CN212039866U - 一种船舶尾气脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船舶尾气脱硝系统。它包括增压风机，脱硝反应器，烟气换热器和尿素供应装置，所述尿素供应装置设置在主机的废气集气箱中；所述废气集气箱与所述增压风机连接；所述增压风机与所述烟气换热器连接；所述烟气换热器与所述脱硝反应器连接；所述尿素供应装置与所述废气集气箱连接。本实用新型具有提高脱硝效率，减少能量消耗，同时简化脱硝系统的结构，无需额外设计废气或者尿素溶液的加热装置的优点。

Description

一种船舶尾气脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及一种船舶尾气脱硝系统。

背景技术

船舶柴油机燃烧重油，会产生大量的NO和SO₂，这些气体对自然环境及人体健康构成极大威胁。根据国际海事组织IMO通过的《MARPOL 73/78公约》附则VI中《防止船舶造成空气污染规则》修正案的要求，船舶尾气中的氮氧化物必须经过处理达标后才能排放。根据要求，低速机(转速n<130rpm)、中速机(130rpm≤n＜2000rpm)、高速机(n≥2000rpm)排放限制分别如下表1所示：

表1排放限制

目前，陆地上针对燃煤电厂、冶金业和化工业等相关领域已有许多成熟的烟气处理技术，而针对船舶尾气的处理技术仍处于起步阶段。船舶在海上运行，对废气处理装置的体积、尾气处理效率、操纵性、安全性、经济型等的要求均不同于陆地，不能简单地把陆地上的烟气处理技术直接应用于船舶，必须结合船舶的实际运行情况来综合分析，选择最适合实船应用的尾气处理技术。

目前船舶柴油机脱硝主要采用催化还原(SCR)技术。

根据SCR反应器相对增压风机位置的不同，SCR系统可分为高压SCR系统和低压SCR系统。其中，低压SCR系统由于安装在增压风机后方，具有安装简单、对主机影响较小的优势，受到了船东的欢迎。远洋船舶一般安装1台柴油主机(低速机)和3台柴油辅机(中速机)，中速机的废气温度高于低速机的废气温度，对于采用低压SCR系统的船舶来说，低速机的排气经增压风机后温度一般为200-240℃，无法满足尿素溶液的分解及脱硝反应所需的温度，容易生成硫酸氢铵，造成催化剂堵塞，反应器腐蚀，影响SCR系统的正常进行。

为解决上述问题，现有低压船用SCR系统多采用在SCR反应器前设置加热系统，主要是采用燃油加热或电加热技术，将SCR反应器加热到所需的反应温度。这种方法直接有效，但系统复杂，系统包括燃烧器、燃烧室、热解室、风机等设备，能耗高，增加了船舶发电设备的负担。另一种是通过柴油机本体进行调校，将高压侧的废气部分旁通至增压风机后，以提高废气温度，但这是以增加柴油机油耗为代价。

目前该SCR技术还存在占地面积大、初投资成本高、能耗大、运行维护成本高等问题。

因此开发一种适用于船舶尾气净化的低能耗脱硝系统很有必要。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种船舶尾气脱硝系统，提高脱硝效率，减少能量消耗，同时简化脱硝系统的结构，无需额外设计废气或者尿素溶液的加热装置，通过综合利用船舶柴油机主机、辅机排气的能量，解决了主机排气温度低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种船舶尾气脱硝系统，包括增压风机，脱硝反应器，烟气换热器和尿素供应装置，其特征在于：所述尿素供应装置设置在主机的废气集气箱中；

