CN110552774A - 木屑船柴油机排气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木屑船柴油机排气系统，包括柴油机、与柴油机排气管相连的混合管、与混合管相连的高压选择性催化还原反应器以及与高压选择性催化还原反应器相连的增压器，混合管、高压选择性催化还原反应器、增压器沿排气方向依次设置，排气管、混合管、高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过若干个膨胀节和虾壳弯连接，高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过支管相连；柴油机的长向轴线、增压器的长向轴线及高压选择性催化还原反应器的长向轴线呈平行或呈一小于10°的夹角，混合管与支管呈平行或呈一小于10°的夹角；柴油机排气管末端管口内壁上设置一对插轴，与插轴适配设有球状金属网。本发明所需空间小，符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种木屑船柴油机排气系统。
背景技术
选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中NOx的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOx还原成N2和H2O。木屑船譬如64000DWT如此大载重吨的船，其柴油机往往很大，为达到环保要求需要脱硫脱硝，而这样整个木屑船的柴油机排气系统会非常巨大，占据大量船体空间，目前的柴油机排气系统其空间占据大，不能做到重油和低硫油都能脱硝处理，并且现有的脱硝处理不可避免增加排气管处背压。另外，柴油机燃烧不充分、燃油汽化不良，会时常出现排气管管口内壁积碳的情况。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种木屑船柴油机排气系统，所需空间小，符合环保要求。符合现代船舶动力及废气排放TIII要求。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种木屑船柴油机排气系统，包括柴油机、与柴油机排气管相连的混合管、与混合管相连的高压选择性催化还原反应器以及与高压选择性催化还原反应器相连的增压器，混合管、高压选择性催化还原反应器、增压器沿排气方向依次设置，排气管、混合管、高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过若干个膨胀节和弯曲连接件连接，高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过支管相连；柴油机的长向轴线、增压器的长向轴线及高压选择性催化还原反应器的长向轴线呈平行或呈一小于10°
的夹角，混合管与支管呈平行或呈一小于10°的夹角；柴油机排气管末端管口内壁上设置一对插轴，与插轴适配设有球状金属网。球状金属网的设置，使得积碳更倾向于聚集在金属网上，而金属网的设置并不影响背压(或者说对于排气的影响微乎其微，可以忽略)，通过插轴的设置，隔一段时间发现金属网上积碳较多后更换即可，并且在更换时顺便转动一圈还能将排气管管壁上的积碳去除；增压器与柴油机相连，为现有技术，类似于废气涡轮增压器，将排出的废气引入增压器，利用废气的能量实现增压。相邻管系之间通过膨胀节、弯曲连接件(业内俗称虾壳弯)相连，膨胀节与虾壳弯交替设置。膨胀节是指能有效地起到补偿轴向变形作用的挠性元件。例如焊接在固定管板式换热器壳体上的膨胀节轴向柔度大、容易变形，可补偿管子和壳体因壁温不同产生的热膨胀差，降低它们的轴向载荷，从而减小管子、管板和壳体的温差应力，避免引起强度破坏、失稳破坏和管子拉脱破坏。膨胀节的种类较多，常用的有波形、环板焊接和夹壳式等结构，其中波形膨胀节应用最广泛，环板焊接膨胀节仅适用于常压或低压场合；虾壳弯由若干个带有斜截面的直管段构成，组成的节一般为两个端节及若干个中节，端节为中节的一半。虾壳弯一般采用单节、两节或三节以上的节数组成(这里节数是指中节数)。节数越多，弯头越顺，对介质流体的阻力越小。排气管、混合管、高压选择性催化还原反应器、支管与增压器几乎形成一个矩形的布置方式节省了大量的空间。
