CN108005759A - 船用柴油机废气再循环装置 - Google Patents
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Abstract
一种船用柴油机废气再循环洗涤装置，包括动力波洗涤器，利用该洗涤器高效洗涤和高换热系数的特点，除去废气中的颗粒物、二氧化硫，并对废气进行一定程度的冷却，洗涤之后的废气经过空冷器的进一步冷却、滴水分离器的除水、鼓风机的增压进入扫气集管再进入燃烧室参与燃烧。本发明可实现循环废气的高效洗涤，相对于现有的EGR洗涤设备结构大大简化，降低EGR的初始投入和运行成本。并对EGR装置的后续升级改进提供很大的潜力。
Description
技术领域
本发明涉及船用柴油机，特别是一种船用柴油机废气再循环装置。
背景技术
全球船舶行业日益严格的排放法规陆续出台，国际海事组织通过的Tire II标准已于2011年初生效，Tier III标准也已于2016年实施，这意味着在排放控制区域(ECA)要实现NOx排放水平大幅降低(在Tier II基础上降低80％)。低速柴油机实现Tier III排放主要有两条技术路线：
其一是采用废气再循环(EGR)等手段机内降低NOx排放；
其二是利用催化还原后处理技术(SCR)机外降低NOx排放。EGR技术路线与SCR技术路线相比，具有系统相对简单、降低NOx效率不依赖排气排温等特点而受到重视。
船用柴油机采用EGR最大的技术难度在于某些柴油机燃用重油，特别是低速柴油机，废气中含有大量的SOx和颗粒物，需要洗涤净化。循环废气中的SO2和颗粒物都会对气缸等暴露在EGR废气中的部件的腐蚀和磨损，从而影响发动机的可靠性和寿命。因此EGR洗涤器对洗涤效果的要求更高，不单要求SO2去除效率要大于90％,颗粒物的去除效率也要大于70％，而一般的尾气洗涤器只对SO2去除效率有要求。德国MAN柴油机公司研发的最新的EGR装置，脱硫效率在95％以上，除尘效率在90％以上。
在柴油机技术领域对硫化物的脱除大多采用喷淋塔和填料塔，对颗粒物的去除大多采用文丘里洗涤器。与这些技术相比，动力波洗涤技术具有很多优点更适合于EGR的废气洗涤。
发明内容
本发明提供一种船用柴油机废气再循环装置，该装置可实现循环废气的高效洗涤，相对于现有的EGR洗涤设备结构大大简化，降低EGR的初始投入和运行成本。
本发明的技术解决方案如下：
一种船用柴油机废气再循环洗涤装置，其特点在于包括动力波洗涤器，该动力波洗涤器包括在两块板之间分布的多根逆喷管并固定在一个洗涤桶的中间，每根逆喷管都装有一个开口向上的动力波喷嘴，一根洗涤液输送主管经多根支管与每个动力波喷嘴的输入端相连通；从柴油机的排气集管经锥管与所述的洗涤桶的上端废气输入端口相连通，该洗涤桶的动力波洗涤器(3)的下方是洗涤液缓冲箱，该洗涤液缓冲箱的下端出口经管道与洗涤液的水处理系统的输入端相连，该洗涤液的水处理系统的输出端通过管道经洗涤液循环泵与所述的动力波洗涤器的洗涤液输送主管相通，所述的洗涤液缓冲箱的一边依次经空冷器、气液分离器、鼓风机与扫气集管相通。
所述的动力波洗涤器的逆喷管中内设一级或两级喷头；也可用两台动力波洗涤器串联而成分两段吸收。
所述的动力波洗涤器的洗涤剂的喷射流速由所述的洗涤液循环泵控制，由柴油机废气的进气速率决定。
每个逆喷管的直径在80mm～300mm之间，逆喷管的高度与内孔直径比值在4:1～12:1之间。
