CN113750790A - 一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置及方法，包括液氨储罐、氨气输送系统、废气集管和SCR反应器；根据SCR反应器设在涡轮增压器前后位置不同，氨气输送系统与SCR反应器连接不同；液氨储罐通过氨气输送系统与废气集管两端连接，向废气集管输送氨气；主机与废气集管连接，且将废气在废气集管内与氨气混合形成混合烟气；当SCR反应器设在涡轮增压器前端，废气集管与SCR反应器相连；当SCR反应器设在涡轮增压器后端，废气集管依次经涡轮增压器、烟气加热器与SCR反应器相连，再将混合烟气输送到SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物。本发明节省机舱布置空间，降低SCR反应系统复杂程度。

Description

一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置及方法
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置及方法。
背景技术
远洋船舶运输是世界交通运输业最重要的手段，但是随着世界经济贸易的快速增长，其排放污染问题也越来越严重。因此随着排放限制要求日益严格，船东不得不选择更绿色的能源，这就使得氨燃料作为一种无碳无硫的清洁燃料进入大众视野。氨燃料主机虽然实现了无碳无硫排放，但氮氧化物（NOx）排放依旧无法避免，因此尾气后处理设备依旧很必要；同时液氨燃料储罐大量挥发氨气的产生使得利用挥发氨气作为SCR反应还原剂成为可能。
为应对IMO对氮氧化物Tier III阶段排放限制，船上会增加一套SCR尾气后处理设备。传统的SCR系统利用尿素作为还原剂，配套有尿素储存、喷射、混合、吹扫等系统，将尿素在混合器内分解为氨气后与催化剂反应，将NOx分解为N2和水。但是这种方法不仅需要额外的配套系统，而且对机舱布置提出了更高的要求。因此，以上问题亟需解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置及方法，无需尿素存储系统、尿素喷射系统以及尿素分解混合管路，大大节省了机舱的布置空间，降低了SCR反应系统的复杂程度。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：本发明的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其创新点在于：包括液氨储罐、氨气输送系统、废气集管、主机、SCR反应器和涡轮增压器；所述液氨储罐的输出端与所述氨气输送系统的输入端相连接，且所述氨气输送系统的输出端与所述废气集管的两端相连接，并向废气集管输送氨气；所述主机与所述废气集管相连接，且将主机排放的废气在所述废气集管内与氨气均匀混合形成混合烟气；所述SCR反应器设置在涡轮增压器前端，且所述废气集管的输出端经SCR反应器与所述涡轮增压器相连接，并将混合烟气输送到SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物。
优选的，所述氨气输送系统包括氨气预热器、压缩机、氨气缓冲罐、流量调节阀和锅炉；所述液氨储罐的输出端通过氨气预热器的氨气侧与所述压缩机的输入端连接，并将液氨储罐内的挥发氨气加热升温后输送到压缩机内加压至6~8bar；所述压缩机的输出端与所述氨气缓冲罐的输入端相连接，并将加压后的氨气输送到氨气缓冲罐内；所述氨气缓冲罐的输出端通过流量调节阀分别与所述废气集管的两端相连接，并将加压后的氨气喷入到废气集管内与废气均匀混合；所述氨气缓冲罐与所述锅炉相连接，且所述锅炉自带气体消耗单元，并通过锅炉来消耗掉氨气缓冲罐内多余的氨气。
优选的，还包括氨气补充系统，且所述氨气补充系统包括液氨泵和液氨汽化器；在所述氨气补充系统中，所述液氨泵通过液氨汽化器的液氨侧与所述氨气缓冲罐的输入端相连接，并将泵出的液氨经液氨汽化器加热汽化后补充到氨气缓冲罐内。
