CN209333507U - 船用egr系统中废气洗涤的装置 - Google Patents

Abstract

一种船用EGR系统中废气洗涤的装置，该装置将高温废气直接引入动力波洗涤器，利用洗涤器高效洗涤和高换热系数的特点，除去废气中的颗粒物、二氧化硫，并对废气进行一定程度的冷却，洗涤之后的废气经过空冷器的进一步冷却、滴水分离器的除水、鼓风机的增压进入扫气集管再进入燃烧室参与燃烧。动力波洗涤器采用多根逆喷管并联组合而成，相对于使用单根逆喷管体积更小、高度大大降低。本实用新型对船用EGR系统中废气洗涤提出了一种全新的技术方案，简化EGR系统，降低EGR的初始投入和运行成本，并对EGR装置的后续升级改进提供很大的潜力。

Description

船用EGR系统中废气洗涤的装置

技术领域

本实用新型涉及一种船用柴油机尾气后处理装置，具体涉及船用柴油机废气再循环技术(EGR)系统中废气洗涤的装置，属于柴油机技术领域。

背景技术

全球船舶行业日益严格的排放法规陆续出台，国际海事组织通过的Tire II标准已于2011年初生效，Tier III标准也已于2016年实施，这意味着在排放控制区域(ECA)要实现NOx排放水平大幅降低(在Tier II基础上降低80％)。低速柴油机实现Tier III排放主要有两条技术路线：其一是采用废气再循环(EGR)等手段机内降低NOx排放；其二是利用催化还原后处理技术(SCR)机外降低NOx排放。与SCR技术路线相比，EGR技术路线因其具有系统相对简单、降低NOx效率不依赖排气排温等特点而受到重视。

船用柴油机采用EGR最大的技术难度在于某些柴油机，特别是低速柴油机，燃用重油后的废气中含有大量的SOx和颗粒物，需要洗涤净化。循环废气中的SO₂和颗粒物都会对气缸等暴露在EGR废气中的部件产生腐蚀和磨损，从而影响发动机的可靠性和寿命。一般的尾气洗涤器只对SO₂去除效率有要求，但EGR洗涤器对洗涤效果的要求更高，不单要求SO₂的去除效率要大于90％,还要求颗粒物的去除效率要大于70％。如德国MAN柴油机公司研发的最新EGR装置脱硫效率在95％以上，除尘效率在90％以上。

目前，在柴油机技术领域对硫化物的脱除大多采用喷淋塔和填料塔，而对颗粒物的去除大多采用文丘里洗涤器。

实用新型内容

本实用新型为船用柴油机EGR装置废气洗涤提供了一种全新的技术，通过采用动力波洗涤器，实现循环废气的高效洗涤，相对于现有的EGR洗涤装置结构大大简化，降低EGR的初始投入和运行成本。

本实用新型通过采用以下技术方案实现：

一种船用EGR系统中废气洗涤的装置，包括：排气集管、锥管、动力波洗涤器、洗涤液缓冲箱、空冷器、滴水分离器、鼓风机、扫气集管、洗涤液循环泵、洗涤液处理系统，其中：

所述的洗涤液缓冲箱上部通过锥管与排气集管连接，洗涤液缓冲箱下部与洗涤液处理系统连接；

所述的洗涤液缓冲箱内部的上方设置有动力波洗涤器，动力波洗涤器通过洗涤液循环泵与洗涤液处理系统连接；

所述的洗涤液缓冲箱右侧与空冷器连接，空冷器上部依次串联连接有滴水分离器、鼓风机和扫气集管。

进一步，所述的洗涤液缓冲箱内部的上方可设置2～3台上下排列形成串联的动力波洗涤器。

进一步，所述的动力波洗涤器包括：动力波逆喷管、板、洗涤剂输送主管、洗涤剂输送支管和动力波喷嘴，其中：

所述的洗涤剂输送支管一端与洗涤剂输送主管连接，另一端与各动力波逆喷管连接，各动力波逆喷管顶部装有动力波喷嘴，动力波逆喷管顶部和底部均分别由板固定，洗涤剂输送主管一端与洗涤液循环泵连接。

进一步，所述的动力波洗涤器包括1根洗涤剂输送主管和2～10根洗涤剂输送支管，所述的洗涤剂输送支管上均装有1～10个动力波逆喷管。

进一步，所述的洗涤剂输送主管和洗涤剂输送支管的材料均为耐腐蚀材料。

进一步，所述的动力波洗涤器包含2～100个并联的动力波逆喷管，所述的动力波逆喷管中均含有1～3个上下排列的动力波喷嘴。

进一步，所述的动力波逆喷管为圆柱形管，所述的动力波逆喷管的材料为耐高温防腐蚀材料。

进一步，所述的动力波逆喷管的直径范围为80mm～300mm，逆喷管的高度与内孔直径比值范围为4:1～12:1。

采用上述船用EGR系统中废气洗涤的装置洗涤废气的方法，包括：将排气集管中的废气通过锥管引入动力波洗涤器中，废气的流向为自上而下；洗涤剂通过输送管系(洗涤剂输送主管和洗涤剂输送支管)进入动力波喷嘴，洗涤剂从动力波喷嘴喷射的方向为自下而上；喷射的洗涤剂和废气在某个位置达到动量平衡形成一个湍动的泡沫区，在该区域内，气液两相呈高速湍流接触，接触表面积大，而且这些接触表面不断地得到迅速更新，达到高效的洗涤效果，同时，动力波洗涤器还能高效地冷却废气。尾气经洗涤液吸收SO₂、废气粉尘并被冷却后由洗涤液缓冲箱右侧出口管排出，洗涤后的废气依次经过空冷器被再次冷却并送入滴水分离器，废气经过洗涤、冷却、除水后再通过鼓风机进入扫气集管中。洗涤液和滴水分离器中分离的水分落入空冷器壳体左方的洗涤液缓冲箱中，经过洗涤液处理系统后再次作为洗涤剂经由洗涤液循环泵和输送管系(洗涤剂输送主管和洗涤剂输送支管)送入多个逆喷管。

与目前船用废气洗涤技术相比，该技术具备的优势如下：

1、集脱硫、除尘、冷却等三项功能于一体，相对于其他的EGR废气洗涤系统省去了预洗涤器，并减小了后置空冷器的负荷。

2、除尘效率可达到99％以上，远高于目前应用于EGR系统中的文丘里预洗涤器，且雾沫夹带率远低于文丘里预洗涤器。

3、相对于其他类型的洗涤器，动力波洗涤器的气液传质效率更高，这是由动力波洗涤器自身属性所决定的，在同样的条件下，其脱硫效率也高于其他类型的洗涤器，可以最大限度地减少废气对发动机的损坏。

4、动力波洗涤器所允许的空塔气速远高于喷淋塔和鼓泡塔，这意味着在船用EGR装置的布置上，废气的流通截面积可以设计得更小，大大减小了EGR装置的体积。

5、将动力波洗涤器由常见的单个逆喷管改进为多个逆喷管，减小动力波洗涤器的体积，降低动力波洗涤器的高度，便于集成于EGR系统中，且便于洗涤器的拆卸和检修。

6、动力波洗涤器的喷嘴直径大，允许较高的固含量，喷嘴不易结垢堵塞，针对于船用EGR装置，可以选用更多种的洗涤剂，除NaOH作为洗涤剂之外还可选用Ca(OH)₂、Mg(OH)₂等溶解度较小但价格低廉的洗涤剂，对船用EGR装置的后续改进升级提供很大潜力。

7、操作弹性大，有较宽范围的气量适应能力，允许50％～100％的气量波动而不降低洗涤效率，可在不同EGR率的条件下均能保证高的洗涤效率。

附图说明

图1是本实用新型装置总体结构示意图。

图2是图1中动力波洗涤器的结构图。

图3是图2中动力波洗涤器的俯视图。

图中：

1排气集管，2锥管，3动力波洗涤器，4洗涤液缓冲箱，5空冷器，6滴水分离器，7鼓风机，8扫气集管，9洗涤液循环泵，10洗涤液处理系统，11动力波逆喷管，12板，13洗涤剂输送主管，14洗涤剂输送支管，15动力波喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所述的船用EGR系统中废气洗涤的装置及方法进行介绍，但不应以此来限制本实用新型的保护范围。

一种船用EGR系统中废气洗涤的装置，包括：排气集管1、锥管2、动力波洗涤器3、洗涤液缓冲箱4、空冷器5、滴水分离器6、鼓风机7、扫气集管8、洗涤液循环泵9、洗涤液处理系统10，其中：

所述的洗涤液缓冲箱4上部通过锥管2与排气集管1连接，洗涤液缓冲箱4下部与洗涤液处理系统10连接；

所述的洗涤液缓冲箱4内部的上方设置有动力波洗涤器3，动力波洗涤器3通过洗涤液循环泵9与洗涤液处理系统10连接；

所述的洗涤液缓冲箱4右侧与空冷器5连接，空冷器5上部依次串联连接有滴水分离器6、鼓风机7和扫气集管8。

一种实施方式是，所述的洗涤液缓冲箱4内部的上方设置1台动力波洗涤器3。

另一种实施方式是，所述的洗涤液缓冲箱4内部的上方设置2～3台上下排列形成串联的动力波洗涤器3。

所述的动力波洗涤器3包括：动力波逆喷管11、板12、洗涤剂输送主管13、洗涤剂输送支管14和动力波喷嘴15，其中：

所述的洗涤剂输送支管14一端与洗涤剂输送主管13连接，另一端与各动力波逆喷管11连接，各动力波逆喷管11顶部装有动力波喷嘴15，动力波逆喷管11顶部和底部均分别由板12固定，洗涤剂输送主管13一端与洗涤液循环泵9连接。

所述的动力波洗涤器3包括1根洗涤剂输送主管13和2～10根洗涤剂输送支管14，所述的洗涤剂输送支管14上均装有1～10个动力波逆喷管11。

所述的洗涤剂输送主管13和洗涤剂输送支管14的材料均为耐腐蚀材料。

所述的动力波洗涤器3包含2～100个并联的动力波逆喷管11，所述的动力波逆喷管11中均含有1～3个上下排列的动力波喷嘴15。

所述的动力波逆喷管11为圆柱形管，所述的动力波逆喷管11的材料为耐高温防腐蚀材料。

所述的动力波逆喷管11的直径范围为80mm～300mm，逆喷管的高度与内孔直径比值范围为4:1～12:1。

采用上述船用EGR系统中废气洗涤的装置洗涤废气的方法，包括：将排气集管1中的废气通过锥管2引入动力波洗涤器3中，废气的流向为自上而下；洗涤剂通过输送管系(洗涤剂输送主管13和洗涤剂输送支管14)进入动力波喷嘴15，洗涤剂从动力波喷嘴15喷射的方向为自下而上；喷射的洗涤剂和废气在某个位置达到动量平衡形成一个湍动的泡沫区，在该区域内，气液两相呈高速湍流接触，接触表面积大，而且这些接触表面不断地得到迅速更新，达到高效的洗涤效果，同时，动力波洗涤器还能高效地冷却废气。尾气经洗涤液吸收SO₂、废气粉尘并被冷却后由洗涤液缓冲箱4右侧出口管排出，洗涤后的废气依次经过空冷器5被再次冷却并送入滴水分离器6，废气经过洗涤、冷却、除水后再通过鼓风机7进入扫气集管8中。洗涤液和滴水分离器6中分离的水分落入空冷器5壳体左方的洗涤液缓冲箱4中，经过洗涤液处理系统10后再次作为洗涤剂经由洗涤液循环泵9和输送管系(洗涤剂输送主管13和洗涤剂输送支管14)送入多个逆喷管。

综上，简而言之，通过采用动力波洗涤器，将柴油机工作过程中排出的高温废气进行洗涤，除去废气中的颗粒物、二氧化硫并对废气起到一定的冷却作用，洗涤并冷却过后的废气再经空冷器的进一步冷却，经过滴水分离器除去废气中的水分，经过鼓风机对废气进行增压，然后送入扫气集管，完成废气的处理。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (8)

1.一种船用EGR系统中废气洗涤的装置，其特征在于，包括：排气集管(1)、锥管(2)、动力波洗涤器(3)、洗涤液缓冲箱(4)、空冷器(5)、滴水分离器(6)、鼓风机(7)、扫气集管(8)、洗涤液循环泵(9)、洗涤液处理系统(10)，其中：所述的洗涤液缓冲箱(4)上部通过锥管(2)与排气集管(1)连接，洗涤液缓冲箱(4)下部与洗涤液处理系统(10)连接；

所述的洗涤液缓冲箱(4)内部的上方设置有动力波洗涤器(3)，动力波洗涤器(3)通过洗涤液循环泵(9)与洗涤液处理系统(10)连接；

所述的洗涤液缓冲箱(4)的出气口经管道依次连接有空冷器(5)、滴水分离器(6)、鼓风机(7)和扫气集管(8)。

2.如权利要求1所述的船用EGR系统中废气洗涤的装置，其特征在于，所述的洗涤液缓冲箱(4)内部的上方可设置2～3台上下排列形成串联的动力波洗涤器(3)。

3.如权利要求1所述的船用EGR系统中废气洗涤的装置，其特征在于，所述的动力波洗涤器(3)包括：动力波逆喷管(11)、板(12)、洗涤剂输送主管(13)、洗涤剂输送支管(14)和动力波喷嘴(15)，其中：

所述的洗涤剂输送支管(14)一端与洗涤剂输送主管(13)连接，另一端与各动力波逆喷管(11)连接，各动力波逆喷管(11)顶部装有动力波喷嘴(15)，动力波逆喷管(11)顶部和底部均分别由板(12)固定，洗涤剂输送主管(13)一端与洗涤液循环泵(9)连接。

4.如权利要求3所述的船用EGR系统中废气洗涤的装置，其特征在于，所述的动力波洗涤器(3)包括1根洗涤剂输送主管(13)和2～10根洗涤剂输送支管(14)，所述的洗涤剂输送支管(14)上均装有1～10个动力波逆喷管(11)。

5.如权利要求4所述的船用EGR系统中废气洗涤的装置，其特征在于，所述的洗涤剂输送主管(13)和洗涤剂输送支管(14)的材料均为耐腐蚀材料。

6.如权利要求3所述的船用EGR系统中废气洗涤的装置，其特征在于，所述的动力波洗涤器(3)包含2～100个并联的动力波逆喷管(11)，所述的动力波逆喷管(11)中均含有1～3个上下排列的动力波喷嘴(15)。

7.如权利要求6所述的船用EGR系统中废气洗涤的装置，其特征在于，所述的动力波逆喷管(11)为圆柱形管，所述的动力波逆喷管(11)的材料为耐高温防腐蚀材料。

8.如权利要求7所述的船用EGR系统中废气洗涤的装置，其特征在于，所述的动力波逆喷管(11)的直径范围为80mm～300mm，逆喷管的高度与内孔直径比值范围为4:1～12:1。