CN219826958U - 多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，包括壳体、数层催化剂反应模块、颗粒捕捉反应模块、吹扫管组件、进气管片和PLC控制器，催化剂反应模块分别支撑在壳体的反应室的第一腔室内，颗粒捕捉反应模块支撑在第二腔室内，壳体内还设有上翻板摆动机构和两个腔室的通断机构，吹扫管组件和进气管片分别设置在反应室的内外侧。控制方法包括A、催化剂反应模块工作模式，B、颗粒捕捉反应模块工作模式和C、带内旁通式的NO_X尾气后处理模式。本发明有效地解决了船舶空间难以安装两套尾气后处理装置的难题，节省船舱宝贵的空间，有效落实了船舶节能环保要求，解决了两个腔室的堵塞控制问题，明显提高了本发明的可靠性。

Description

多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机排放的尾气后处理装置，特别涉及一种具有多种运行模式的柴油机尾气后处理装置及控制方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

随着国际海事组织及国内排放法规的日益严格，国内外对船用柴油机环保节能的要求越来越高，不同区域对于船用柴油机尾气排放的要求也诸多不同。在氮氧化物排放控制区域(简称NECA，包括波罗的海、北海、北美洲和美国加勒比海等)，要求行驶船舶满足TierⅢ排放标准(国际海事组织氮氧化物三级排放标准)，船舶需配置并提前启动NO_X尾气后处理装置。与此同时，在NECA区域外，当船舶进行靠港、离港时，船用柴油机多处于低速、怠速运行阶段，此时船用柴油机燃料燃烧往往不充分，尾气内SOOT(碳烟)和颗粒物也会急速增多，极易产生较为明显的冒黑烟现象。国内外不同江海河湖的港口和码头也对靠港船舶的碳烟排放提出诸多要求，为适应船舶法规排放需求，越来越多的船舶开始加装不同的尾气后处理装置，尤以NO_X和SOOT尾气后处理装置为多。船舶尾气后处理装置往往涉及较多的管路、阀件和元器件，反应装置较大，对于船舶较为狭小的舱内空间来说，较难配备两套以上的后处理装置，同时不同的尾气后处理装置在实际使用过程中，由于工况复杂往往较容易造成后处理装置不同程度的堵塞，以致船用柴油机排气背压增大、油耗增加、功率降低，影响船用柴油机的正常工作和整体性能，严重时甚至损害船用柴油机本体。

发明内容

本发明的目的是提供一种多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置及控制方法，满足多区域尾气后处理要求，

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，包括双通道式壳体、数层催化剂反应模块、颗粒捕捉反应模块、压缩空气瓶、吹扫管组件、进气管片和PLC控制器，直立的双通道式壳体包括输入管、V型脉冲增压管、第一变径连接管、第二变径连接管、反应室、上变径连接管和输出管，长方体形的反应室内腔通过垂直隔板分隔成第一腔室和第二腔室，且第一腔室外侧和第二腔室外侧分别安装门板，输入管上端与V型脉冲增压管下端焊连，V型脉冲增压管上端的2根分叉管通过第一变径连接管和第二变径连接管分别与反应室内的第一腔室下端和第二腔室下端焊连，反应室上端通过上变径连接管与输出管焊连；压缩空气瓶通过数个并排的支撑座横置在反应室的下部外侧，压缩空气瓶一端与进气管相连，压缩空气瓶上侧分别与垂直设置在反应室外的进气管片下端焊连，反应室内的吹扫管组件一端分别伸出第一腔室和第二腔室后，通过两通电磁阀与进气管片垂直相连；催化剂反应模块上下间隔地分别支撑在第一腔室内的支撑导轨上，颗粒捕捉反应模块支撑在第二腔室内的支撑导轨上；吹扫管组件包括第一腔室内数层催化剂反应模块管片和第二腔室内上下两层颗粒捕捉反应模块管片，数层间隔设置的催化剂反应模块管片分别横贯第一腔室上部，上下两层颗粒捕捉反应模块管片分别横贯第二腔室上部，上下排列的数层催化剂反应模块位于催化剂反应模块管片之间，颗粒捕捉反应模块位于颗粒捕捉反应模块管片之间；上变径连接管下端设有上翻板摆动机构，第一变径连接管下部和第二变径连接管下部分别设有第一腔室通断机构和第二腔室通断机构；压差传感器两端通过连接管道分别与输入管及输出管相连，PLC控制器通过信号线分别与旁接在输入管的进口NO_X传感器、旁接在输出管的出口NO_X传感器、压差传感器、各两通电磁阀、上翻板摆动机构的控制端、第一腔室通断机构控制端和第二腔室通断机构控制端相连。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

