CN111173594A - 用于船舶尾气中颗粒物去除的装置 - Google Patents

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刘庆岭
何丽君
梁兴雨
杨广才
顾明
王力威
李晓磊
王亚军
韩金峰
付凯旋
张子鼎
杨佩剑
赵倩
张祖峰
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Abstract

本发明属于尾气处理领域，具体涉及一种用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，包括外壳以及设置在所述的外壳内的尾气处理单元；所述的外壳两端分别连接有进气管和出气管；所述的尾气处理单元包括旁通管、填料管和调节阀；所述的进气管、旁通管以及出气管形成第一尾气通路；所述的进气管、填料管以及出气管形成第二尾气通路；所述的旁通管上设置有调节阀用以根据发动机背压和/或排出尾气烟度调节进气管中进入第一尾气通路以及第二尾气通路的尾气的量。本发明的用于船舶尾气中颗粒物去除的装置具有以下特点：调节阀调节尾气进入填料段流量，可以灵活控制减排效果，延长填料使用寿命。

Description

用于船舶尾气中颗粒物去除的装置
技术领域
本发明属于尾气处理领域，具体涉及一种用于船舶尾气中颗粒物去除的装置。
背景技术
我国已成为拥有船舶数量、总吨位数最大的航运大国，，船舶所导致的污染不容忽视。船舶主要以柴油甚至重油为燃料，其排放尾气中含有放大量的污染物，主要以NOx、颗粒物及SO2为主。这些污染物会引起空气质量下降、温室效应、酸雨和臭氧层破坏等环境危害并且严重危害人体健康。
为减少船舶造成的空气污染，国际海市组织IMO制定了MARPOL73/78公约附则Ⅵ《防止船舶造成空气污染规则》，2016年8月,我国环境保护部发布《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》(GB15097-2016)。标准对船用发动机颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)等污染物排放提出了明确的限值要求。
对于柴油机尾气排放的颗粒物而言，虽然现有的陆用柴油机颗粒物尾气处理技术较为成熟，然而受制于船舶内部空间、远洋航行及排放法规差异(在公海、近海港口以及内河区域，对尾气排放的标准各不相同)等特殊性，所以不能直接将陆用尾气处理技术应用于船舶尾气治理，然而目前针对船舶尾气颗粒物净化的技术研发较少。其主要控制难点在于：
1、船舶发动机工作环境恶劣，缺乏安全高效的船舶尾气处理装置，能够在保证船舶尾气中颗粒物达标的前提下，根据发动机各类工况灵活调节，并且保障发动机运转不受影响；
2、船舶空间紧凑、可利用空间小，对尾气处理装置的占地要求严格，需要小型化、紧凑化的尾气中颗粒物处理设备；
3、缺乏适用范围宽，抗波动能力大的处理技术来应对船舶柴油机功率大、排气量大、源排差的尾气处理现状。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于船舶尾气中颗粒物去除的装置。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，包括外壳以及设置在所述的外壳内的尾气处理单元；所述的外壳两端分别连接有进气管和出气管；所述的尾气处理单元包括旁通管以及填料管；所述的进气管、旁通管以及出气管形成第一尾气通路；所述的进气管、填料管以及出气管形成第二尾气通路；所述的旁通管上设置有调节阀用以根据发动机背压和/或排出尾气烟度调节进气管中进入第一尾气通路以及第二尾气通路的尾气的量。
所述的旁通管设置在尾气处理单元的中间位置，所述的填料管分置于所述的旁通管两侧。
所述的进气管、出气管以及旁通管内均设置有传感器；所述的传感器用以检测温度、压力以及颗粒物含量。
所述的外壳为可开合结构用以检修或者更换填料管填料。
所述的旁通管的尾端与所述的外壳固定连接；且所述的旁通管的尾端设置有开口用以形成第二尾气通路。
所述的填充管内填充DOC催化器和CDPF/DPF/SCRF颗粒捕集器。
所述的进气管以及出气管与外壳的连接处有扩口段；所述的扩口段的角度为α＝0-90度。
所述的扩口段的角度为α＝45度。
所述的调节阀为蝶阀或者闸阀。
所述的调节阀的开度为0-100％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的用于船舶尾气中颗粒物去除的装置具有以下特点：1)利用气体流动特点，将旁通管内置，有效减小尾气处理装置体积、降低设计和安装难度，更适于狭小复杂的船舶舱内布置。2)调节阀调节尾气进入填料段流量，可以灵活控制减排效果，延长填料使用寿命。3)调节阀根据压力检测值调节旁通管进气量，降低发动机背压，对发动机动力性能和燃烧性能起到有效调节作用，保证船舶发动机在各个工况下(启动、怠速、运行、故障检修等)的安全运转，本发明对发动机工作适应性强。4)填料腔内填料可灵活调整，分一段或多段填放，可有效减少颗粒物、NOx、HC及CO等有害气体排放。本发明对船舶排放颗粒物的控制具有重要意义。
附图说明
图1-2为本发明用于船舶尾气中颗粒物去除的装置整体结构示意图
图3为本发明一个实施例的尾气净化的三维效果图；