优选的，还包括水乙二醇系统，且所述水乙二醇系统包括第一三通阀、水乙二醇泵、水乙二醇加热器和主机缸套水系统；所述主机缸套水系统还可采用锅炉蒸汽系统；所述主机缸套水系统的输出端与所述水乙二醇加热器的缸套水侧输入端密封连通，且所述水乙二醇加热器的缸套水侧输出端与所述主机缸套水系统的输入端密封连通，并形成循环回路，为水乙二醇加热器提供热量；所述氨气预热器的水乙二醇侧输出端与所述水乙二醇加热器的水乙二醇侧输入端密封连通，且所述水乙二醇加热器的水乙二醇侧输出端依次经水乙二醇泵、第一三通阀与所述液氨汽化器的水乙二醇侧输入端密封连通，所述液氨汽化器的水乙二醇侧输出端以及所述第一三通阀的第三端口分别与所述氨气预热器的水乙二醇侧输入端密封连通，并形成水乙二醇系统回路，将主机缸套水的热量分别传递给液氨汽化器和氨气预热器。
优选的，还包括压气机；所述压气机与所述SCR反应器相连接，并对SCR反应器进行吹灰作业；所述主机为氨燃料主机或燃油主机。
本发明的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置的排放方法，其创新点在于包括以下步骤：
步骤一：当氨气缓冲罐内氨气满足或多于SCR反应需求时，水乙二醇泵通过第一三通阀直接与氨气预热器连通，并为氨气预热器提供热量；
步骤二：然后液氨储罐内的挥发氨气通过氨气预热器加热升温后，再输送到压缩机内加压至6~8bar；
步骤三：加压后的氨气输送到氨气缓冲罐内，经流量调节阀控制喷入到废气集管内，并利用废气集管内高温紊流与废气均匀混合形成混合烟气；
步骤四：混合烟气输送到SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物；
步骤五：当氨气缓冲罐内氨气过多导致压力上升时，将多余氨气传输到锅炉烧掉，并重复上述步骤二至四；
步骤六：当氨气缓冲罐内氨气不够SCR反应需求时，水乙二醇泵通过第一三通阀直接与液氨汽化器连通，并分别为液氨汽化器和氨气预热器提供热量；
步骤七：然后液氨泵泵出液氨，经液氨汽化器加热汽化后补充到氨气缓冲罐内，再重复上述步骤二至五。
本发明的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其创新点在于：包括液氨储罐、氨气输送系统、废气集管、主机、烟气加热器、止流阀、SCR反应器和涡轮增压器；所述液氨储罐的输出端与所述氨气输送系统的输入端相连接，且所述氨气输送系统的输出端与所述废气集管的两端相连接，并向废气集管输送氨气；所述主机与所述废气集管相连接，且将排放的废气在所述废气集管内与氨气均匀混合形成混合烟气；所述SCR反应器设置在涡轮增压器后端，且所述废气集管的输出端依次经涡轮增压器、烟气加热器与所述SCR反应器相连接，混合烟气依次经涡轮增压器二次均匀混合、烟气加热器加热后，再进入SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物；所述氨气缓冲罐的输出端通过止流阀与所述烟气加热器相连接，并通过烟气加热器来烧掉氨气缓冲罐内多余的氨气。
优选的，所述氨气输送系统包括氨气预热器、压缩机、氨气缓冲罐、流量调节阀和锅炉；所述液氨储罐的输出端通过氨气预热器的氨气侧与所述压缩机的输入端连接，并将液氨储罐内的挥发氨气加热升温后输送到压缩机内加压至6~8bar；所述压缩机的输出端与所述氨气缓冲罐的输入端相连接，并将加压后的氨气输送到氨气缓冲罐内；所述氨气缓冲罐的输出端通过流量调节阀分别与所述废气集管的两端相连接，并将加压后的氨气喷入到废气集管内与废气均匀混合；所述氨气缓冲罐与所述锅炉相连接，且所述锅炉自带气体消耗单元，并通过锅炉来消耗掉氨气缓冲罐内多余的氨气；所述氨气缓冲罐通过止流阀与所述烟气加热器相连接，且所述烟气加热器能燃烧氨气加热烟气，也能通过烟气加热器来消耗掉氨气缓冲罐内多余的氨气。
优选的，还包括氨气补充系统，且所述氨气补充系统包括液氨泵和液氨汽化器；在所述氨气补充系统中，所述液氨泵通过液氨汽化器的液氨侧与所述氨气缓冲罐的输入端相连接，并将泵出的液氨经液氨汽化器加热汽化后补充到氨气缓冲罐内。