所述废气集气箱与所述增压风机连接；所述增压风机与所述烟气换热器连接；所述烟气换热器与所述脱硝反应器连接；

所述尿素供应装置与所述废气集气箱连接。

在上述技术方案中，所述烟气换热器为管壳式换热器。

在上述技术方案中，所述烟气换热器包括转子和外壳；

所述转子包括转轴以及沿转轴的周向间隔设置的多个换热片；

外壳与转轴形成互不相通的二个废气腔。

在上述技术方案中，所述尿素供应装置包括尿素溶液喷枪，尿素溶液罐，空气压缩机，尿素泵，尿素计量分配单元及背压阀组；

所述尿素泵连接尿素溶液罐的出口；

尿素泵的出口通过尿素供应管路与尿素溶液喷枪连接；

尿素供应管路中设有尿素计量分配单元；

空气压缩机通过压缩空气管路与各尿素计量分配单元连接。

在上述技术方案中，所述尿素泵的出口还通过回流管路与尿素溶液罐的回流口连接；

背压阀组设置在所述回流管路中。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型通过综合利用船舶柴油机主机、辅机排气的能量，解决了低速柴油机排气温度低的问题，提高了脱硝效率，减少了能量消耗，同时简化了脱硝系统的结构；

(2)本实用新型通过对柴油机主机的脱硝系统和柴油机辅机的脱硝系统进行整合，使得尿素供应装置可同时向柴油机主机的脱硝系统与柴油机辅机的脱硝系统供应尿素，进一步简化了系统结构。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的A处放大图。

图3为图1的B处放大图。

图1中，I1表示来自主引擎烟气；I2表示来自第一号辅引擎烟气；I3表示I2表示来自第二号辅引擎烟气；L表示通往脱硫洗涤塔；G表示来自压缩空气缓冲罐；Q表示流量开关。

图中1-废气集气箱，2-增压风机，3-脱硝反应器，4-烟气换热器，4.1-转子，4.11-转轴，4.12-换热片，4.2-外壳，5-尿素供应装置，5.1-尿素溶液喷枪，5.2-尿素溶液罐，5.21-尿素溶液罐搅拌器，5.22-电加热盘管，5.3-空气压缩机，5.4-尿素泵，5.5-尿素计量分配单元，5.6-背压阀组。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：一种船舶尾气脱硝系统，包括增压风机2，脱硝反应器3，烟气换热器4和尿素供应装置5，所述尿素供应装置5设置在主机的废气集气箱1中；

所述废气集气箱1与所述增压风机2连接；所述增压风机2与所述烟气换热器4连接；

所述烟气换热器4与所述脱硝反应器3连接；

所述尿素供应装置5与所述废气集气箱1连接。

进一步地，所述烟气换热器4为管壳式换热器。

进一步地，所述烟气换热器4包括转子4.1和外壳4.2；

所述转子4.1包括转轴4.11以及沿转轴4.11的周向间隔设置的多个换热片4.12；

外壳4.2与转轴4.11形成互不相通的二个废气腔；其中，一个废气腔连接主机上的废气待脱硝管路、且连接于所述增压风机2与主机所述脱硝反应器3之间；另一个废气腔连接辅机脱硝后高温废气，通过换热片4.12将辅机脱硝后高温废气的热量转移给主机低温待脱硝废气。

进一步地，所述尿素供应装置5包括尿素溶液喷枪5.1，尿素溶液罐5.2，空气压缩机5.3，尿素泵5.4，尿素计量分配单元5.5及背压阀组5.6；

所述尿素泵5.4连接尿素溶液罐5.2的出口；

所述尿素溶液罐5.2内设有尿素溶液罐搅拌器5.21和电加热盘管5.22，

尿素泵5.4的出口通过尿素供应管路与尿素溶液喷枪5.1连接；

尿素供应管路中设有尿素计量分配单元5.5；

空气压缩机5.3通过压缩空气管路与各尿素计量分配单元5.5连接。

进一步地，尿素泵5.4的出口还通过回流管路与尿素溶液罐5.2的回流口连接；

背压阀组5.6设置在所述回流管路中。

本实用新型将尿素溶液喷射装置设置在主机废气集气箱中，从而可利用增压风机前的高温烟气将尿素溶液分解，尿素溶液分解成的氨气与废气在进入主机脱硝反应器前在增压风机及主机脱硝管路中充分进行混合。如此，由于尿素溶液预先分解得到氨气，使得经过增压风机后温度下降的柴油机主机废气在烟气换热器中与高温的柴油机辅机废气进行换热后，即可将温度提高到主机脱硝反应器的温度，从而无需额外设计废气或者尿素溶液的加热装置，通过综合利用船舶柴油机主机、辅机排气的能量，解决了主机排气温度低的问题，提高了脱硝效率，减少了能量消耗，同时简化了脱硝系统的结构。

