排放模型结构示意图。
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的船舶脱硝系统的功率释放装置，如图1所示，包括烟气脱硝管路10，该烟气脱硝管路10的一端与柴油机1的排气端连接，烟气脱硝管路10的另一端与SCR反应器2的进气端连接，且SCR反应器2的排气端连通有一烟气排放管道11；还包括一设置SCR反应器排气端的抽气装置，该抽气装置包括抽气泵5、抽气泵启停控制器6、抽气泵功率检测装置7和柴油机负荷检测装置3。
抽气泵5连通设置于SCR反应器2排气端与烟气排放管道11进气端之间，抽气泵启停控制器6通过管路A与抽气泵5连通，抽气泵功率检测装置9通过管路B与抽气泵启停控制器6连通；柴油机负荷检测装置3通过管路C与SCR反应器1前端的烟气脱硝管路10连通，柴油机负荷检测装置3通过管路D与抽气泵启停控制器6连通。
本实施例中，将排放出的烟气中的杂质进行去除，避免排放至大气中，污染大气，符合环保的理念，在烟气排放管道11上依次串联设置有空气预热器4、除尘机7和引风机8。
实施例中，针对烟气排放，通过建立模型，如图3所示，采用果蝇优化算法对整个功 率释放装置模型中惩罚因子、核函数参数、不敏感损失系数这三个参数进行分别寻优，对烟 气中的排放量进行预测，为脱硝系统的释放装置进一步优化提供基础；其中，所述 模型的输入变量为总燃料量、总风量、输出功率和燃烧特性，输出变量为SCR标准状态的的排放量；此外，果蝇优化算法的具体步骤为，如图2所示，首先随机初始化果蝇种群位 置得初始位置（X，Y），接着对种群个体飞行的方向和距离随机赋值Xi=X+Random，Yi=Y+ Random，然后取个体到原点的距离D的倒数为味道浓度判定值，再将判定值代 入目标函数计算味道浓度Smelli=Function（Si），保留浓度最高的果蝇位置和浓度值，看是 否达到精度要求或达到最大迭代次数，若满足，输出最优结果，若不满足，返回此时果蝇的 位置坐标至种群个体飞行的方向和距离随机赋值，进行重新赋值。
本实施例基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置的工作流程：当柴油机1正常工作时，产生的烟气通过SCR反应器2进行脱硝反应，与此同时, 柴油机负荷检测装置3对柴油机1功率损耗进行实时检测，并将检测信号传送到抽气泵启停控制器6，同时抽气泵功率检测装置9对抽气泵5消耗功率进行实时检测，并将检测信号传送到抽气泵启停控制器6。控制器根据检测信号进行控制，当抽气泵5所消耗功率大于柴油机1损耗功率，抽气泵5处于关闭状态，当抽气泵5所消耗功率小于柴油机1损耗功率，抽气泵5处于工作状态。
本实施例基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放优化装置充分保证了柴油机的工作效率及催化还原效率的目的，起到降低排放的效果，具有可靠性和经济性，并且结构简单，成本低廉，适合推广应用。
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 (5)

1.一种基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，其特征在于：包括烟气脱硝管路，该烟气脱硝管路的一端与柴油机的排气端连接，烟气脱硝管路的另一端与SCR反应器的进气端连接，且所述SCR反应器的排气端连通有一烟气排放管道；
还包括一设置SCR反应器排气端的抽气装置，所述抽气装置包括抽气泵、抽气泵启停控制器、抽气泵功率检测装置和柴油机负荷检测装置；
所述抽气泵连通设置于SCR反应器排气端与烟气排放管道进气端之间，抽气泵启停控制器通过管路A与抽气泵连通，抽气泵功率检测装置通过管路B与抽气泵启停控制器连通；所述柴油机负荷检测装置通过管路C与SCR反应器前端的烟气脱硝管路连通，所述柴油机负荷检测装置通过管路D与抽气泵启停控制器连通；
所述柴油机负荷检测装置对柴油机功率损耗进行实时检测；
所述抽气泵功率检测装置对抽气泵消耗功率进行实时检测；当抽气泵所消耗功率大于柴油机损耗功率，抽气泵处于关闭状态，当抽气泵所消耗功率小于柴油机损耗功率，抽气泵处于工作状态。
2.根据权利要求1所述的基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，其特征在于：在所述烟气排放管道上依次串联设置有空气预热器、除尘机和引风机。
3.根据权利要求1所述的基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，其特征在于：针对烟气排放，通过建立模型，采用果蝇优化算法对整个功率释放装置模型中惩罚因子、核函数参数、不敏感损失系数这三个参数进行分别寻优，对烟气中的排放量进行预测，为脱硝系统的释放装置进一步优化提供基础。
4.根据权利要求3所述的基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，其特征在于：所述果蝇优化算法的具体步骤为：首先随机初始化果蝇种群位置得初始位置（X，Y），接着对种群个体飞行的方向和距离随机赋值Xi=X+Random，Yi=Y+Random，然后取个体到原点的距离D的倒数为味道浓度判定值，再将判定值代入目标函数计算味道浓度Smelli=Function（Si），保留浓度最高的果蝇位置和浓度值，看是否达到精度要求或达到最大迭代次数，若满足，输出最优结果，若不满足，返回此时果蝇的位置坐标至种群个体飞行的方向和距离随机赋值，进行重新赋值。
5.根据权利要求3所述的基于SCR的船舶脱硝系统的功率释放装置，其特征在于：模型的输入变量为总燃料量、总风量、输出功率和燃烧特性，输出变量为SCR标准状态的的排放量。
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