优选的，还包括水乙二醇系统，且所述水乙二醇系统包括第一三通阀、水乙二醇泵、水乙二醇加热器和主机缸套水系统；所述主机缸套水系统还可采用锅炉蒸汽系统；所述主机缸套水系统的输出端与所述水乙二醇加热器的缸套水侧输入端密封连通，且所述水乙二醇加热器的缸套水侧输出端与所述主机缸套水系统的输入端密封连通，并形成循环回路，为水乙二醇加热器提供热量；所述氨气预热器的水乙二醇侧输出端与所述水乙二醇加热器的水乙二醇侧输入端密封连通，且所述水乙二醇加热器的水乙二醇侧输出端依次经水乙二醇泵、第一三通阀与所述液氨汽化器的水乙二醇侧输入端密封连通，所述液氨汽化器的水乙二醇侧输出端以及所述第一三通阀的第三端口分别与所述氨气预热器的水乙二醇侧输入端密封连通，并形成水乙二醇系统回路，将主机缸套水的热量分别传递给液氨汽化器和氨气预热器。
优选的，还包括压气机和第二三通阀；所述压气机通过第二三通阀与所述烟气加热器相连接，并作为风机对烟气加热器进行通风作业；所述第二三通阀的第三端口与所述SCR反应器相连接，且通过压气机对SCR反应器进行吹灰作业；所述主机为氨燃料主机或燃油主机。
本发明的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置的排放方法，其创新点在于包括以下步骤：
步骤一：当氨气缓冲罐内氨气满足或多于SCR反应需求时，水乙二醇泵通过第一三通阀直接与氨气预热器连通，并为氨气预热器提供热量；
步骤二：然后液氨储罐内的挥发氨气通过氨气预热器加热升温后，再输送到压缩机内加压至6~8bar；
步骤三：加压后的氨气储存在氨气缓冲罐中，经流量调节阀控制喷入到废气集管内的量，并利用废气集管内高温紊流与废气均匀混合形成混合烟气；
步骤四：混合烟气依次经涡轮增压器二次均匀混合、烟气加热器加热后，再进入SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物；
步骤五：当氨气缓冲罐内氨气过多导致压力上升时，优先将多余氨气传输到烟气加热器烧掉，然后再将多余氨气传输到锅炉烧掉，并重复上述步骤二至四；
步骤六：当氨气缓冲罐内氨气不够SCR反应需求时，水乙二醇泵通过第一三通阀直接与液氨汽化器连通，并分别为液氨汽化器和氨气预热器提供热量；
步骤七：然后液氨泵泵出液氨，经液氨汽化器加热汽化后补充到氨气缓冲罐内，再重复上述步骤二至五。
本发明的有益效果：
（1）本发明无需尿素存储系统、尿素喷射系统以及尿素分解混合管路，大大节省了机舱的布置空间，降低了SCR反应系统的复杂程度；
（2）本发明有效利用液氨储罐挥发的氨气优先作为SCR反应系统的还原剂，从废气集管两头喷入，利用废气集管的自身高温和气流加热，将氨气喷入其中，无需烟气混合器，便可均匀加热混合；
（3）本发明中氨气不会对废气集管产生腐蚀，安全性高；
（4）本发明因SCR反应器布置在涡轮增压器后端时会出现反应温度低的情况，可燃烧氨气的烟气加热器作为多余氨气燃烧装置优先使用，进一步提高了SCR脱硝效率，避免了若氨气缓冲罐内挥发氨气过多导致压力上升的危险。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中SCR反应器在涡轮增压器前端的整体结构示意图。
图2为本发明中SCR反应器在涡轮增压器后端的整体结构示意图。
其中，1-液氨储罐；2-液氨泵；3-氨气预热器；4-压缩机；5-氨气缓冲罐；6-流量调节阀；7-废气集管；8-主机；9-涡轮增压器；10-烟气加热器；11-SCR反应器；12-压气机；13-第二三通阀；14-止流阀；15-液氨汽化器；16-第一三通阀；17-水乙二醇泵；18-水乙二醇加热器；19-主机缸套水系统；20-锅炉。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，根据SCR反应器11布置在涡轮增压器9前后位置的不同，氨气输送系统与SCR反应器11连接也不同。另外，根据SCR反应器11布置在涡轮增压器9前后来选择烟气加热器10，若SCR反应器11布置在涡轮增压器9的前端则无需烟气加热器10，若SCR反应器11布置在涡轮增压器9的后端则需要烟气加热器10。