进一步的，所述进气管片包括上横管和数根并排的垂直管，所述垂直管的上端分别与上横管焊连，输气管与进气管片外侧的垂直管垂直焊连；每层催化剂反应模块管片包括水平间隔排列的数根第一水平吹扫管，每层颗粒捕捉反应模块管片包括两根并排设置的第二水平吹扫管，第一水平吹扫管一端和第二水平吹扫管一端均封闭，第一水平吹扫管另一端和第二水平吹扫管另一端分别伸出反应室一侧后依次通过对应的两通电磁阀与U形弯管一端焊连，U形弯管另一端分别与对应的垂直管焊连。

进一步的，第一水平吹扫管圆周面纵向上侧间隔设置多排第一吹扫孔群，每排第一吹扫孔群包括沿第一水平吹扫管横截面上侧半圆上均布的多个第一吹扫孔；第二水平吹扫管圆周面纵向上侧间隔设置数组区块状分布的第二吹扫孔区，每组第二吹扫孔区包括数排沿第二水平吹扫管横截面上侧半圆上均布的多个第二吹扫孔；第一水平吹扫管的第一吹扫孔均向上设置，上下两层第二水平吹扫管的第二吹扫孔上下相对设置；第一吹扫孔群间距L1小于第二吹扫孔群间距L。

进一步的，所述颗粒捕捉反应模块为陶瓷基或金属基材质的模铸成形结构，所述模铸成形结构包括十字交叉成网格状的数块纵向吸附板和数块横向吸附板，上方板和下方板分别交叉间隔固定在网格的上下端口，且上方板和下方板交错不同轴设置，纵向吸附板和横向吸附板上分别均布多个透气孔。

进一步的，所述上翻板摆动机构包括上翻板组件、第一铰接座、第一电磁铁和第二电磁铁，第一铰接座固定在垂直隔板的顶端上，上翻板组件包括非导磁金属材质的上翻板和两块纯铁材质的垫块，上翻板下端与第一铰接座铰接，第一电磁铁固定在输出管下端端口内，第二电磁铁固定在上变径连接管上端内，且第一电磁铁和第二电磁铁上下对角设置；一块垫块固定在上翻板一侧上部，且与第一电磁铁位置对应，另一块垫块固定在上翻板另一侧的上端端口上，且与第二电磁铁位置对应。

进一步的，所述第一腔室通断机构包括第一下翻板组件、第二铰接座、第三电磁铁和第四电磁铁，第二腔室通断机构包括第二下翻板组件、第三铰接座、第五电磁铁和第六电磁铁，所述第一下翻板组件和第二下翻板组件分别包括各自对应的非导磁金属材质的第一下翻板、第二下翻板和数块纯铁材质的垫块，第二铰接座固定在第一变径连接管下部一侧内，第三电磁铁固定在第一变径连接管上部一侧内，第四电磁铁固定在第一变径连接管下部另一侧内，且第三电磁铁和第四电磁铁上下对角设置；第一下翻板一端与第二铰接座铰接，垫块分别固定在第一下翻板另一端两侧上；第三铰接座固定在第二变径连接管下部一侧内，第五电磁铁固定在第二变径连接管上部一侧内，第六电磁铁固定在第二变径连接管下部另一侧内，且第五电磁铁和第六电磁铁上下对角设置；第二下翻板一端与第三铰接座铰接，垫块分别固定在第二下翻板另一端两侧上。