柴油机废气的多个逆喷管，废气自上而下流动，洗涤液由洗涤液循环泵通过管系送入多个逆喷管，从动力波喷嘴自下向上与废气气流方向逆向喷出，气、液逆向碰撞形成泡沫区，废气经洗涤液吸收废气中SO2、废气粉尘并经冷却后由动力波洗涤器的逆喷管的出口排出，洗涤后的废气经过空冷器被再次冷却送入气液分离器，废气通过鼓风机送入扫气集管，洗涤液和气液分离器中分离的水分落入空冷器壳体下方的洗涤液缓冲箱中，所述的洗涤液缓冲箱中的洗涤液进入洗涤液的水处理系统处理，处理后洗涤剂经由循环泵和洗涤液输送主管经多根支管送入所述的动力波洗涤器的多个逆喷管循环使用。
将排气管中的废气引入一种特制的动力波洗涤器，废气的流向与动力波喷嘴喷射洗涤剂的方向相反，洗涤剂通过输送管系进入动力波喷嘴，喷射的洗涤剂和废气在某个位置达到动量平衡形成一个湍动的泡沫区，在该区域内,气液两相呈高速湍流接触,接触表面积大,而且这些接触表面不断地得到迅速更新,达到高效的洗涤效果，此外动力波洗涤器还能高效的冷却废气。
每个逆喷管为圆柱形管，材料为耐高温防腐蚀拆料。
输送管系的材料为耐腐蚀材料。
废气流向为由动力波洗涤器进入空冷器再进入滴水分离器再进入扫气集管。
洗涤剂可以根据不同需求选择烧碱、氢氧化镁或氢氧化钙等。
与目前船用废气洗涤技术相比，本发明具备的优势有：
1、集脱硫、除尘、冷却三个功能于一体，相对于其他的EGR废气洗涤系统省去了预洗涤器，并减小了后置的空冷器的负荷。
2、实验表明，本发明装置的除尘效率为可以达到99％以上，远高于目前应用于EGR系统中的文丘里预洗涤器，且雾沫夹带率远低于文丘里预洗涤器。
3、相对于其他类型的洗涤器，本发明的气液传质效率更高，这是由动力波洗涤器自身属性所决定的，在同样的条件下，其脱硫效率也高于其他类型的洗涤器，这样可以最大限度的减小废气对发动机的损坏。
4、动力波洗涤器所允许的空塔气速远高于喷淋塔和鼓泡塔，这意味着在船用EGR设备机上的布置上，废气的流通截面积可以设计的更加小，大大减小了EGR装置的体积。
5、动力波洗涤器的喷嘴直径大，允许较高的含固量，喷嘴不易结垢堵塞，针对于船用EGR装置，可以选用更多种的洗涤剂，除NaOH作为洗涤剂之外还可选用Ca(OH)2、Mg(OH)2等溶解度较小但价格低廉的洗涤剂，对船用EGR装置的后续改进升级提供很大潜力。
6、操作弹性大，有较宽范围的气量适应能力，允许50％～100％的气量波动而不降低洗涤效率，可在不同EGR率的条件下均能保证高的洗涤效率。
7、设备结构简单、可靠，特制的动力波洗涤器装配在EGR装置上，便于拆卸和维护保养。
8、为了减小动力波洗涤器的体积，降低动力波洗涤器的高度，便于集成于EGR系统中，且便于洗涤器的拆卸和检修，将动力波洗涤器由常见的单个逆喷管改进为多个逆喷管组成。
附图说明
图1是本发明船用柴油机废气再循环洗涤装置的结构示意图。
图2是图1中动力波洗涤器的外形图。
图3是图2的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明动力波洗涤器运用于船用EGR的系统进行介绍，但不应以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1～图3，图1是本发明船用柴油机再循环废气系统的结构示意图，图2特制动力波洗涤器的结构外形图，图3是特制动力波洗涤器的俯视图。如图所示，所述的特制的动力波洗涤器布置在排气集管和锥管之后，空冷器之前；