本发明当SCR反应器11设置在涡轮增压器9前端时，包括液氨储罐1、氨气输送系统、废气集管7、主机8、SCR反应器11和涡轮增压器9；如图1所示，液氨储罐1的输出端与氨气输送系统的输入端相连接，且氨气输送系统的输出端与废气集管7的两端相连接，并向废气集管7输送氨气；主机8为氨燃料主机8或燃油主机8，且与废气集管7相连接，并将主机排放的废气在废气集管7内与氨气均匀混合形成混合烟气，废气集管7的输出端经SCR反应器11与涡轮增压器9相连接，且将混合烟气输送到SCR反应器11内反应，脱除废气中的氮氧化物。
本发明中氨气输送系统包括氨气预热器3、压缩机4、氨气缓冲罐5、流量调节阀6和锅炉20；如图1所示，液氨储罐1的输出端通过氨气预热器3的氨气侧与压缩机4的输入端连接，并将液氨储罐1内的挥发氨气加热升温后输送到压缩机4内加压至6~8bar；压缩机4的输出端与氨气缓冲罐5的输入端相连接，并将加压后的氨气输送到氨气缓冲罐5内；氨气缓冲罐5的输出端通过流量调节阀6分别与废气集管7的两端相连接，并将加压后的氨气喷入到废气集管7内与废气均匀混合，氨气的量相比于废气集管7中废气量很小，所以无需加热；氨气缓冲罐5与锅炉20相连接，且锅炉20自带气体消耗单元，并通过锅炉20来消耗掉氨气缓冲罐5内多余的氨气；其中，通过设置流量调节阀6，便于在合理范围内控制氨气喷射量，从而避免氨逃逸超标。
本发明中氨气补充系统包括液氨泵2和液氨汽化器15；如图1所示，在氨气补充系统中，液氨泵2通过液氨汽化器15的液氨侧与氨气缓冲罐5的输入端相连接，并将泵出的液氨经液氨汽化器15加热汽化后补充到氨气缓冲罐5内。
本发明中水乙二醇系统包括第一三通阀16、水乙二醇泵17、水乙二醇加热器18和主机缸套水系统19；如图1所示，主机缸套水系统19的输出端与水乙二醇加热器18的缸套水侧输入端密封连通，且水乙二醇加热器18的缸套水侧输出端与主机缸套水系统19的输入端密封连通，并形成循环回路，为水乙二醇加热器18提供热量；氨气预热器3的水乙二醇侧输出端与水乙二醇加热器18的水乙二醇侧输入端密封连通，且水乙二醇加热器18的水乙二醇侧输出端依次经水乙二醇泵17、第一三通阀16与液氨汽化器15的水乙二醇侧输入端密封连通，液氨汽化器15的水乙二醇侧输出端以及第一三通阀16的第三端口分别与氨气预热器3的水乙二醇侧输入端密封连通，并形成水乙二醇系统，将主机缸套水的热量分别传递给液氨汽化器15和氨气预热器3；其中，主机缸套水系统19还可采用锅炉蒸汽系统，而水乙二醇作为传热介质有着耐低温、挥发少和安全性高等优良特性，通过设置水乙二醇系统，减少了低温液氨（-33℃）对本装置的损害。
如图1所示，压气机12与SCR反应器11相连接，并对SCR反应器11进行吹灰作业。
本发明的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置的排放方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：当氨气缓冲罐5内氨气满足或多于SCR反应需求时，只需要利用氨气缓冲罐5内的挥发氨气作为SCR反应的还原剂，此时，水乙二醇泵17通过第一三通阀16直接与氨气预热器3连通，并为氨气预热器3提供热量，从而节省了液氨汽化器15所需的热量。
步骤二：然后液氨储罐1内的挥发氨气通过氨气预热器3加热升温后，再输送到压缩机4内加压至6~8bar。
步骤三：加压后的氨气输送到氨气缓冲罐5内，经流量调节阀6控制喷入到废气集管7内，并利用废气集管7内高温紊流与废气均匀混合形成混合烟气；
在上述步骤中，氨气无需压缩气进行均匀雾化，可利用自身压力（6-8bar）喷入废气集管7内，从而减少了压缩空气的使用量。
步骤四：混合烟气输送到SCR反应器11内反应，脱除废气中的氮氧化物。