本实用新型所述的船舶尾气脱硝系统的工作过程如下：

本新型脱硝系统所涉及装置主要包括尿素供应装置、烟气换热器、脱硝反应器等。

1)尿素供应装置供应尿素溶液

尿素供应装置包括尿素溶液喷枪、尿素溶液罐、空气压缩机、尿素泵、尿素计量分配单元及背压阀组等。具体的，尿素泵连接尿素溶液罐的出口，尿素泵的出口连接尿素供应管路与尿素喷枪连接，尿素管路中均设有尿素计量分配单元，空气压缩机通过压缩空气管路与各尿素计量分配单元连接；尿素泵的出口还通过回流管路与尿素溶液罐的回流口连接，背压阀组设置在回流管路中；图1中，尿素溶液通过尿素泵可同时供应到3台SCR系统，每台SCR系统的尿素量由尿素计量分配单元控制，可保证氨逃逸控制在合理范围内；

2)烟气换热器对低温的柴油机主机待脱硝废气的加热

烟气换热器用于实现高温的柴油机辅机脱硝废气对低温的柴油机主机待脱硝废气的加热。结构示意图中，烟气换热器为管壳式换热器，该管壳式换热器包括转子和外壳，转子包括转轴以及沿转轴的周向间隔设置的多个换热片，外壳与转轴形成互不相通的二个废气腔，一个废气腔连接主机废气待脱硝管路并位于增压风机和主机脱硝反应器之间，另一个废气腔连接辅机脱硝后高温废气，通过换热片将辅机脱硝后高温废气的热量转移给主机低温待脱硝废气；

3)脱硝反应器对加热后的脱硝废气进行脱硝

主机低温待脱硝废气经热交换后温度达到反应温度后，进入主机脱硝反应器，完成NO_x与氨气的催化还原反应，到达脱硝的目的，满足IMO规定的排放要求。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (5)

1.一种船舶尾气脱硝系统，包括增压风机(2)，脱硝反应器(3)，烟气换热器(4)和尿素供应装置(5)，其特征在于：所述尿素供应装置(5)设置在主机的废气集气箱(1)中；

所述废气集气箱(1)与所述增压风机(2)连接；所述增压风机(2)与所述烟气换热器(4)连接；所述烟气换热器(4)与所述脱硝反应器(3)连接；

所述尿素供应装置(5)与所述废气集气箱(1)连接。

2.根据权利要求1所述的船舶尾气脱硝系统，其特征在于：所述烟气换热器(4)为管壳式换热器。

3.根据权利要求2所述的船舶尾气脱硝系统，其特征在于：所述烟气换热器(4)包括转子(4.1)和外壳(4.2)；

所述转子(4.1)包括转轴(4.11)以及沿转轴(4.11)的周向间隔设置的多个换热片(4.12)；

所述外壳(4.2)与转轴(4.11)形成互不相通的二个废气腔。

4.根据权利要求3所述的船舶尾气脱硝系统，其特征在于：所述尿素供应装置(5)包括尿素溶液喷枪(5.1)，尿素溶液罐(5.2)，空气压缩机(5.3)，尿素泵(5.4)，尿素计量分配单元(5.5)及背压阀组(5.6)；

所述尿素泵(5.4)连接尿素溶液罐(5.2)的出口；

所述尿素泵(5.4)的出口通过尿素供应管路与尿素溶液喷枪(5.1)连接；

尿素供应管路中设有尿素计量分配单元(5.5)；

所述空气压缩机(5.3)通过压缩空气管路与各尿素计量分配单元(5.5)连接。

5.根据权利要求4所述的船舶尾气脱硝系统，其特征在于：所述尿素泵(5.4)的出口还通过回流管路与尿素溶液罐(5.2)的回流口连接；所述背压阀组(5.6)设置在所述回流管路中。

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