CN205172697U - 船用柴油机nox减排装置scr系统反应器的启动加热装置 - Google Patents

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程琪
刘博�
桂勇
张宇
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Abstract

一种船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，包括气缸体、废气排出管道、SCR系统反应器、电加热装置和涡轮增压器，其中，气缸体与废气排出管道连接，该废气排出管道通过进气混合管道与SCR系统反应器的进气端连接，该SCR系统反应器中放置有催化剂，该进气混合管道内设置有还原剂喷射装置，电加热装置安装在SCR系统反应器上并能够对催化剂进行加热，SCR系统反应器的出气端通过排气管道与涡轮增压器的进口端相连，该涡轮增压器的出口端通过管路与气缸体连接。本实用新型能够实现废气预热及电加热预热两种工作模式或两种模式联合使用，能够对催化剂层快速加热，满足SCR系统反应器正常工作的需要，达到船用柴油机NOX减排的法定要求。

Description

船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置
技术领域：
本实用新型涉及船用柴油机NOX减排装置，特别涉及一种用于船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，属于环保技术领域。
背景技术：
IMO明确规定，2016年起船用柴油机需严格执行TIERIII的排放法规，因而NOX在ECA区域(排放控制区域)的排放量必须进行控制。
应用选择性催化还原(SCR)技术降低柴油机烟气中的氮氧化物排放是一种有效的技术策略，因此其应用越来越广泛。SCR技术的主要原理是，在富氧条件下利用尿素通过热解水解生成的氨气做为还原剂，与氮氧化物在催化剂作用下发生催化还原反应，将氮氧化物转变为氮气和水。催化剂做为SCR系统的重要组成部分通常将集中布置在SCR系统反应装置内。SCR系统催化剂通常选用钒系催化剂，其具有一定的活性温度，在适宜的温度下，钒系催化剂才能够发生效应使SCR系统工作，因此在SCR系统启动前必须保证催化剂处于适宜的温度下，所以SCR系统反应器启动前的预热过程是必要的。
现在对SCR系统反应器进行启动预热的主要方式是，将柴油机气缸排出的具有一定温度的废气引入SCR系统反应器对催化剂进行加热。这种方法虽然在预热催化剂的同时不需要消耗其他额外的能源，但是，1)柴油机废气的温度不稳定，有时不能达到催化剂工作的活性温度，无法满足催化剂预热的要求；2)在柴油机不工作和启动的初期，废气在短时间内无法加热催化剂到需要的活性温度，例如，当船舶在ECA区域内进行冷机启动时，受排放要求限制就无法采用柴油机排出的废气进行催化剂预热。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于，克服现有SCR系统反应器启动加热装置的不足，提供一种船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，能够适应各种柴油机工况，在短时间内对SCR反应器催化剂层快速加热，达到并维持催化剂的工作温度，为SCR系统提供启动保障。满足SCR系统反应器正常工作的需要，实现船用柴油机的NOX减排效果。
本实用新型的技术方案如下：
一种船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，包括气缸体、废气排出管道和SCR系统反应器，所述气缸体与所述废气排出管道连接，该废气排出管道通过进气混合管道与所述SCR系统反应器的进气端连接，该SCR系统反应器中放置有催化剂，该进气混合管道内设置有还原剂喷射装置，其特征在于：所述启动加热装置还包括有电加热装置和涡轮增压器，所述电加热装置安装在所述SCR系统反应器上并能够对所述催化剂进行加热；所述SCR系统反应器的出气端通过排气管道与所述涡轮增压器的进口端相连，该涡轮增压器的出口端通过管路与所述气缸体连接。
作为进一步改进，在所述涡轮增压器的出口端与所述气缸体之间的管路中设置有中冷器。
作为进一步改进，所述的废气排出管道通过管路连接所述涡轮增压器的进口端，该管路中设置有启动控制阀。
作为进一步改进，在所述废气排出管道与所述SCR系统反应器的进气端之间的进气混合管道中设置有废气流入量控制阀，在所述SCR系统反应器的出气端与所述涡轮增压器的进口端之间的排气管道中设置有废气流出量控制阀。
作为进一步改进，在所述进气混合管道的前端设置有用以检测废气温度的温度传感器。
作为进一步改进，所述的启动加热装置还包括有中央控制单元，该中央控制单元分别与所述电加热装置和温度传感器相连接，并且根据废气的温度参数控制柴油机SCR系统的工作，决定采用废气预热模式、电加热预热模式或者两种模式共同进行所述SCR系统反应器的预热。
本实用新型的有益技术效果如下：
本实用新型所述船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置具有废气预热及电加热预热两种工作模式，在柴油机的不同运行条件下能够选用不同模式或两种模式联合使用，在具备废气加热的条件下优先使用废气预热模式，以最大程度地降低附加能源的消耗，当不满足废气加热的条件时，采用电加热预热模式，以减少预热过程时间，提供快速的SCR系统反应器催化剂层的启动预热，从而保证船用柴油机NOX减排装置SCR系统的正常工作。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不能因此而限制本实用新型所要求保护的范围。
请参阅图1，图示船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置包括气缸体2、废气排出管道3、中冷器4、电加热装置16、涡轮增压器、SCR系统反应器15和中央控制单元。
所述气缸体2安装在机架1上，并且与柴油机的所述废气排出管道3连接。所述SCR系统反应器15连接于所述废气排出管道3与所述涡轮增压器的进口端5之间。
所述废气排出管道3通过进气混合管道9与所述SCR系统反应器15的进气端连接，该SCR系统反应器15中放置有催化剂14，该催化剂14选用钒系催化剂，在所述SCR系统反应器15启动前，催化剂14需有合适的温度来满足系统的工作要求。
在所述进气混合管道9中设置有还原剂喷射装置8。在靠近柴油机废气排出管道3的进气混合管道9中还设有废气流入量控制阀7，它可以控制柴油机的废气是否排入到SCR系统，并可以改变开度以调整通入SCR系统的废气量，即可以改变用于预热所述SCR系统反应器15中催化剂14的废气量。在所述进气混合管道9的前端设置有用以检测废气温度的温度传感器(图中未示出)。
所述SCR系统反应器15的出气端通过排气管道17与所述涡轮增压器的进口端5相连。在该排气管道17中设置有废气流出量控制阀12，并在该处形成一个三通管道。所述废气流出量控制阀12能够控制SCR系统流出的流量，即可控制废气留在所述SCR系统反应器15内的时间，从而控制采用废气预热模式加热的过程。
所述的废气排出管道3通过管路11连接所述涡轮增压器的进口端5，该管路11中设置有启动控制阀10。所述启动控制阀10控制柴油机是否开启SCR系统，并且控制直通入涡轮增压器的流量以及通过SCR系统的流量。
所述涡轮增压器的出口端6通过管路13与所述气缸体2连接，所述中冷器4设置在该管路13中。
所述电加热装置16安装在所述SCR系统反应器15上，并且能够对所述催化剂14进行加热。该电加热装置16主要包括：高效电热阻、电加热控制系统元件、电子式温控器等。
所述中央控制单元(图中未示出)进一步提高了船用柴油机NOX减排装置降低氮氧化物排出的效率，其分别与所述电加热装置16和温度传感器相连接，并且根据废气的温度参数控制柴油机SCR系统的工作，决定采用废气预热模式、电加热预热模式或者两种模式共同进行所述SCR系统反应器15的预热。
本实用新型的启动预热方式主要有以下两种模式：废气预热模式及电加热预热模式，在不同运行条件下选用不同模式或两种模式联合使用。其应用过程如下：
当船舶由非排放控制区域行驶进入排放控制区域而柴油机处于工作状态时，SCR系统启动采取废气预热模式。具体过程是，根据中央控制单元预估的预热时间制定控制策略，开启废气流入量控制阀7及废气流出量控制阀12至一定开度，关闭启动控制阀10，柴油机排出的一定温度的废气通入SCR系统反应器15，开始进行催化剂14预热过程，使SCR系统反应器15达到工作条件，当船舶驶入排放控制区域时，SCR系统迅速工作而使柴油机排放满足要求。在上述废气预热模式运行过程中，有时因柴油机排出的废气无法满足催化剂14工作的活性温度，所述温度传感器会检测到柴油机的排气温度不够高，因此单一预热方法无法满足要求，这时中央控制单元可通过启动电加热装置16，进入电加热预热模式实现辅助加热功能。
当船舶行驶在排放控制区域内而船舶柴油机要进行冷机启动时，因受排放要求限制无法采用废气预热模式，这时在柴油机冷机启动前应通过电加热装置16进行快速加热，使催化剂14工作温度达到标准，即采用高效的电加热预热模式。
以上描述了本实用新型的结构和基本原理、主要特征、具体实施方式和优点。本行业的技术人员应该了解，在不脱离本实用新型精神和内容范围的前提下，其结构组成还会有各种等效的变化和改进，该变化和改进都应落入本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，包括气缸体、废气排出管道和SCR系统反应器，所述气缸体与所述废气排出管道连接，该废气排出管道通过进气混合管道与所述SCR系统反应器的进气端连接，该SCR系统反应器中放置有催化剂，该进气混合管道内设置有还原剂喷射装置，其特征在于：所述启动加热装置还包括有电加热装置和涡轮增压器，所述电加热装置安装在所述SCR系统反应器上并能够对所述催化剂进行加热；所述SCR系统反应器的出气端通过排气管道与所述涡轮增压器的进口端相连，该涡轮增压器的出口端通过管路与所述气缸体连接。
2.根据权利要求1所述的船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，其特征在于：在所述涡轮增压器的出口端与所述气缸体之间的管路中设置有中冷器。
3.根据权利要求1所述的船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，其特征在于：所述的废气排出管道通过管路连接所述涡轮增压器的进口端，该管路中设置有启动控制阀。
4.根据权利要求1所述的船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，其特征在于：在所述废气排出管道与所述SCR系统反应器的进气端之间的进气混合管道中设置有废气流入量控制阀，在所述SCR系统反应器的出气端与所述涡轮增压器的进口端之间的排气管道中设置有废气流出量控制阀。
5.根据权利要求1所述的船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，其特征在于：在所述进气混合管道的前端设置有用以检测废气温度的温度传感器。
6.根据权利要求5所述的船用柴油机NOX减排装置SCR系统反应器的启动加热装置，其特征在于：所述的启动加热装置还包括有中央控制单元，该中央控制单元分别与所述电加热装置和温度传感器相连接，并且根据废气的温度参数控制柴油机SCR系统的工作，决定采用废气预热模式、电加热预热模式或者两种模式共同进行所述SCR系统反应器的预热。
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