步骤五：当氨气缓冲罐5内氨气过多导致压力上升时，将多余氨气传输到锅炉20烧掉，并重复上述步骤二至四；
在上述步骤中，通过将氨气缓冲罐5内的多余氨气消耗掉，避免了氨气缓冲罐5过高产生结构性损伤。
步骤六：当氨气缓冲罐5内氨气不够SCR反应需求时，水乙二醇泵17通过第一三通阀16直接与液氨汽化器15连通，并分别为液氨汽化器15和氨气预热器3提供热量。
步骤七：然后液压泵泵出液氨，经液氨汽化器15加热汽化后补充到氨气缓冲罐5内，再重复上述步骤二至五。
本发明当SCR反应器11设置在涡轮增压器9后端时，包括液氨储罐1、氨气输送系统、废气集管7、主机8、烟气加热器10、止流阀14、SCR反应器11和涡轮增压器9；如图2所示，液氨储罐1的输出端与氨气输送系统的输入端相连接，且氨气输送系统的输出端与废气集管7的两端相连接，并向废气集管7输送氨气；主机8与废气集管7相连接，且将排放的废气在废气集管7内与氨气均匀混合形成混合烟气，废气集管7的输出端依次经涡轮增压器9、烟气加热器10与SCR反应器11相连接，且混合烟气依次经涡轮增压器9二次均匀混合、烟气加热器10加热后，再进入SCR反应器11内反应，脱除废气中的氮氧化物；氨气缓冲罐5的输出端通过止流阀14与烟气加热器10相连接，并通过烟气加热器10来烧掉氨气缓冲罐5内多余的氨气；其中，主机8为氨燃料主机8或燃油主机8。本发明中烟气加热器10使用燃油点火，承担着催化剂再生以及保证催化剂反应温度的作用，但在催化剂合理的反应温度区间内，反应温度越高，催化效率越好；烟气加热器10不仅可以优先燃烧掉氨气缓冲罐5内的多余氨气，减少了燃油消耗，同时还加热废气温度，从而提高了反应效率。
本发明中氨气输送系统包括氨气预热器3、压缩机4、氨气缓冲罐5、流量调节阀6和锅炉20；如图2所示，液氨储罐1的输出端通过氨气预热器3的氨气侧与压缩机4的输入端连接，并将液氨储罐1内的挥发氨气加热升温后输送到压缩机4内加压至6~8bar；压缩机4的输出端与氨气缓冲罐5的输入端相连接，并将加压后的氨气输送到氨气缓冲罐5内；氨气缓冲罐5的输出端通过流量调节阀6分别与废气集管7的两端相连接，并将加压后的氨气喷入到废气集管7内与废气均匀混合；氨气缓冲罐5与锅炉20相连接，且锅炉20自带气体消耗单元，并通过锅炉20来消耗掉氨气缓冲罐5内多余的氨气；其中，通过设置流量调节阀6，便于在合理范围内控制氨气喷射量，从而避免氨逃逸超标。本发明中氨气缓冲罐5通过止流阀14与烟气加热器10相连接，且烟气加热器10能燃烧氨气加热烟气，也能通过烟气加热器10来消耗掉氨气缓冲罐5内多余的氨气。
本发明中氨气补充系统包括液氨泵2和液氨汽化器15；如图2所示，在氨气补充系统中，液氨泵2通过液氨汽化器15的液氨侧与氨气缓冲罐5的输入端相连接，并将泵出的液氨经液氨汽化器15加热汽化后补充到氨气缓冲罐5内。
本发明中水乙二醇系统包括第一三通阀16、水乙二醇泵17、水乙二醇加热器18和主机缸套水系统19；如图2所示，主机缸套水系统19的输出端与水乙二醇加热器18的缸套水侧输入端密封连通，且水乙二醇加热器18的缸套水侧输出端与主机缸套水系统19的输入端密封连通，并形成循环回路，为水乙二醇加热器18提供热量；氨气预热器3的水乙二醇侧输出端与水乙二醇加热器18的水乙二醇侧输入端密封连通，且水乙二醇加热器18的水乙二醇侧输出端依次经水乙二醇泵17、第一三通阀16与液氨汽化器15的水乙二醇侧输入端密封连通，液氨汽化器15的水乙二醇侧输出端以及第一三通阀16的第三端口分别与氨气预热器3的水乙二醇侧输入端密封连通，并形成水乙二醇系统，将主机缸套水的热量分别传递给液氨汽化器15和氨气预热器3；其中，主机缸套水系统19还可采用锅炉20蒸汽系统，而水乙二醇作为传热介质有着耐低温、挥发少和安全性高等优良特性，通过设置水乙二醇系统，减少了低温液氨（-33℃）对本装置的损害。
如图2所示，压气机12通过第二三通阀13与烟气加热器10相连接，并作为风机对烟气加热器10进行通风作业；第二三通阀13的第三端口与SCR反应器11相连接，且通过压气机12对SCR反应器11进行吹灰作业。