进一步的，所述压缩空气瓶的充气气压范围：0.6～0.8Mpa；压差传感器的压差范围：0-6kpa，工作电流：4-20mA；进口NO_X传感器和出口NO_X传感器的测量范围均为0-2000ppm。

一种多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置的控制方法，包括以下三种工作模式的不同步骤：

A、催化剂反应模块工作模式

A1)当船舶将航行至氮氧化物排放控制区域或需要满足TierⅢ排放标准的区域时，通过PLC控制器指令第一电磁铁得电，第二电磁铁失电，在第一电磁铁的电磁场作用下，第一翻板绕第一铰接座铰接中心顺时针转动至第一电磁铁吸附住第一翻板一侧的垫块，从而封堵第二腔室上端；

A2)PLC控制器指令第一腔室通断机构的第三电磁铁得电，第四电磁铁失电，在第三电磁铁的电磁场作用下，第一下翻板绕第二铰接座铰接中心逆时针转动至第一下翻板一侧的垫块被第三电磁铁吸住，第一下翻板上翻成竖直状态，第一腔室处于开启状态；同时第二腔室通断机构的第五电磁铁得电，第六电磁铁失电，第二下翻板一侧的垫块被第六电磁铁吸住，第二下翻板保持在水平的关闭状态；

A3)PLC控制器指令开启各第一水平吹扫管另一端连接的两通电磁阀，压缩空气瓶另一端输出的0.6～0.8Mpa的压缩空气通过进气管片分别进入到各第一水平吹扫管中，通过多个向上的第一吹扫孔吹扫其上的催化剂反应模块；

船用柴油机排出的尾气依次通过输入管、V型脉冲增压管和第一变径连接管，进入反应室的第一腔室内，自下而上穿过数层催化剂反应模块，与催化剂充分反应后得到净化，然后将经过净化处理后的尾气通过上变径连接管、输出管和烟道排出；

B、颗粒捕捉反应模块工作模式

B1)当船舶运行至港口、码头等低速、怠速区域，为避免船舶产生冒黑烟现象，此时，通过PLC控制器指令第二电磁铁得电，第一电磁铁失电，在第二电磁铁的电磁场作用下，第一翻板绕第一铰接座铰接中心逆时针转动至第二电磁铁吸附住第一翻板另一侧的垫块，从而封堵第一腔室上端；

B2)PLC控制器指令第二腔室通断机构的第五电磁铁得电，第六电磁铁失电，在第五电磁铁的电磁场作用下，第二下翻板绕第三铰接座铰接中心顺时针转动至第二下翻板一侧的垫块被第五电磁铁吸住，第二下翻板上翻成竖直状态，第二腔室处于开启状态；同时第一腔室通断机构的第四电磁铁得电，第三电磁铁失电，在第四电磁铁的电磁场作用下，第一下翻板一侧的垫块被第四电磁铁吸住，第一下翻板保持在水平的关闭状态；

B3)PLC控制器指令开启各第二水平吹扫管另一端连接的两通电磁阀，压缩空气瓶另一端输出的0.6～0.8Mpa的压缩空气通过进气管片分别进入到各第二水平吹扫管中，通过颗粒捕捉反应模块上下侧的第二水平吹扫管吹扫颗粒捕捉反应模块；

当柴油机尾气流过颗粒捕捉模块时，尾气流经一垂直通道，被上方板挡住改变方向，再经透气孔依次转入相邻垂直通道后被下方板挡住后再改变方向，如此往返，延长了尾气的流动路径，使得尾气与纵向吸附板和横向吸附充分接触，较好的吸收尾气中的碳烟等颗粒物；