过程如下：主机(即柴油机)的集气管出来的高压高温废气(5bar 550℃)经过混合管(混合管中注入尿素，通过尿素供应装置将尿素喷射入混合管)，再经过SCR反应器进行处理，再回到主机的增压器，然后排出大气；布置的要点：1.该管路内的介质为高压高温废气，所以该管路使用15CrMo(锅炉耐热钢)材质，为此申请人对该材质进行了焊接评定。管路内的压力高，温差大，对膨胀节的选型，委托主机厂家进行了热膨胀受力计算，按计算后的选择膨胀节的长度和膨胀系数、和固定支架的位置。船厂根据主机厂家初步的计算进行船上的三维模型建模，布置的同时考虑现场的生产需求，固定支架，滑动支架的安装形式按照船厂的设计经验进行混合使用满足管路的膨胀需求，船厂完成最终的布置；再将布置返回主机厂家进行最终的校核计算，来回多次反复论证，修改布置，最终完成实船安装，并圆满的完成试航的运用。将SCR反应器安装在涡轮增压器之前，采用运行温度高于300℃的催化剂，重油和低硫油均适用，催化剂性能可靠，电站和卡车上有大量的使用经验；硫酸氬铵不会生成，催化剂寿命更长，不需要再生，并且辅助系统简单，柴油机性能影响小，高负荷油耗增加仅0.5g/KW.h。滑动支架其底部固定在船上的柴油机置放平台上，但其上部滑动设置架体用于承担膨胀节的轴向伸缩(固定部分与滑动部分为本领域常规技术手段，不赘述)。
进一步的技术方案为，混合管与排气管呈垂直设置，柴油机的长向轴线、增压器的长向轴线及高压选择性催化还原反应器的长向轴线呈平行设置，高压选择性催化还原反应器的长向轴线垂直于混合管的长向轴线。
进一步的技术方案为，增压器，混合管、高压选择性催化还原反应器通过固定支架与柴油机或柴油机置放平台固定相连；膨胀节通过滑动支架与柴油机或柴油机置放平台相连。
进一步的技术方案为，球状金属网的球径与柴油机排气管末端管内径相适配，球状金属网上设有与插轴适配的开口，一对插轴包括一根固定轴和一根伸缩轴；固定轴固定在柴油机排气管末端管口内壁上，伸缩轴包括一根固定在柴油机排气管末端管口内壁上的圆管以及滑动设置在圆管内的圆柱体，圆柱体底部一体设有圆形限位板，圆管管口一体设有与限位板适配的环形挡板。设置了处理积碳的结构却未增加背压，设计巧妙(此处球径指球的直径)。
本发明的优点和有益效果在于：球状金属网的设置，使得积碳更倾向于聚集在金属网上，而金属网的设置并不影响背压(或者说对于排气的影响微乎其微，可以忽略)，设置了处理积碳的结构却未增加背压，设计巧妙。通过插轴的设置，隔一段时间发现金属网上积碳较多后更换即可，并且在更换时顺便转动一圈还能将排气管管壁上的积碳去除；排气管、混合管、高压选择性催化还原反应器、支管与增压器几乎形成一个矩形的布置方式节省了大量的空间。管路内的压力高，温差大，对膨胀节的选型，委托主机厂家进行了热膨胀受力计算，按计算后的选择膨胀节的长度和膨胀系数、和固定支架的位置；管路内的压力高，温差大，对膨胀节的选型，委托主机厂家进行了热膨胀受力计算，按计算后的选择膨胀节的长度和膨胀系数、和固定支架的位置。船厂根据主机厂家初步的计算进行船上的三维模型建模，布置的同时考虑现场的生产需求，固定支架，滑动支架的安装形式按照船厂的设计经验进行混合使用满足管路的膨胀需求，船厂完成最终的布置；再将布置返回主机厂家进行最终的校核计算，来回多次反复论证，修改布置，最终完成实船安装，并圆满的完成试航的运用。将SCR反应器安装在涡轮增压器之前，采用运行温度高于300℃的催化剂，重油和低硫油均适用，催化剂性能可靠，电站和卡车上有大量的使用经验；硫酸氬铵不会生成，催化剂寿命更长，不需要再生，并且辅助系统简单，柴油机性能影响小，高负荷油耗增加仅0.5g/KW.h。
附图说明
图1是本发明一种木屑船柴油机排气系统实施例一的示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图2中右下角部分的膨胀节与虾壳弯的分解示意图；
图4是本发明实施例二中柴油机排气管末端管口处的示意图；
图5是图4中球状金属网的示意图；
图6是是图4中圆柱体附近部分的放大示意图。
