CN111569653A - 一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块 - Google Patents

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杜军
郑喜洋
陈伟
王海涛
赵航
薛亚菲
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，包括隔膜计量泵系统和机箱，隔膜计量泵系统安装在机箱上，所述的隔膜计量泵系统包括两条并联管路，其中一条为压缩空气管路，另一条为尿素溶液管路，所述的压缩空气管路上依次设有第一球阀、减压阀和气体压力传感器，所述的尿素溶液管路上依次连接有第二球阀、隔膜计量泵和液体压力传感器，所述的气体传感器和液体传感器的出口均与气液混合器连接。本发明采用模块化设计，稳定性高、集成度好、结构简单、设备布置紧凑、耐腐蚀性能好、便于设备运输；隔膜计量泵使得液体的计量供给更加精确，稳定压力的压缩空气与计量精确的尿素溶液在气液混合器中混合，使得气液比控制更为精准。

Description

一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块
技术领域
本发明涉及一种尿素供给模块，尤其涉及一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块。
背景技术
选择性催化还原技术(SCR)是船用柴油机NOx排放后处理的主流技术，SCR系统运行需要消耗一定量的尿素溶液，尿素溶液热解后形成NH3，NH3在催化剂的催化作用下与烟气中的NOx发生氧化还原反应，将NOx还原成无污染的N2和H2O。其中尿素溶液的喷射量十分重要，若尿素溶液喷射过量就会导致NH3过多随烟气排放，由于NH3有毒，会造成新的污染；若喷射量少于反应量，则烟气中的NOx得不到充分的反应，不能实现达标排放，仍旧会污染环境。
因此，一个稳定的尿素喷射模块对整个脱硝系统至关重要。以往常规的尿素供给模块多采用不锈钢离心泵，由于尿素容易呈弱碱性，易腐蚀离心泵叶轮造成渗漏，尿素易结晶造成堵塞等问题，间接造成系统稳定性较差的问题。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种稳定性高、集成度好、设备空间布置紧凑、耐腐蚀性能好、适合船用柴油机排气脱硝系统的尿素供给模块。
技术方案：本发明包括隔膜计量泵系统和机箱，隔膜计量泵系统安装在机箱上，所述的隔膜计量泵系统包括两条并联管路，其中一条为压缩空气管路，另一条为尿素溶液管路，所述的压缩空气管路上依次设有第一球阀、减压阀和气体压力传感器，所述的尿素溶液管路上依次连接有第二球阀、隔膜计量泵和液体压力传感器，所述的气体传感器和液体传感器的出口均与气液混合器连接。
所述的第一球阀和减压阀之间设有Y型过滤器，过滤掉流体中的大颗粒杂质。
所述第一球阀的另一端连接有压缩空气入口。
所述的减压阀和气体压力传感器之间设有电磁阀，在压缩空气减压阀失效的情况下可以及时迅速的关闭整条压缩空气管路，避免对后续下游的部件造成损坏。
所述的气体压力传感器与气液混合器之间设有第二单向截止阀，避免气体回流。
所述的第二球阀和隔膜计量泵之间设有Y型过滤器，将大颗粒杂质或结晶体过滤。
所述第二球阀的另一端连接有尿素溶液入口。
所述的液体压力传感器与气液混合器之间设有第一单向截止阀，避免液体回流。
所述的气液混合器上设有气液混合器出口，形成稳定的气液混合流体。
所述的隔膜计量泵系统通过压缩空气入口、尿素溶液入口及气液混合器出口安装在机箱两侧壁上，实现设计的模块化。
有益效果：本发明具有以下优势：
1、采用模块化设计，稳定性高、集成度好、结构简单、设备布置紧凑、耐腐蚀性能好、便于设备运输；
2、不同功能的部件集中在一起，便于定期检查和维修；
3、隔膜计量泵在尿素供给方面的使用，使得液体的计量供给更加精确，稳定压力的压缩空气与计量精确的尿素溶液在气液混合器中混合，使得气液比控制更为精准。
附图说明
图1为本发明的隔膜计量泵系统主视图；
图2为本发明的隔膜计量泵系统俯视图；
图3为本发明的隔膜计量泵系统三维图；
图4为本发明的整体结构示意图；
图5为图4的主视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示，本发明包括隔膜计量泵系统和机箱13，隔膜计量泵系统的两端分别与机箱13的两侧壁固定安装，如图4和图5所示。如图1至图3所示，隔膜计量泵系统包括两条并联管路，其中一条为压缩空气管路，另一条为尿素溶液管路。压缩空气管路上依次设有第一球阀4、减压阀6和气体压力传感器7，第一球阀4和减压阀6之间设有Y型过滤器，用于过滤掉流体中的大颗粒杂质，减压阀6和气体压力传感器7之间设有电磁阀，此处电磁阀的作用是在压缩空气减压阀6失效的情况下，可以及时迅速的关闭整条压缩空气管路，避免对后续下游的部件造成损坏，第一球阀4的另一端连接有压缩空气入口1。尿素溶液管路上依次连接有第二球阀5、隔膜计量泵9和液体压力传感器8，其中，第二球阀5和隔膜计量泵9之间设有Y型过滤器，用于将大颗粒杂质或结晶体过滤，第二球阀5的另一端连接有尿素溶液入口2。气体传感器7及液体传感器8的出口均与气液混合器10连接，气液混合器10上设有气液混合器出口3。气体传感器7与气液混合器10之间设有第二单向截止阀12，液体传感器8与气液混合器10之间设有第一单向截止阀11，避免气体或液体回流。隔膜计量泵系统通过压缩空气入口1、尿素溶液入口2及气液混合器出口3安装在机箱13上。
工作原理：
本发明的尿素供给模块正常工作时，第一球阀4和第二球阀5均处于开启状态，其中不小于6Bar的压缩空气从压缩空气入口1进入，经Y型过滤器过滤掉流体中的大颗粒杂质，再进入压缩空气减压阀6，在减压阀6的作用下调整压缩空气的压力，经过电磁阀和气体压力传感器7后，经第二单向截止阀12后进入气液混合器10；另一条管路中的尿素溶液自尿素溶液入口2进入模块，经Y型过滤器将大颗粒杂质或结晶体过滤后，进入隔膜计量泵9中，隔膜计量泵9选用氟塑料材质，对强酸强碱都具有很强的抗腐蚀性能，且工作频率稳定，输送液体量十分精确。从隔膜计量泵9出来的尿素溶液经过液体压力传感器8后，经第一单向截止阀11后与上述压缩空气在气液混合器10中相遇混合，混合均匀后的气液从气液混合器出口3流出，形成稳定的气液混合流体。两条管路都设有单向截止阀，避免气体或液体回流。
某船舶主推动力额定功率为3250kW，最大排气量为27600kg/h的船用柴油机，采用尿素供给模块参数为：40％尿素溶液供给量程为350～550L/h；NOx脱除效果良好，最高效率可达90.5％，未检测到NH3逃逸，排放的NOx满足IMO对船舶柴油机排放的控制要求。

Claims (10)

1.一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，包括隔膜计量泵系统和机箱(13)，隔膜计量泵系统安装在机箱(13)上，所述的隔膜计量泵系统包括两条并联管路，其中一条为压缩空气管路，另一条为尿素溶液管路，所述的压缩空气管路上依次设有第一球阀(4)、减压阀(6)和气体压力传感器(7)，所述的尿素溶液管路上依次连接有第二球阀(5)、隔膜计量泵(9)和液体压力传感器(8)，所述的气体传感器(7)和液体传感器(8)的出口均与气液混合器(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述的第一球阀(4)和减压阀(6)之间设有Y型过滤器。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述第一球阀(4)的另一端连接有压缩空气入口(1)。
4.根据权利要求1所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述的减压阀(6)和气体压力传感器(7)之间设有电磁阀。
5.根据权利要求1所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述的气体压力传感器(7)与气液混合器(10)之间设有第二单向截止阀(12)。
6.根据权利要求1所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述的第二球阀(5)和隔膜计量泵(9)之间设有Y型过滤器。
7.根据权利要求1或6所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述第二球阀(5)的另一端连接有尿素溶液入口(2)。
8.根据权利要求1所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述的液体压力传感器(8)与气液混合器(10)之间设有第一单向截止阀(11)。
9.根据权利要求1所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述的气液混合器(10)上设有气液混合器出口(3)。
10.根据权利要求1所述的一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块，其特征在于，所述的隔膜计量泵系统通过压缩空气入口(1)、尿素溶液入口(2)及气液混合器出口(3)安装在机箱(13)两侧壁上。
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