C、带内旁通式的NO_X尾气后处理模式

对于大多数航行区域，只需满足Tier II排放要求，且船用柴油机稳定在一定航速，尾气内碳烟排放稳定，无需后处理吸附。此时，打开第二腔室外侧的门板，取出颗粒捕捉反应模块，保持第二腔室的畅通状态，则船用柴油机尾气后处理集成装置变为带内旁通式的NO_X尾气后处理装置；当进口NO_X传感器检测出船用柴油机尾气满足Tier II排放要求时，则PLC控制器指令重复前述B1)和B2)步骤的动作，使得反应室处于第一腔室关闭第二腔室开启状态，船用柴油机排放的尾气依次穿过第二腔室、上变径连接管和输出管直接排放；当进口NO_X传感器检测出船用柴油机尾气超出Tier II要求时，则回到模式A的催化剂反应模块工作模式，即按第一腔室开启第二腔室关闭的模式运行。

进一步的，在模式A的步骤A3)中，当压差传感器检测出输入管和输出管之间的进出口压差为0-1.5kPa时，则PLC控制器指令各第一水平吹扫管连接的两通电磁阀间隔50-60min开启一次吹扫催化剂反应模块，每次持续时间2-3s；当压差传感器检测出输入管和输出管之间的进出口压差为1.5kPa-2.5kPa时，则PLC控制器指令各第一水平吹扫管连接的两通电磁阀间隔20-30min开启一次吹扫催化剂反应模块，每次持续时间5-6s；

在模式B的步骤B3)中，当压差传感器检测出输入管和输出管之间的进出口压差为0kPa-1.5kPa时，则PLC控制器指令各第二水平吹扫管连接的两通电磁阀间隔50-60min开启一次吹扫颗粒捕捉反应模块，每次持续时间2-3s；当压差传感器检测出输入管和输出管之间的进出口压差为1.5kPa-2.5kPa时，则PLC控制器指令各第二水平吹扫管连接的两通电磁阀间隔20-30min开启一次吹扫颗粒捕捉反应模块，每次持续时间5--6s；

在模式A的步骤A3)或模式B的步骤B3)中，当压差传感器检测出输入管和输出管之间的进出口压差大于2.5kPa时,则关停船用柴油机尾气后处理集成装置，打开门板检查催化剂反应模块和颗粒捕捉反应模块的堵塞情况，必要时进行更换。

本发明的反应室设有并排的第一腔室和第二腔室，分别安装数层催化剂反应模块和颗粒捕捉反应模块，采用将两种尾气净化反应模块集成在一个反应室内紧凑结构，集成化程度高，有效地解决了船舶空间难以安装两套尾气后处理装置的难题，节省船舱宝贵的空间。本发明在一套装置内可根据船舶航行区域的不同排放要求，引导船用柴油机排放的尾气进行三种不同模式的后处理，显著改善了船用柴油机排放尾气的净化效果，有效落实了船舶节能环保要求。本发明通过各电磁铁的通断电来控制上翻板摆动机构、第一腔室通断机构和第二腔室通断机构相应翻板的不同翻转，分别实现第一腔室和第二腔室各自的通断控制，结构简单、使用方便。同时通过压差传感器监测本发明进出口的尾气压差来确定采用何种吹扫方式，解决了两个腔室不同程度的堵塞控制问题，明显提高了本发明的可靠性。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的立体图；

图3是进气管片和吹扫管组件的立体图；

图4是颗粒捕捉反应模块的立体图；

图5是工作模式A的示意图；

图6是工作模式B的示意图；

图7是工作模式C的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和的实施例对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位。