本发明的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置的排放方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤一：当氨气缓冲罐5内氨气满足或多于SCR反应需求时，只需要利用氨气缓冲罐5内的挥发氨气作为SCR反应的还原剂，此时，水乙二醇泵17通过第一三通阀16直接与氨气预热器3连通，并为氨气预热器3提供热量，从而节省了液氨汽化器15所需的热量。
步骤二：然后液氨储罐1内的挥发氨气通过氨气预热器3加热升温后，再输送到压缩机4内加压至6~8bar。
步骤三：加压后的氨气输送到氨气缓冲罐5内，经流量调节阀6控制喷入到废气集管7内，并利用废气集管7内高温紊流与废气均匀混合形成混合烟气；
在上述步骤中，氨气无需压缩气进行均匀雾化，可利用自身压力（6-8bar）喷入废气集管7内，从而减少了压缩空气的使用量。
步骤四：混合烟气依次经涡轮增压器9二次均匀混合、烟气加热器10加热后，再进入SCR反应器11内反应，脱除废气中的氮氧化物；
在上述步骤中，当SCR反应器11布置在涡轮增压器9的后端时，可以利用涡轮增压器9超高转速进行第二次均匀混合，同时氨气没有尿素的腐蚀性，不必担心对废气集管7和涡轮增压器9产生腐蚀。
步骤五：当氨气缓冲罐5内氨气过多导致压力上升时，优先将多余氨气传输到烟气加热器10烧掉，提高SCR反应温度；然后再将多余氨气传输到锅炉20烧掉，并重复上述步骤二至四；
在上述步骤中，通过将氨气缓冲罐5内的多余氨气消耗掉，避免了氨气缓冲罐5过高产生结构性损伤。
步骤六：当氨气缓冲罐5内氨气不够SCR反应需求时，水乙二醇泵17通过第一三通阀16直接与液氨汽化器15连通，并分别为液氨汽化器15和氨气预热器3提供热量。
步骤七：然后液压泵泵出液氨，经液氨汽化器15加热汽化后补充到氨气缓冲罐5内，再重复上述步骤二至五。
本发明的有益效果：
（1）本发明无需尿素存储系统、尿素喷射系统以及尿素分解混合管路，大大节省了机舱的布置空间，降低了SCR反应系统的复杂程度；
（2）本发明有效利用液氨储罐1挥发的氨气优先作为SCR反应系统的还原剂，从废气集管7两头喷入，利用废气集管7的自身高温和气流加热，将氨气喷入其中，无需烟气混合器，便可均匀加热混合；
（3）本发明中氨气不会对废气集管7产生腐蚀，安全性高；
（4）本发明因SCR反应器11布置在涡轮增压器9后端时会出现反应温度低的情况，可燃烧氨气的烟气加热器10作为多余氨气燃烧装置优先使用，进一步提高了SCR脱硝效率，避免了若氨气缓冲罐5内挥发氨气过多导致压力上升的危险。
上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (12)

1.一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：包括液氨储罐、氨气输送系统、废气集管、主机、SCR反应器和涡轮增压器；所述液氨储罐的输出端与所述氨气输送系统的输入端相连接，且所述氨气输送系统的输出端与所述废气集管的两端相连接，并向废气集管输送氨气；所述主机与所述废气集管相连接，且将主机排放的废气在所述废气集管内与氨气均匀混合形成混合烟气；所述SCR反应器设置在涡轮增压器前端，且所述废气集管的输出端经SCR反应器与所述涡轮增压器相连接，并将混合烟气输送到SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：所述氨气输送系统包括氨气预热器、压缩机、氨气缓冲罐、流量调节阀和锅炉；所述液氨储罐的输出端通过氨气预热器的氨气侧与所述压缩机的输入端连接，并将液氨储罐内的挥发氨气加热升温后输送到压缩机内加压至6~8bar；所述压缩机的输出端与所述氨气缓冲罐的输入端相连接，并将加压后的氨气输送到氨气缓冲罐内；所述氨气缓冲罐的输出端通过流量调节阀分别与所述废气集管的两端相连接，并将加压后的氨气喷入到废气集管内与废气均匀混合；所述氨气缓冲罐与所述锅炉相连接，且所述锅炉自带气体消耗单元，并通过锅炉来消耗掉氨气缓冲罐内多余的氨气。
3.根据权利要求2所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：还包括氨气补充系统，且所述氨气补充系统包括液氨泵和液氨汽化器；在所述氨气补充系统中，所述液氨泵通过液氨汽化器的液氨侧与所述氨气缓冲罐的输入端相连接，并将泵出的液氨经液氨汽化器加热汽化后补充到氨气缓冲罐内。
4.根据权利要求3所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：还包括水乙二醇系统，且所述水乙二醇系统包括第一三通阀、水乙二醇泵、水乙二醇加热器和主机缸套水系统；所述主机缸套水系统还可采用锅炉蒸汽系统；所述主机缸套水系统的输出端与所述水乙二醇加热器的缸套水侧输入端密封连通，且所述水乙二醇加热器的缸套水侧输出端与所述主机缸套水系统的输入端密封连通，并形成循环回路，为水乙二醇加热器提供热量；所述氨气预热器的水乙二醇侧输出端与所述水乙二醇加热器的水乙二醇侧输入端密封连通，且所述水乙二醇加热器的水乙二醇侧输出端依次经水乙二醇泵、第一三通阀与所述液氨汽化器的水乙二醇侧输入端密封连通，所述液氨汽化器的水乙二醇侧输出端以及所述第一三通阀的第三端口分别与所述氨气预热器的水乙二醇侧输入端密封连通，并形成水乙二醇系统回路，将主机缸套水的热量分别传递给液氨汽化器和氨气预热器。
5.根据权利要求1所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：还包括压气机；所述压气机与所述SCR反应器相连接，并对SCR反应器进行吹灰作业；所述主机为氨燃料主机或燃油主机。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置的排放方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：当氨气缓冲罐内氨气满足或多于SCR反应需求时，水乙二醇泵通过第一三通阀直接与氨气预热器连通，并为氨气预热器提供热量；
步骤二：然后液氨储罐内的挥发氨气通过氨气预热器加热升温后，再输送到压缩机内加压至6~8bar；
步骤三：加压后的氨气输送到氨气缓冲罐内，经流量调节阀控制喷入到废气集管内，并利用废气集管内高温紊流与废气均匀混合形成混合烟气；
步骤四：混合烟气输送到SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物；
步骤五：当氨气缓冲罐内氨气过多导致压力上升时，将多余氨气传输到锅炉烧掉，并重复上述步骤二至四；
步骤六：当氨气缓冲罐内氨气不够SCR反应需求时，水乙二醇泵通过第一三通阀直接与液氨汽化器连通，并分别为液氨汽化器和氨气预热器提供热量；
步骤七：然后液氨泵泵出液氨，经液氨汽化器加热汽化后补充到氨气缓冲罐内，再重复上述步骤二至五。
7.一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：包括液氨储罐、氨气输送系统、废气集管、主机、烟气加热器、止流阀、SCR反应器和涡轮增压器；所述液氨储罐的输出端与所述氨气输送系统的输入端相连接，且所述氨气输送系统的输出端与所述废气集管的两端相连接，并向废气集管输送氨气；所述主机与所述废气集管相连接，且将排放的废气在所述废气集管内与氨气均匀混合形成混合烟气；所述SCR反应器设置在涡轮增压器后端，且所述废气集管的输出端依次经涡轮增压器、烟气加热器与所述SCR反应器相连接，混合烟气依次经涡轮增压器二次均匀混合、烟气加热器加热后，再进入SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物；所述氨气缓冲罐的输出端通过止流阀与所述烟气加热器相连接，并通过烟气加热器来烧掉氨气缓冲罐内多余的氨气。
8.根据权利要求7所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：所述氨气输送系统包括氨气预热器、压缩机、氨气缓冲罐、流量调节阀和锅炉；所述液氨储罐的输出端通过氨气预热器的氨气侧与所述压缩机的输入端连接，并将液氨储罐内的挥发氨气加热升温后输送到压缩机内加压至6~8bar；所述压缩机的输出端与所述氨气缓冲罐的输入端相连接，并将加压后的氨气输送到氨气缓冲罐内；所述氨气缓冲罐的输出端通过流量调节阀分别与所述废气集管的两端相连接，并将加压后的氨气喷入到废气集管内与废气均匀混合；所述氨气缓冲罐与所述锅炉相连接，且所述锅炉自带气体消耗单元，并通过锅炉来消耗掉氨气缓冲罐内多余的氨气；所述氨气缓冲罐通过止流阀与所述烟气加热器相连接，且所述烟气加热器能燃烧氨气加热烟气，也能通过烟气加热器来消耗掉氨气缓冲罐内多余的氨气。
9.根据权利要求8所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：还包括氨气补充系统，且所述氨气补充系统包括液氨泵和液氨汽化器；在所述氨气补充系统中，所述液氨泵通过液氨汽化器的液氨侧与所述氨气缓冲罐的输入端相连接，并将泵出的液氨经液氨汽化器加热汽化后补充到氨气缓冲罐内。
10.根据权利要求8所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：还包括水乙二醇系统，且所述水乙二醇系统包括第一三通阀、水乙二醇泵、水乙二醇加热器和主机缸套水系统；所述主机缸套水系统还可采用锅炉蒸汽系统；所述主机缸套水系统的输出端与所述水乙二醇加热器的缸套水侧输入端密封连通，且所述水乙二醇加热器的缸套水侧输出端与所述主机缸套水系统的输入端密封连通，并形成循环回路，为水乙二醇加热器提供热量；所述氨气预热器的水乙二醇侧输出端与所述水乙二醇加热器的水乙二醇侧输入端密封连通，且所述水乙二醇加热器的水乙二醇侧输出端依次经水乙二醇泵、第一三通阀与所述液氨汽化器的水乙二醇侧输入端密封连通，所述液氨汽化器的水乙二醇侧输出端以及所述第一三通阀的第三端口分别与所述氨气预热器的水乙二醇侧输入端密封连通，并形成水乙二醇系统回路，将主机缸套水的热量分别传递给液氨汽化器和氨气预热器。
11.根据权利要求7所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置，其特征在于：还包括压气机和第二三通阀；所述压气机通过第二三通阀与所述烟气加热器相连接，并作为风机对烟气加热器进行通风作业；所述第二三通阀的第三端口与所述SCR反应器相连接，且通过压气机对SCR反应器进行吹灰作业；所述主机为氨燃料主机或燃油主机。
12.根据权利要求7~11任意一项所述的一种利用挥发氨气脱除船舶氮氧化物的排放装置的排放方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：当氨气缓冲罐内氨气满足或多于SCR反应需求时，水乙二醇泵通过第一三通阀直接与氨气预热器连通，并为氨气预热器提供热量；
步骤二：然后液氨储罐内的挥发氨气通过氨气预热器加热升温后，再输送到压缩机内加压至6~8bar；
步骤三：加压后的氨气储存在氨气缓冲罐中，经流量调节阀控制喷入到废气集管内的量，并利用废气集管内高温紊流与废气均匀混合形成混合烟气；
步骤四：混合烟气依次经涡轮增压器二次均匀混合、烟气加热器加热后，再进入SCR反应器内反应，脱除废气中的氮氧化物；
步骤五：当氨气缓冲罐内氨气过多导致压力上升时，优先将多余氨气传输到烟气加热器烧掉，然后再将多余氨气传输到锅炉烧掉，并重复上述步骤二至四；
步骤六：当氨气缓冲罐内氨气不够SCR反应需求时，水乙二醇泵通过第一三通阀直接与液氨汽化器连通，并分别为液氨汽化器和氨气预热器提供热量；
步骤七：然后液氨泵泵出液氨，经液氨汽化器加热汽化后补充到氨气缓冲罐内，再重复上述步骤二至五。
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