图中：1、柴油机；2、排气管；3、混合管；4、高压选择性催化还原反应器；5、增压器；6、膨胀节；7、虾壳弯；8、支管；9、球状金属网；10、固定支架；11、滑动支架；12、固定轴；13、圆管；14、圆柱体；15、限位板；16、环形挡板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1至图3所示，本发明是一种木屑船柴油机排气系统，包括柴油机1、与柴油机1排气管2相连的混合管3、与混合管3相连的高压选择性催化还原反应器4以及与高压选择性催化还原反应器4相连的增压器5，混合管3、高压选择性催化还原反应器4、增压器5沿排气方向依次设置，排气管2、混合管3、高压选择性催化还原反应器4与增压器5之间通过若干个膨胀节6和虾壳弯7连接，高压选择性催化还原反应器4与增压器5之间通过支管8相连；柴油机1的长向轴线、增压器5的长向轴线及高压选择性催化还原反应器4的长向轴线呈平行或呈一小于10°的夹角，混合管3与支管8呈平行或呈一小于10°的夹角；混合管3与排气管2呈垂直设置，柴油机1的长向轴线、增压器5的长向轴线及高压选择性催化还原反应器4的长向轴线呈平行设置，高压选择性催化还原反应器4的长向轴线垂直于混合管3的长向轴线。增压器5，混合管3、高压选择性催化还原反应器4通过固定支架10与柴油机1或柴油机1置放平台固定相连；膨胀节6通过滑动支架11与柴油机1或柴油机1置放平台相连。
实施例二：
与实施例一的不同在于，如图4至图6所示(为便于图示，图4中球状金属网未示出网状表面)，柴油机排气管末端管口内壁上设置一对插轴，与插轴适配设有球状金属网9。球状金属网9的球径与柴油机排气管末端管内径相适配，球状金属网9上设有与插轴适配的开口，一对插轴包括一根固定轴12和一根伸缩轴；固定轴12固定在柴油机排气管末端管口内壁上，伸缩轴包括一根固定在柴油机排气管末端管口内壁上的圆管13以及滑动设置在圆管13内的圆柱体14，圆柱体14底部一体设有圆形限位板15，圆管13管口一体设有与限位板15适配的环形挡板16。圆管内设有弹簧，弹簧的一端固定连接在限位板上、另一端固定连接在圆管内的排气管管壁上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.木屑船柴油机排气系统，其特征在于，包括柴油机、与柴油机排气管相连的混合管、与混合管相连的高压选择性催化还原反应器以及与高压选择性催化还原反应器相连的增压器，混合管、高压选择性催化还原反应器、增压器沿排气方向依次设置，排气管、混合管、高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过若干个膨胀节和弯曲连接件连接，高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过支管相连；柴油机的长向轴线、增压器的长向轴线及高压选择性催化还原反应器的长向轴线呈平行或呈一小于10°的夹角，混合管与支管呈平行或呈一小于10°的夹角；柴油机排气管末端管口内壁上设置一对插轴，与插轴适配设有球状金属网。
2.根据权利要求1所述的木屑船柴油机排气系统，其特征在于，所述混合管与排气管呈垂直设置，柴油机的长向轴线、增压器的长向轴线及高压选择性催化还原反应器的长向轴线呈平行设置，高压选择性催化还原反应器的长向轴线垂直于混合管的长向轴线。
3.根据权利要求2所述的木屑船柴油机排气系统，其特征在于，所述增压器，混合管、高压选择性催化还原反应器通过固定支架与柴油机或柴油机置放平台固定相连；膨胀节通过滑动支架与柴油机或柴油机置放平台相连。
4.根据权利要求3所述的木屑船柴油机排气系统，其特征在于，所述球状金属网的球径与柴油机排气管末端管内径相适配，球状金属网上设有与插轴适配的开口，一对插轴包括一根固定轴和一根伸缩轴；固定轴固定在柴油机排气管末端管口内壁上，伸缩轴包括一根固定在柴油机排气管末端管口内壁上的圆管以及滑动设置在圆管内的圆柱体，圆柱体底部一体设有圆形限位板，圆管管口一体设有与限位板适配的环形挡板。
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2019
- 2019-09-30 CN CN201910944191.XA patent/CN110552774B/zh active Active
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