如图1～图5所示，本实施例包括双通道式壳体1、3层催化剂反应模块2、颗粒捕捉反应模块3、压缩空气瓶4、吹扫管组件5、进气管片6和PLC控制器7，直立的双通道式壳体1包括输入管11、V型脉冲增压管12、第一变径连接管13、第二变径连接管14、反应室15、上变径连接管16和输出管17，长方体形的反应室15内腔通过垂直隔板153分隔成第一腔室151和第二腔室152，且第一腔室151外侧和第二腔室152外侧分别安装门板154，催化剂反应模块2的层数可根据实际装船的船用柴油机功率确定为1-5层，本实施例的催化剂反应模块2为3层。输入管11上端与V型脉冲增压管12下端焊接焊连，V型脉冲增压管12上端的2根分叉管121通过第一变径连接管13和第二变径连接管14分别与反应室15内的第一腔室151下端和第二腔室152下端焊连，反应室15上端通过上变径连接管16与输出管17焊连。

催化剂反应模块2上下间隔地分别支撑在第一腔室151内角钢或T型钢制成的支撑导轨155上，颗粒捕捉反应模块3支撑在第二腔室内角钢制成的支撑导轨155上。催化剂反应模块2的层数可根据船用柴油机的功率不同确定为1-5层不等，本实施例为3层。吹扫管组件5包括第一腔室151内3层催化剂反应模块管片51和第二腔室152内上下两层颗粒捕捉反应模块管片52，3层间隔设置的催化剂反应模块管片51分别横贯第一腔室151上部，上下两层颗粒捕捉反应模块管片52横贯第二腔室152上部，上下排列的3层催化剂反应模块2位于催化剂反应模块管片51之间，颗粒捕捉反应模块3位于两层颗粒捕捉反应模块管片52之间。

压缩空气瓶4通过4个并排的型钢焊成的支撑座41横置在反应室15的下部外侧，压缩空气瓶4右端与进气管42相连，上侧与垂直设置在反应室15外侧的进气管片6下端焊连，反应室15内的吹扫管组件5一端分别伸出第一腔室151和第二腔室152后，分别通过两通电磁阀53与进气管片6垂直焊连。

如图3所示，本实施例的进气管片6包括上横管61和6根并排的垂直管62，垂直管62上端分别与上横管61焊连，垂直管62下端分别与压缩空气瓶4上侧垂直焊连。每层催化剂反应模块管片51包括水平间隔排列的4根第一水平吹扫管511，每层颗粒捕捉反应模块管片52包括两根并排设置的第二水平吹扫管521，图3所示的第一水平吹扫管511左端和第二水平吹扫管521左端均封闭，第一水平吹扫管511右端和第二水平吹扫管521右端分别伸出反应室15一侧后依次通过对应的两通电磁阀53与U形弯管513一端焊连，U形弯管513另一端分别与对应的垂直管62焊连。第一水平吹扫管511圆周面纵向上侧间隔设置多排第一吹扫孔群514，每排第一吹扫孔群514包括多个沿第一水平吹扫管横截面上侧半圆上均布的第一吹扫孔5141。第二水平吹扫管521圆周面纵向上侧间隔设置数组区块状分布的第二吹扫孔区522，每组第二吹扫孔区522包括数排沿第二水平吹扫管521横截面上侧半圆上均布的多个第二吹扫孔5221。第一水平吹扫管511的第一吹扫孔511均向上设置，便于自下而上吹扫其上的催化剂反应模块2。上下两层第二水平吹扫管521的第二吹扫孔5221上下相对设置，便于上下吹扫颗粒捕捉反应模块3。第一吹扫孔群514的间距L1小于第二吹扫孔群522的间距L。

如图4所示，颗粒捕捉反应模块3为陶瓷基或金属基材质的模铸成形结构，本实施例的颗粒捕捉反应模块3包括十字交叉成网格状的3块纵向吸附板31和4块横向吸附板32，上方板33和下方板34分别交叉间隔固定在网格的上下端口，且上方板33和下方板34交错不同轴设置，纵向吸附板31和横向吸附板32上分别均布多个透气孔311。

如图5～图7所示，上变径连接管17下端设有上翻板摆动机构8，第一变径连接管13下部和第二变径连接管14下部分别设有第一腔室通断机构9和第二腔室通断机构10。

上翻板摆动机构8包括上翻板组件81、第一铰接座82、第一电磁铁83和第二电磁铁84，第一铰接座92固定在垂直隔板153的顶端上，上翻板组件81包括非导磁金属材质如不锈钢的上翻板811和两块纯铁材质的垫块812，上翻板811下端与第一铰接座82铰接，第一电磁铁83固定在输出管17下端端口内，第二电磁铁84固定在上变径连接管16上端内，且第一电磁铁83和第二电磁铁84上下对角设置。一块垫块812固定在上翻板811右侧上部，且与第一电磁铁83位置对应，另一块垫块812固定在上翻板811左侧的上端端口上，且与第二电磁铁84位置对应。

第一腔室通断机构9包括第一下翻板组件91、第二铰接座92、第三电磁铁93和第四电磁铁94，第二腔室通断机构10包括第二下翻板组件101、第三铰接座102、第五电磁铁103和第六电磁铁104，第一下翻板组件91和第二下翻板组件101分别包括各自对应的非导磁金属材质的第一下翻板911、第二下翻板1011和两块纯铁材质的垫块812，第二铰接座92固定在第一变径连接管13下部左侧内，第三电磁铁93固定在第一变径连接管13上部左侧内，第四电磁铁94固定在第一变径连接管13下部右侧内，且第三电磁铁93和第四电磁铁94上下对角设置。第一下翻板911左端与第二铰接座92铰接，垫块812分别固定在第一下翻板911右端两侧。第三铰接座102固定在第二变径连接管14下部右侧内，第五电磁铁103固定在第二变径连接管14上部右侧内，第六电磁铁104固定在第二变径连接管14下部左侧内，且第五电磁铁103和第六电磁铁104上下对角设置；第二下翻板1011右端与第三铰接座102铰接，垫块812分别固定在第二下翻板1011左端两侧上。

压差传感器20两端通过连接管道201分别与输入管11及输出管17相连，PLC控制器7通过信号线71分别与旁接在输入管11的进口NO_X传感器30、旁接在输出管17的出口NO_X传感器40、压差传感器20和各两通电磁阀53，以及上翻板摆动机构8、第一腔室通断机构9和第二腔室通断机构10各自对应的电磁铁相连。

压缩空气瓶4的充气气压范围：0.6～0.8Mpa；压差传感器20的压差范围：0-6kpa，工作电流：4-20mA；进口NO_X传感器30和出口NO_X传感器40的测量范围均为0-2000ppm。

一种多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置的控制方法，包括以下三种工作模式的不同步骤：

A、催化剂反应模块2工作模式：

A1)如图5所示，当船舶将航行至氮氧化物排放控制区域或需要满足TierⅢ排放标准的区域时，通过PLC控制器7指令第一电磁铁83得电，第二电磁铁84失电，在第一电磁铁83的电磁场作用下，第一翻板811绕第一铰接座82铰接中心顺时针转动至第一电磁铁83吸附住第一翻板811右侧的垫块812，从而封堵第二腔室152上端。

A2)如图5所示，PLC控制器7指令第一腔室通断机构9的第三电磁铁93得电，第四电磁铁94失电，在第三电磁铁93的电磁场作用下，第一下翻板911绕第二铰接座铰接中心逆时针转动至第一下翻板911左侧的垫块812被第三电磁铁93吸住，第一下翻板911上翻成竖直状态，第一腔室13处于开启状态。同时第二腔室通断机构10的第五电磁铁103得电，第六电磁铁104失电，第二下翻板101右侧的垫块812被第六电磁铁104吸住，第二下翻板1011保持在水平的关闭状态。

A3)如图3和图5所示，PLC控制器7指令开启各第一水平吹扫管511右端连接的两通电磁阀，压缩空气瓶4左端输出的0.6～0.8Mpa的压缩空气通过进气管片6分别进入到各第一水平吹扫管511中，通过多个向上的第一吹扫孔5141吹扫其上的催化剂反应模块2。