由图可见，本发明船用柴油机废气再循环洗涤装置，包括动力波洗涤器3，该动力波洗涤器3包括两块板12之间分布的多根逆喷管11固定在一个洗涤桶的中间偏上并横向充满洗涤桶的内桶，每根逆喷管11中都装有一个开口向上的动力波喷嘴15，一根洗涤液输送主管13经多根支管14与每个动力波喷嘴15的输入端相通；从柴油机的排气集管1经锥管2与所述的洗涤桶的上端废气输入端口相连通，洗涤桶的动力波洗涤器3的下方是洗涤液缓冲箱4，该洗涤液缓冲箱4的下端出口经管道与洗涤液的水处理系统10的输入端相连，该洗涤液的水处理系统10的输出端通过管道经经洗涤液循环泵9与所述的动力波洗涤器3的洗涤液输送主管13相通，所述的洗涤液缓冲箱4的一边依次经空冷器5、气液分离器6、鼓风机7与扫气集管8相通。
所述的动力波洗涤器的逆喷管中内设一级或两级喷头；也可用两台动力波洗涤器串联而成分两段吸收。
所述的动力波洗涤器)的洗涤剂的喷射流速由所述的洗涤液循环泵9控制，由柴油机废气的进气速率决定。
每个逆喷管的直径在80mm～300mm之间，逆喷管的高度与内孔直径比值在4:1～12:1之间。
柴油机废气的多个逆喷管11，废气自上而下流动，洗涤液由洗涤液循环泵9通过管系送入多个逆喷管11，从动力波喷嘴15自下向上与废气气流方向逆向喷出，气液逆向碰撞形成泡沫区，废气经洗涤液吸收废气中SO2、废气粉尘并经冷却后由动力波洗涤器的逆喷管11的出口排出，洗涤后的废气经过空冷器5被再次冷却送入气液分离器6，废气经过洗涤、冷却、除水后通过鼓风机7送入扫气集管8，洗涤液和气液分离器6中分离的水分落入空冷器5壳体下方的洗涤液缓冲箱4中，所述的洗涤液缓冲箱4中的洗涤液进入洗涤液的水处理系统10处理，再次作为洗涤剂经由循环泵9和洗涤液输送主管13经多根支管14送入所述的动力波洗涤器3的多个逆喷管循环使用。
所述特制的动力波洗涤器的作用是将柴油机工作过程中排出的高温废气进行洗涤，除去废气中的颗粒物、二氧化硫并对废气起到一定的冷却作用，洗涤并冷却过后的废气再经空冷器的进一步冷却，经过滴水分离器除去废气中的水分，经过鼓风机对废气进行增压，然后送入扫气集管。
Claims (4)
1.一种船用柴油机废气再循环洗涤装置，其特征在于包括动力波洗涤器(3)，该动力波洗涤器(3)包括两块板(12)之间分布的多根逆喷管(11)固定在一个洗涤桶的中间偏上并横向充满洗涤桶的内桶，每根逆喷管(11)中都装有一个开口向上的动力波喷嘴(15)，一根洗涤液输送主管(13)经多根支管(14)与每个动力波喷嘴(15)的输入端相通；从柴油机的排气集管(1)经锥管(2)与所述的洗涤桶的上端废气输入端口相连通，洗涤桶的动力波洗涤器(3)的下方是洗涤液缓冲箱(4)，该洗涤液缓冲箱(4)的下端出口经管道与洗涤液的水处理系统(10)的输入端相连，该洗涤液的水处理系统(10)的输出端通过管道经经洗涤液循环泵(9)与所述的动力波洗涤器(3)的洗涤液输送主管(13)相通，所述的洗涤液缓冲箱(4)的一边依次经空冷器(5)、气液分离器(6)、鼓风机(7)与扫气集管(8)相通。
2.根据权利要求1所述的船用柴油机废气再循环洗涤装置，其特征在于：所述的动力波洗涤器的逆喷管中内设一级或两级喷头；也可用两台动力波洗涤器串联而成分两段吸收。
3.根据权利要求1所述的船用柴油机废气再循环洗涤装置，其特征在于：所述的动力波洗涤器(3)的洗涤剂的喷射流速由所述的洗涤液循环泵(9)控制，由柴油机废气的进气速率决定。
4.根据权利要求1所述的所述的船用柴油机废气再循环洗涤装置，其特征在于：每个逆喷管的直径在80mm～300mm之间，逆喷管的高度与内孔直径比值在4:1～12:1之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180508 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |