CN112761761A - 反应器、烟气处理系统及控制方法 - Google Patents

反应器、烟气处理系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反应器、烟气处理系统及控制方法，所述反应器包括由颗粒物滤除区、脱硝区、第一进口和第二进口构成的不同烟气路径，能提高反应器的集成程度、减少反应器尺寸和构件数目；所述烟气处理系统及控制方法基于所述反应器，可依据柴油机运行工况提供脱硝剂，还可以依据颗粒物滤除区的上下游压差调整第二进口的烟气流量，能缓解反应器压损过大而对柴油机性能造成的影响以及尿素过量喷射造成氨气逃逸而引起二次环境污染的问题。

Description

反应器、烟气处理系统及控制方法
技术领域
本发明涉及柴油机烟气处理技术，尤其涉及一种用于船舶柴油机烟气处理的反应器、烟气处理系统及控制方法。
背景技术
船舶柴油机污染物排放所造成的生态环境问题已经引起了国际社会的广泛关注，许多国家和地区都针对船舶柴油机污染物排放出台了严格的限制措施，其中船舶柴油机中NOX及颗粒物(PM)排放治理需求尤为迫切。
目前,对于船舶柴油机NOX和PM排放主要的减排方式为在柴油机排气管后分别加装选择性催化还原系统(Selective Catalytic Reduction，SCR)和废气洗涤系统。SCR系统是将尿素溶液喷入排气管路，在催化剂的作用下，排气中的NOX与尿素热解水解生成的NH3反应生成N2和H2O。虽然，SCR系统脱硝效率高，可达80％以上，但其容易因尿素过量喷射造成氨气逃逸而引起二次环境污染，同时设备组件多，体积较大。
废气洗涤系统是用液体洗涤柴油机尾气，使颗粒物被液滴吸附并随液体排出。废气洗涤系统具有优点是结构简单、操作维修方便等优点，但废气洗涤系统仅能消除可溶性有机颗粒物，无法减少不溶于有机溶剂的干组分颗粒物，还容易造成柴油机排气背压高，体积大，此外需对产生的废液或污泥进行处理。
因此，亟需提供一种反应器、烟气处理系统及控制方法，以解决上述问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种反应器、烟气处理系统及控制方法，所述反应器包括由颗粒物滤除区、脱硝区、第一进口和第二进口构成的不同烟气路径，所述烟气处理系统及控制方法可依据柴油机运行工况提供脱硝剂，还可以依据颗粒物脱除区的上下游压差调整第二进口的烟气流量；进而本发明提高了反应器集成程度，还能解决缓解反应器压损过大而对柴油性能造成的影响以及尿素过量喷射造成氨气逃逸而引起二次环境污染的问题。
为了达到上述目的，根据本发明的一方面提供一种反应器，用于烟气处理，所述反应器内设有流体连通的颗粒物滤除区和脱硝区；所述反应器上设有第一进口和第二进口，其中所述第一进口与所述颗粒物滤除区流体连通，所述第二进口与所述脱硝区流体连通；经所述第一进口进入的烟气依次流经所述颗粒物滤除区和所述脱硝区，经所述第二进口进入的烟气流经所述脱硝区。
在一些实施例中，所述反应器还包括旁通组件，所述旁通组件包括：旁通管路，分别与所述第一进口与所述第二进口流体连接，用于将流入所述第一进口的烟气的部分引入所述第二进口；以及，第一调节阀，设置于所述旁通管路上，用以调节经所述第二进口进入所述脱硝区的烟气流量。
在一些实施例中，所述颗粒物滤除区内设置DPF催化剂和DOC催化剂，其中，沿所述烟气流动方向，所述DOC催化剂设于所述DPF催化剂的上游，用以再生DPF催化剂。
在一些实施例中，所述脱硝区内设置SCR催化剂和ASC催化剂，其中，沿所述烟气流动方向，所述ASC催化剂位于所述SCR催化剂的下游以用于滤除烟气中的脱硝剂。
在一些实施例中，所述反应器还设有喷射口，所述喷射口与所述脱硝区流体连通，用于向所述脱硝区提供脱硝剂。
在一些实施例中，所述反应器内还设有混合导流装置，所述混合导流装置沿所述烟气流动方向位于所述喷射口的下游。
根据本发明的另一方面，还提供一种烟气处理系统，所述烟气处理系统包括：反应器，所述反应器为以上任一项所述的反应器；喷射单元，用于向所述脱硝区提供脱硝剂；检测单元，用于获取所述颗粒物滤除区上下游的压差信息和所述柴油机的工况信息；控制单元，分别与所述检测单元、所述反应器和所述喷射单元信号连接，所述控制单元被配置为用于：依据所述工况信息控制所述喷射单元向所述脱硝区提供脱硝剂；以及，依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息和所述工况信息，控制所述反应器的第二进口处的烟气流量。
在一些实施例中，所述颗粒物滤除区内设置DPF催化剂和用于再生所述DPF催化剂的DOC催化剂；所述检测单元还用获取所述颗粒物滤除区的烟气温度，所述控制单元还用于依据所述颗粒物滤除区上下游的烟气压差、所述工况信息以及所述颗粒物滤除区的烟气温度控制再生所述DPF催化剂。
在一些实施例中，所述检测单元包括：第一压差传感器，用于获取所述颗粒物滤除区的上下游的烟气压差；以及，第一温度传感器，用于获取所述颗粒物滤除区的烟气温度。
在一些实施例中，所述检测单元还包括：沿所述烟气流动方向，布置于所述反应器上下游的第二压差传感器；沿所述烟气流动方向，布置于所述反应器上游的第一压力传感器和第一NOX传感器；沿所述烟气流动方向，布置于所述反应器下游的第二温度传感器、第二压力传感器和第二NOX传感器；其中，所述控制单元与上述每一所述传感器信号连接以用于对所述反应器的运行参数进行监测。
在一些实施例中，所述喷射单元包括：存储罐，用于存储反应剂；喷射装置，设置于所述反应器内并与所述反应器流体连接；喷射管路，用于流体连接所述喷射装置与所述存储罐；喷射泵，设置于所述喷射管路上；以及，第二调节阀，设置于所述喷射管路上并与所述控制单元信号连接；其中，所述控制单元通过所述第二调节阀控制所述喷射单元内的脱硝剂供流量。
在一些实施例中，所述检测单元包括用于获取脱硝剂液面参数的液面传感器、用于获取脱硝剂温度参数的第三温度传感器和用于获取所述喷射单元内脱硝剂的流量参数的流量传感器；其中，所述控制单元分别与所述液面传感器、所述流量传感器和所述第三温度传感器信号连接，以监测所述脱硝剂的参数。
根据本发明的另一方面，还提供一种烟气处理系统的控制方法，用于执行烟气处理的柴油机烟气和脱硝剂均被提供至以上任一项所述的反应器中，所述控制方法包括以下步骤：获取柴油机的工况信息，依据所述工况信息调整提供至所述反应器的脱硝剂的供给量；以及，获取所述颗粒物滤除区上下游的压差信息，依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息和所述工况信息，调整所述反应器的第二进口的烟气流量。
在一些实施例中，所述颗粒物滤除区内设有DPF催化剂和DOC催化剂，所述DOC催化剂用于再生所述DPF催化剂，所述处理控制方法还包括以下步骤：获取所述颗粒物滤除区的烟气温度，依据所述颗粒物滤除区上下游的烟气压差和所述颗粒物滤除区的烟气温度控制再生所述DPF催化剂。
在一些实施例中，当所述颗粒物滤除区达到预设温度时，再生所述DPF催化剂：依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息判断是否启动再生所述DPF催化剂；以及，依据所述判断结果，调整柴油机负荷。
在一些实施例中，在依据所述颗粒物滤除区上下游压差信息判断是否启动再生所述DPF催化剂的步骤中，依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息获取所述DPF催化剂的碳载量；当所述DPF催化剂碳载量大于或等于预设碳载量时，则判断为启动再生所述DPF催化剂，否则，则判断为不启动再生所述DPF催化剂。
与现有技术相比，在本发明所述反应器、烟气处理系统及控制方法中，其通过将DOC催化剂、DPF催化剂、SCR催化剂和ASC催化剂直接地布置于反应器的内，能减少反应器的设备构件和体积，从而能克服现有反应器面临的设备组件多、体积较大的问题，节省了船舶设备布置空间。另外，通过在反应器布置ASC催化剂并依据柴油机工况信息控制脱硝剂的供给量，能解决现有烟气处理技术中因尿素过量喷射造成氨气逃逸而引起二次环境污染的问题。此外，通过在所述反应器布置不同的烟气路径、实时调整烟气在不同路径中的分配量以及设置可以对DPF催化剂执行再生操作的DOC催化剂，能实时缓解反应器压损过大而对柴油性能造成的影响。此外，本发明所述烟气处理系统，因其反应器的集成程度且高尺寸较小等特点，使其检测单元的传感器的数目减少。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明反应器的示意图。
图2为本发明烟气处理系统的示意图。
附图中标号分别为：
100 烟气处理系统 1 反应器
10 反应腔 101 第一进口
102 第二进口 103 出气口
104 喷射口 105 混合导流装置
11 颗粒物滤除区 12 脱硝区
111 DOC催化剂 112 DPF催化剂
121 SCR催化剂 122 ASC催化剂
13 旁通组件 131 旁通管路
132 第一调节阀 2 喷射单元
21 存储罐 22 喷射管路
23 喷射泵 24 第二调节阀
25 喷射装置 26 压缩空气管路
3 检测单元 311 第一温度传感器
312 第二温度传感器 313 第三温度传感器
321 第一压力传感器 322 第二压力传感器
331 第一NOX传感器 332 第二NOX传感器
341 第一压差传感器 342 第二压差传感器
35 流量传感器 4 控制单元
5 柴油机
具体实施方式
以下，结合具体实施方式，对本发明的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本发明，而非对本发明的限制。
图1为本发明反应器的示意图。如图1所示，本发明提供一种反应器1，所述反应器1内设有反应腔10，所述反应器1上设有分别与所述反应腔10流体连通的第一进口101、第二进口102、出气口103和喷射口104。
如图1所示，所述反应腔10沿烟气流动方向依次设有颗粒物滤除区11和脱硝区12。其中，所述第一进口101与所述颗粒物滤除区11流体连通，所述第二进口102与所述脱硝区12流体连通，所述出气口103与所述脱硝区12流体连通。也就是说，所述反应器1内被配置有两条不同的烟气路径。在其中一条烟气路径中，烟气经由所述第一进口101进入，并流经所述颗粒物滤除区11和所述脱硝区12；在另一条烟气路径中：烟气经由所述第二进口102进入，并流经所述脱硝区12。
如图1所示，在本实施例中，所述第一进口101、颗粒物滤除区11、脱硝区12和所述出气口103构成第一烟气路径。所述第二进口102、脱硝区12和所述出气口103构成第二烟气路径。需要指出的是，图1仅为本发明所述反应器1一优选实施方式。
具体地，所述颗粒物滤除区11和所述脱硝区12沿烟气流动方向依次布置。在本实施例中，经由所述第一进口101进入所述反应腔10的柴油机5的烟气，依次流经颗粒物滤除区11和脱硝区12后由所述出气口103流出。经由所述第二进口102进入所述反应腔10的烟气，仅流经所述脱硝区12后由所述出气口103流出。
如图1所示，在本实施例中，所述第一进口101、所述第二进口102和所述出气口103沿烟气流动方向设置。并且，所述第一进口101和所述出气口103设置于所述反应腔10的相对的侧壁上。
如图1所示，所述喷射口104设置于所述第二进口102的下游，并与所述脱硝区12流体连通，用于向所述脱硝区12提供脱硝剂。进一步地，一脱硝剂供给单元可以通过所述喷射口104向所述反应腔10提供脱硝剂。此处请结合图2，所述喷射口104可以用于设置喷射脱硝剂的喷射装置25。
在本实施例中，所述喷射口104和所述第二进口102设置于所述反应腔10的同一侧壁上。在其它实施例中，所述喷射口104和所述第二进口102可以设置于不同的所述反应腔10侧壁上。
如图1所示，在所述反应腔10内设有混合导流装置105，以使柴油机烟气与脱硝剂充分混合后进入SCR催化剂121进行催化还原反应。例如，在本实施例中，所述混合导流装置105沿烟气流动方向设置于所述喷射口104与所述SCR催化剂121之间。
需要指出的是，图1中所述混合导流装置105和所述喷射口104仅为示意图，用于示意混合导流装置105和喷射口104在所述反应腔10内的布置位置。
如图1所示，在所述颗粒物滤除区11沿烟气流动反向依次布置有DOC催化剂111和DPF催化剂112。其中，所述DPF催化剂112用于滤除烟气中的颗粒物。所述DOC催化剂111可以再生所述DPF催化剂112。
与现有废气洗涤系统相比，本发明所述反应器1通过设置所述DPF催化剂112，不仅能消除可溶性有机颗粒物，还能减少不溶于有机溶剂的干组分颗粒物。经过所述DOC催化剂111和DPF催化剂112的捕集再生，烟气中的颗粒物脱除效率可达90％以上。
具体地，所述DPF催化剂112可以采用壁流式催化剂载体。其中，DPF催化剂112可用堇青石或碳化硅为载体。
例如，在本实施例中，所述DOC催化剂111可以开启所述DPF催化剂112积碳纯被动再生。
当所述DOC催化剂111和所述DPF催化剂112被加热到活性温度区间时，例如300℃-500℃，所述DOC催化剂111的纯被动再生功能被启动。例如，在所述DOC催化剂111的作用下，烟气中的CO和HC被氧化为无害的CO2和H2O，烟气中的NO被氧化为NO2；随后所述烟气流经所述DPF催化剂112时，NO2与所述DPF催化剂112上捕捉的颗粒物发生氧化反应，生成NO和CO2，所述DPF催化剂112上的积碳脱除，从而能实现再生所述DPF催化剂112的作用。此外，还能解决由于DPF催化剂112表面积碳增多，柴油机烟气流动阻力增加，造成的柴油机5压损升高，排气背压降低的问题。
如图1所示，所述脱硝区12设置有SCR催化剂121和ASC催化剂122。其中所述SCR催化剂121用于对所述烟气进行脱硝处理。在SCR催化剂121的作用下，烟气中的NOX与脱硝剂热解水解生成的NH3反应生成N2和H2O。SCR催化剂121脱硝效率高，一般可达80％以上。
在具体实施时，一般采用尿素溶液作为进行脱硝反应的脱硝剂。当然，在其它实施例中，也可以采用其它能提供NH3还原剂作为脱硝剂，本发明对此不作限定。
如图1所示，所述ASC催化剂122位于SCR催化剂121的下游。或者说，沿烟气流动方向，所述ASC催化剂122位于所述SCR催化剂121下游。在其他实施例中，所述ASC催化剂122还可以设置于靠近所述出气口103的位置处。
所述ASC催化剂122用于滤除烟气中的脱硝剂。通过设置所述ASC催化剂122能吸收或滤除所述烟气中因脱硝剂喷射过量残留的脱硝剂，防止脱硝剂逃逸而引起的二次环境污染。例如，当以尿素为脱硝剂时，所述ASC催化剂122可以将氨气转化为N2和H2O，以滤除烟气中的氨气。
如图1所示，所述反应器1还包括旁通组件13，所述旁通组件13包括旁通管路131和第一调节阀132。
如图1所示，所述旁通管路131的进口与所述第一进口101流体连接，所述旁通管路131的出口与第二进口102流体连接，从而能将所述柴油机5输送至所述第一进口101的烟气直接地分流到所述第二进口102处，从而所述柴油机5的烟气能不经过所述颗粒物滤除区11直接流入所述脱硝区12。
当所述反应器1的压损过大而对所述柴油机5性能造成影响时，可以通过调节旁通组件13调节经由所述第二进口102直接进入所述脱硝区12的烟气流量，以降低所述反应器1对所述柴油机5造成的排气背压。
在本实施例中，所述第二进口102通过所述旁通组件13与所述第一进口101流体连通。在其他实施例中，所述第二进口102还可以直接地连接至所述柴油机5的出气口。本发明对此不作具体限定。在具体实施时，所述第一调节阀132，可以为但不限于，气动旁通阀。
本发明所述反应器1通过将DOC催化剂111、DPF催化剂112、SCR催化剂121和ASC催化剂122沿烟气流动方向直接地布置于反应腔10内，提供一种集成式反应器。如此布置，所述反应器1对烟气中NOX污染物和颗粒物脱除率高，无二次环境污染，且对柴油机排气背压影响小。此外，上述布置，还能减少反应器1的设备构件，从而能克服现有反应器1面临的设备组件多，体积较大的问题。最后，所述反应器1还具有结构简单、操作维修方便的优点。
图2为本发明烟气处理系统的示意图。如图2所示，本发明提供给一种烟气处理系统100，所述烟气处理系统包括反应器1、喷射单元2、检测单元3、以及控制单元4。其中所述反应器1为本发明所述反应器1，其具体结构请参考上文，此处不再赘述。
如图2所示，所述喷射单元2用于向所述反应器1提供用于脱硝的脱硝剂。
如图2所示，所述喷射单元2包括存储罐21、喷射管路22、喷射泵23、第二调节阀24和喷射装置25。
其中所述存储罐21用于存储脱硝剂。所述喷射装置25安装于所述喷射口104处，用于向所述反应腔10的脱硝区12喷射脱硝剂。在具体实施时，所述喷射装置25可以为但不限于喷枪。
如图2所示，所述喷射管路22流体连接于所述喷射装置25和所述存储罐21之间。也就是说，所述存储罐21内的脱硝剂可以经所述喷射管路22流动至所述喷射装置25。
如图2所示，所述喷射泵23和所述第二调节阀24设置于所述喷射管路22上。具体实施时，所述喷射泵23可以为所述脱硝剂提供流动或喷射的动力，所述第二调节阀24可以调整所述喷射管路22内脱硝剂的流量。
在具体使用时：可以通过所述第二调节阀24，调整提供给所述反应器1的脱硝区12的脱硝剂的量。也就是说，通过所述第二调节阀24可以调整所述喷射单元2提供至所述反应器1内的供给量。
在具体实施时，所述第二调节阀24可以为比例调节阀。
如图2所示，所述喷射单元2还包括压缩空气管路26。例如，在本实施例中，所述压缩空气管路26流体连接至所述喷射装置25，以向所述喷射装置25提供具有一定压力的压缩空气，从而促进进入喷射装置25内的脱硝剂雾化。
如图2所示，所述喷射管路22与所述存储罐21和所述喷射装置25流体连接，所述存储罐21内的脱硝剂可以通过所述喷射管路22提供至所述喷射装置25内。所述喷射泵23设置于所述喷射管路22上，用于提供动力，还可用于调节脱硝剂的喷射速度。所述第二调节阀24设置于所述喷射管路22上，用于调整脱硝剂的喷射量或供给量。
如图2所示，所述检测单元3至少用于获取所述颗粒物滤除区11上下游的压差信息和所述柴油机5运行的工况信息。所述工况信息至少包括所述柴油机的运行的负荷。
如图2所示，所述检测单元3包括温度检测组件、压力检测组件、压差检测组件、NOX检测组件和流量检测组件。
如图1所示，所述温度检测组件包括所述第一温度传感器311、第二温度传感器312和第三温度传感器313。其中所述第一温度传感器311设置于所述第一进口101和所述柴油机5的排气口之间的管路上。
需要指出的是，烟气在所述第一进口101和所述柴油机5的排气口(或出气口)之间的管路上的烟气参数(烟气温度、烟气气压力或烟气中NOX浓度)可以作为柴油机5的排气口处、第一进口101处以及颗粒物滤除区11内的烟气参数，以下不再赘述。例如，所述第一温度传感器311检测的烟气温度可以作为柴油机5的烟气温度、第一进口101的烟气温度以及颗粒物滤除区11内的烟气温度。
如图2所示，所述第二温度传感器312布置在所述反应器1的出气口103处。同样需要指出的是，烟气在所述出气口103处烟气参数(烟气温度、烟气气压力或烟气中NOX浓度)也可以作为烟气在脱硝区12的烟气参数。以下不再赘述。
如图2所示，所述第三温度传感器313布置于所述存储罐21用于检测所述存储罐21内脱硝剂的温度。
如图2所示，所述压力检测组件包括第一压力传感器321和第二压力传感器322。其中所述第一压力传感器321设置于所述第一进口101和所述柴油机5的排气口之间的管路上，所述第二压力传感器322布置在所述反应器1的出气口103处。
如图2所示，所述压差检测组件包括第一压差传感器341和第二压差传感器342。第一压差传感器341布置于所述颗粒物滤除区11的上下游，以检测所述颗粒物滤除区11的上下游压差。所述第二压差传感器342设置于所述反应器1的上下游，以检测所述反应器1的上下游压差。
如图2所示，所述NOX包括第一NOX传感器331和第二NOX传感器332。其中所述第一NOX传感器331设置于所述第一进口101和所述柴油机5的排气口之间的管路上。所述第二NOX传感器332设置于所述出气口103处。
如图2所示，所述流量检测组件包括流量传感器35，所述流量传感器35用于检测所述喷射单元2的脱硝剂的流量。例如，在具体实施时，所述流量传感器35设置于所述喷射管路22上。
具体地，所述检测单元3还包括液面传感器，用于获取所述存储罐21内脱硝剂的液面参数。
由于本发明所述反应器1的集成程度较高，所述检测单元3能采用较少的传感器实现对所述反应器1的运行参数以及所述喷射单元2内的脱硝剂的参数的检测。
如图2所示，所述控制单元4与所述检测单元3、所述喷射单元2以及所述柴油机5信号连接。所述控制单元4依据所述检测单元3监测并调整所述反应器1、所述喷射单元2以及所述柴油机5的运行参数。
所述控制单元4被配置至少可以用于：依据所述柴油机5的工况信息控制所述喷射单元2向所述脱硝区12提供脱硝剂的供给量；以及，依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息和所述工况信息，控制所述反应器1的第二进口102处的烟气流量。
如图2所示，所述控制单元4与所述柴油机5信号连接，能获取所述柴油机5的运行的工况信息。如前所述，所述工况信息至少包括柴油机的负荷信息。
所述控制单元4依据所述柴油机5的负荷信息，能计算出不同工况或不同负荷下柴油机5的NOX排放量，进而能确定对烟气脱硝所需要的脱硝剂的目标量。
如图2所示，所述控制单元4与所述喷射单元2的第二调节阀24连接。所述控制单元4依据所述目标量调整所述第二调节阀24，从而能控制所述喷射单元2提供给反应腔10的脱硝剂的量。
当船舶柴油机5负荷变化时，柴油机烟气中NOX原始排放浓度也发生变化。而在本发明所述烟气处理系统100中，所述控制单元4依据柴油机5的负荷信息，输出和柴油机烟气NOX排放量相适应的脱硝剂，从而能达到降低柴油机烟气NOX污染物排放的效果。如此设置，能保障对柴油机5的烟气中NOX污染物充分脱除，同时还可以防止造成过量的氨气逃逸。
如图2所示，所述控制单元4与检测单元3的各个传感器分别信号连接，以监测并调整所述反应器1以及喷射单元2的运行状况。
如图2所示，所述控制单元4分别与所述第一温度传感器311、第二温度传感器312、第一压力传感器321、第二压力传感器322、第一压差传感器341、第二压差传感器342、第一NOX传感器331以及第二NOX传感器332分别连接，以检测所述反应器1的运行参数，从而能检测所述反应器1的性能和工作状态。
如图2所示，所述控制单元4与所述第一压差传感器341和所述第二压差传感器342信号连接，以获取所述反应器1上下游压差以及所述颗粒物滤除区11上游压差。此时，所述控制单元4依据所述反应器1上下游压差和所述颗粒物滤除区11上下游的压差信息，判断所述是否需要启动所述DOC催化剂111再生所述DPF催化剂112。
具体地，所述控制单元4接受来自所述第一压差传感器341的所述颗粒物滤除区11上下游的压差信息，并可依据所述颗粒物滤除区11上下游的压差信息判断所述DPF催化剂112的碳载量。更进一步地，所述控制单元4依据所述DPF催化剂112的碳载量，可以判断是否启动再生所述DPF催化剂112。
在具体实施时，所述控制单元4可以以下方法进行判断是否启动再生所述DPF催化剂112：当所述DPF催化剂112的碳载量大于或等于预设碳载量时，则判断为再生所述DPF催化剂112；当所述DPF催化剂112的碳载量小于预设碳载量时，则判断为不启动所述DPF催化剂112再生。
在具体实施时，可以通过调整所述颗粒物滤除区11的烟气温度，以启动再生DPF催化剂112。例如，可以通过调整所述颗粒物滤除区11的烟气温度，以使所述颗粒物滤除区11的DOC催化剂111和DPF催化剂112达到活性温度区间，例如300℃-500℃，从而启动DPF催化剂112再生。
如图2所示，所述控制单元4与所述第一温度传感器311信号连接。如前所述，所述第一温度传感器311可以作为所述颗粒物滤除区11的烟气温度，因此所述控制单元4可以判断再生所述DPF催化剂112是否已经启动。当所述第一温度传感器311的温度达到所述活性温度区间时，则可判断为所述再生温度操作已经启动。
此外，所述控制单元4还可以基于所述第一温度传感器311和第二温度传感器312的烟气温度监测所述DOC催化剂111、DPF催化剂112、SCR催化剂121和ASC催化剂122的温度，从而实时检测所述反应器1的催化剂的工作状态和性能。
如图2所示，所述控制单元4还可以基于第二压差传感器342的监测的反应器1上下游压差，基于第一压差传感器341的监测的颗粒物滤除区11上下游压差。
如图2所示，所述控制单元4与第一压力传感器321和第二压力传感器322的信号连接，以监测所述反应器1上下游处的烟气压力。烟气压力以及烟气压差是反应器1对柴油机5背压影响的判定依据。
如图2所示，所述控制单元4与第一NOX传感器331和第二NOX传感器332分别信号连接，至少可以监测所述反应器1上下游处的烟气中的NOX浓度。
如图2所示，所述控制单元4与所述第一调节阀132分别信号连接，以调节所述第二进口102的烟气流量。
可见，很显然地，通过对所述反应器1上下游的烟气压力、烟气温度以及烟气中NOX的，所述控制单元4能获取所述反应器1的运行参数。也就是说，所述控制单元4还可以检测所述反应器1的运行参数。
如图2所示，所述控制单元4分别与第三温度传感器313、流量传感器35和液面传感器(附图中未标示)信号连接，以检测所述喷射单元2的中脱硝剂温度参数、流量参数以及液面参数。很显然地，所述控制单元4能监测喷射单元2的运行参数。
本发明所述烟气处理系统100集成程度高，能依据所述柴油机5的运行工况调整脱硝剂的供给量，从而能防止脱硝剂过量造成的脱硝的逸散的问题，以及二次污染的问题。此外，所述烟气处理系统100还能依据颗粒物滤除区11的上下游压差调整未经所述颗粒物滤除区11而直接进入脱硝区12的烟气量，从而能实时缓解反应器1压损过大而对柴油性5能造成的影响。最后，本发明所述烟气处理系统100，因其反应器1的集成程度且高尺寸较小等特点，使其检测单元3的所需传感器的数目减少。
本发明还提供一种烟气处理系统的控制方法，用于执行烟气处理的柴油机烟气和脱硝剂均被提供本发明所述反应器1中，所述控制方法包括以下步骤：获取柴油机5的工况信息，依据所述工况信息调整提供至所述反应器1的脱硝剂的供给量；以及，获取所述颗粒物滤除区11上下游的压差信息，依据所述颗粒物滤除区11上下游的压差信息和所述工况信息，调整所述反应器1的第二进口102的烟气流量。
进一步地，所述颗粒物滤除区11设有DPF催化剂112和DOC催化剂111，所述DOC催化剂111用于再生所述DPF催化剂112，所述烟气处理系统的控制方法还包括以下步骤：获取所述颗粒物滤除区11的烟气温度，依据所述颗粒物滤除区11上下游的烟气压差和所述颗粒物滤除区11的烟气温度控制再生所述DPF催化剂112。
具体地，预设温度取值范围为DPF催化剂112和DOC催化剂111的活性温度区间，例如300℃-500℃。也就是说，当所述颗粒物滤除区11的烟气温度处于所述DPF催化剂112和DOC催化剂111的预设温度活性温度区间时，启动再生所述DPF催化剂112。
在具体实施时，以以下方法控制再生所述DPF催化剂112：依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息判断是否启动再生所述DPF催化剂；以及，依据所述判断结果，调整柴油机负荷。
在依据所述颗粒物滤除区11上下游压差信息判断是否启动再生所述DPF催化剂112的步骤中：依据所述颗粒物滤除区11上下游的压差信息获取所述DPF催化剂112的碳载量；当所述DPF催化剂112碳载量大于或等于预设碳载量时，则判断为启动再生DPF催化剂112，否则，则判断为不启动再生DPF催化剂112。
具体地，当判断结果为启动再生DPF催化剂112时，则调整柴油机负荷，直至所述颗粒物滤除区11的烟气温度处于所述预设温度内。当判断为不启动再生所述DPF催化剂112时，则无需对柴油机负荷进行调整。本发明给出了通过调整柴油机负荷，调整烟气温度以再生DPF催化剂112的实施方式。在其它实施例中，也可以利用外部热源或换热装置，对调整所述颗粒物滤除区11的烟气温度。
本发明所述烟气处理系统的控制方法能依据柴油机5的负荷向反应器1提供与柴油机NOX适排放量相适应的脱硝剂，能实现柴油机烟气的NOX污染物脱除，同时防止造成过量的氨气逃逸能。本发明所述烟气处理系统的控制方法还能依据根据柴油机5的排放特性和DOC催化剂111及DPF催化剂112的工作状态进行烟气量调节，可以降低反应器1对柴油机5造成的排气背压。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种反应器，用于烟气处理，其特征在于：
所述反应器内设有流体连通的颗粒物滤除区和脱硝区；
所述反应器上设有第一进口和第二进口，其中所述第一进口与所述颗粒物滤除区流体连通，所述第二进口与所述脱硝区流体连通；
经所述第一进口进入的烟气依次流经所述颗粒物滤除区和所述脱硝区，经所述第二进口进入的烟气流经所述脱硝区。
2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器还包括旁通组件，所述旁通组件包括：
旁通管路，分别与所述第一进口与所述第二进口流体连接，用于将流入所述第一进口的烟气的部分引入所述第二进口；以及，
第一调节阀，设置于所述旁通管路上，用以调节经所述第二进口进入所述脱硝区的烟气流量。
3.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述颗粒物滤除区内设置DPF催化剂和DOC催化剂，其中，沿所述烟气流动方向，所述DOC催化剂设于所述DPF催化剂的上游，用以再生DPF催化剂。
4.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述脱硝区内设置SCR催化剂和ASC催化剂，其中，沿所述烟气流动方向，所述ASC催化剂位于所述SCR催化剂的下游以用于滤除烟气中的脱硝剂。
5.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器还设有喷射口，所述喷射口与所述脱硝区流体连通，用于向所述脱硝区提供脱硝剂。
6.如权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述反应器内还设有混合导流装置，所述混合导流装置沿所述烟气流动方向位于所述喷射口的下游。
7.一种烟气处理系统，其特征在于，所述烟气处理系统包括：
反应器，所述反应器为权利要求1至6中任一项所述的反应器；
喷射单元，用于向所述脱硝区提供脱硝剂；
检测单元，用于获取所述颗粒物滤除区上下游的压差信息和所述柴油机的工况信息；
控制单元，分别与所述检测单元、所述反应器和所述喷射单元信号连接，所述控制单元被配置为用于：
依据所述工况信息控制所述喷射单元向所述脱硝区提供脱硝剂；以及，
依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息和所述工况信息，控制所述反应器的第二进口处的烟气流量。
8.如权利要求7所述的烟气处理系统，其特征在于，所述颗粒物滤除区内设置DPF催化剂和用于再生所述DPF催化剂的DOC催化剂；
所述检测单元还用获取所述颗粒物滤除区的烟气温度，所述控制单元还用于依据所述颗粒物滤除区上下游的烟气压差、所述工况信息以及所述颗粒物滤除区的烟气温度控制再生所述DPF催化剂。
9.如权利要求7所述的烟气处理系统，其特征在于，所述检测单元包括：
第一压差传感器，用于获取所述颗粒物滤除区的上下游的烟气压差；以及，
第一温度传感器，用于获取所述颗粒物滤除区的烟气温度。
10.如权利要求9所述的烟气处理系统，其特征在于，所述检测单元还包括：
沿所述烟气流动方向，布置于所述反应器上下游的第二压差传感器；
沿所述烟气流动方向，布置于所述反应器上游的第一压力传感器和第一NOX传感器；
沿所述烟气流动方向，布置于所述反应器下游的第二温度传感器、第二压力传感器和第二NOX传感器；
其中，所述控制单元与上述每一所述传感器信号连接以用于对所述反应器的运行参数进行监测。
11.如权利要求7所述的烟气处理系统，其特征在于，所述喷射单元包括：
存储罐，用于存储反应剂；
喷射装置，设置于所述反应器内并与所述反应器流体连接；
喷射管路，用于流体连接所述喷射装置与所述存储罐；
喷射泵，设置于所述喷射管路上；以及，
第二调节阀，设置于所述喷射管路上并与所述控制单元信号连接；
其中，所述控制单元通过所述第二调节阀控制所述喷射单元内的脱硝剂供流量。
12.如权利要求11所述的烟气处理系统，其特征在于，所述检测单元包括用于获取脱硝剂液面参数的液面传感器、用于获取脱硝剂温度参数的第三温度传感器和用于获取所述喷射单元内脱硝剂的流量参数的流量传感器；
其中，所述控制单元分别与所述液面传感器、所述流量传感器和所述第三温度传感器信号连接，以监测所述脱硝剂的参数。
13.一种烟气处理系统的控制方法，其特征在于，用于执行烟气处理的柴油机烟气和脱硝剂均被提供至权利要求1至6中任一项所述的反应器中，所述控制方法包括以下步骤：
获取柴油机的工况信息，依据所述工况信息调整提供至所述反应器的脱硝剂的供给量；以及，
获取所述颗粒物滤除区上下游的压差信息，依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息和所述工况信息，调整所述反应器的第二进口的烟气流量。
14.如权利要求13所述的烟气处理系统的控制方法，其特征在于，所述颗粒物滤除区内设有DPF催化剂和DOC催化剂，所述DOC催化剂用于再生所述DPF催化剂，所述处理控制方法还包括以下步骤：
获取所述颗粒物滤除区的烟气温度，依据所述颗粒物滤除区上下游的烟气压差和所述颗粒物滤除区的烟气温度控制再生所述DPF催化剂。
15.如权利要求14所述的烟气处理系统的控制方法，其特征在于，当所述颗粒物滤除区达到预设温度时，再生所述DPF催化剂：
依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息判断是否启动再生所述DPF催化剂；以及，
依据所述判断结果，调整柴油机负荷。
16.如权利要求15所述的烟气处理系统的控制方法，其特征在于，在依据所述颗粒物滤除区上下游压差信息判断是否启动再生所述DPF催化剂的步骤中，
依据所述颗粒物滤除区上下游的压差信息获取所述DPF催化剂的碳载量；
当所述DPF催化剂的碳载量大于或等于预设碳载量时，则判断为启动再生所述DPF催化剂，否则，则判断为不启动再生所述DPF催化剂。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210507

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