图4为本发明一个实施例的尾气净化效果与压力变化趋势图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1-3示出一种用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，包括外壳4以及设置在所述的外壳内的尾气处理单元；所述的外壳两端分别连接有进气管1和出气管6；所述的尾气处理单元包括旁通管3、填料管5以及调节阀2；所述的进气管、旁通管以及出气管形成第一尾气通路；所述的进气管、填料管以及出气管形成第二尾气通路；所述的旁通管上设置有调节阀2用以调节进气管中进入第一尾气通路以及第二尾气通路的尾气的量。所述的旁通管设置在外壳的中间位置，所述的填料管分置于所述的旁通管两侧。所述的填充管内填充DOC催化器和CDPF/DPF/SCRF颗粒捕集器。所述的外壳为可开合结构用以检修或者更换填料管填料。所述的旁通管的尾端与所述的外壳固定连接；且所述的旁通管的尾端设置有开口10用以形成第二尾气通路。
所述的进气管、出气管以及旁通管内均设置有传感器7；所述的传感器用以检测温度、压力以及颗粒物含量。所述的进气管以及出气管与外壳的连接处有扩口段；所述的扩口段的角度可以为α＝0-90度。本实施例中所述的扩口段的角度为α＝45度。所述的调节阀为蝶阀或者闸阀。所述的调节阀的开度为0-100％。根据烟度以及发动机背压可以调整，调整方式可以为手动或者电动。
本发明的净化装置布置在船舶尾气后处理区域，通过调节阀控制，尾气可全部或部分经过填料区净化后进入大气中，也可不经过填料区，从中间旁通管直接排入大气。柴油机尾气经过本净化装置处理后可以达到良好的处理效果。
本发明的实施例中，提供了一种用于船舶尾气中颗粒物去除的装置的检测结果，如图4检测结果所示，在柴油机稳定工况下，设置调节阀开度(100％、50％、25％、10％、0％)，排气烟度和各点压力的参数变化情况为：阀门开度为100％时，排气烟度为0.4；阀门开度为50％时，排气烟度降幅增加，此时发动机背压较小为3kPa，当阀门开度为10％时，排气烟度低于0.1，发动机进口压力为10.5kPa，当阀门开度为0％，即所有气体都进入填料管净化时，排气烟度值最低，发动机进口压力最高。当填料新鲜时，尾气净化效率高，排气背压小，此时可在发动机容许范围内，通过调节阀控制进入填料段的尾气，使尾气达标排放；随着填料老化，尾气净化效率降低，为保证发动机正常工作不受影响，可通过调节阀逐渐增大进入填料段的尾气，保证尾气达标排放；当填料达到使用寿命时，旁通管路全开保证发动机正常运转，更换填料管内填料。
本发明的实施例中，提供了一种用于船舶尾气中颗粒物去除装置的设备图，旁通管在净化装置中间布置，外壳和内部旁通管之间设有填料管，填料为DOC催化器和CDPF蜂窝壁流式捕集器，进气段扩口和排气段扩口角度α为45°，调节阀为蝶阀，调节阀根据压力表和烟度测试仪检测数值来调节开度，在保证发动机正常工作的条件下，使最终排放气体中颗粒物含量达标。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，包括外壳以及设置在所述的外壳内的尾气处理单元；所述的外壳两端分别连接有进气管和出气管；所述的尾气处理单元包括旁通管、填料管和调节阀；所述的进气管、旁通管以及出气管形成第一尾气通路；所述的进气管、填料管以及出气管形成第二尾气通路；所述的旁通管上设置有调节阀用以根据发动机背压和/或排出尾气烟度调节进气管中进入第一尾气通路以及第二尾气通路的尾气的量。
2.根据权利要求1所述的船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的旁通管设置在尾气处理单元的中间位置，所述的填料管分置于所述的旁通管两侧。
3.根据权利要求2所述的船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的旁通管的尾端与所述的外壳固定连接；且所述的旁通管的尾端设置有开口用以形成第二尾气通路。
4.根据权利要求1所述的船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的进气管、出气管以及旁通管上均设置有传感器；所述的传感器用以检测温度、压力以及颗粒物含量。
5.根据权利要求1所述的用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的填料管内填充DOC催化器和CDPF/DPF/SCRF颗粒捕集器。
6.根据权利要求1所述的用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的外壳为可开合结构用以检修或者更换填料管填料。
7.根据权利要求1所述的用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的进气管以及出气管与外壳的连接处有扩口段；所述的扩口段的角度为α＝0-90度。
8.根据权利要求7所述的用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的扩口段的角度为α＝45度。
9.根据权利要求1所述的用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的调节阀为蝶阀或者闸阀。
10.根据权利要求1所述的用于船舶尾气中颗粒物去除的装置，其特征在于，所述的调节阀的开度为0-100％。
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