船用柴油机排出的尾气如图5中箭头所示，依次通过输入管11、V型脉冲增压管12和第一变径连接管13，进入反应室15的第一腔室151内，自下而上穿过3层催化剂反应模块2，与催化剂充分反应后得到净化，然后将经过净化处理后的尾气通过上变径连接管16、输出管17和烟道排出。

B、颗粒捕捉反应模块3工作模式：

B1)当船舶运行至港口、码头等低速、怠速区域，为避免船舶产生冒黑烟现象，如图6所示，通过PLC控制器7指令第二电磁铁84得电，第一电磁铁83失电，在第二电磁铁84的电磁场作用下，第一翻板811绕第一铰接座82铰接中心逆时针转动至第二电磁铁84吸附住第一翻板811右侧的垫块812，从而封堵第一腔室151上端。

B2)PLC控制器7指令第二腔室通断机构10的第五电磁铁103得电，第六电磁铁104失电，在第五电磁铁103的电磁场作用下，第二下翻板1011绕第三铰接座102铰接中心顺时针转动至第二下翻板1011右侧的垫块812被第五电磁铁103吸住，第二下翻板1011上翻成竖直状态，第二腔室152处于开启状态。同时第一腔室通断机构9的第四电磁铁94得电，第三电磁铁93失电，在第四电磁铁94的电磁场作用下，第一下翻板911一侧的垫块812被第四电磁铁94吸住，第一下翻板911保持在水平的关闭状态。

B3)PLC控制器7指令开启如图3所示的各第二水平吹扫管52右端连接的两通电磁阀53，压缩空气瓶4左端输出的0.6～0.8Mpa的压缩空气通过进气管片6分别进入到各第二水平吹扫管521中，通过颗粒捕捉反应模块3上下侧的第二水平吹扫管521吹扫颗粒捕捉反应模块3。

如图3所示，当柴油机尾气流过颗粒捕捉模块时，尾气如箭头所指方向，流经D垂直通道，被上方板33挡住改变方向，再经透气孔311依次转入垂直通道后被下方板34挡住后再改变方向，从E、F、G等垂直通道向上流出，如此往返，延长了尾气的流动路径，使得尾气与纵向吸附板31和横向吸附板32充分接触，较好的吸收尾气中的碳烟等颗粒物。

C、带内旁通式的NO_X尾气后处理模式：

对于大多数航行区域，只需满足Tier II排放要求，且此时船用柴油机稳定在一定航速，尾气内碳烟排放稳定，无需后处理吸附。此时，打开第二腔室152外侧的门板154，取出颗粒捕捉反应模块3，保持第二腔室152的畅通状态，则船用柴油机尾气后处理集成装置变为带内旁通式的NO_X尾气后处理装置。当进口NO_X传感器30检测出船用柴油机尾气满足TierII排放要求时，则PLC控制器7指令重复前述B1)和B2)步骤的动作，使得反应室15处于第一腔室151关闭第二腔室152开启状态，船用柴油机排放的尾气依次穿过第二腔室152、上变径连接管16和输出管17直接排放；当进口NO_X传感器30检测出船用柴油机尾气超出Tier II要求时，则回到模式A的催化剂反应模块工作模式，即按第一腔室151开启第二腔室152关闭的模式运行。

进一步的，在模式A的步骤A3)中，当压差传感器20检测出输入管11和输出管17之间的进出口压差为1kPa-2kPa时，则PLC控制器7指令各第一水平吹扫管511连接的两通电磁阀53间隔8-10min开启一次吹扫催化剂反应模块2，每次持续时间3-5s；当压差传感器20检测出输入管11和输出管17之间的进出口压差为2kPa-3kPa时，则PLC控制器7指令各第一水平吹扫管511连接的两通电磁阀53间隔3-5min开启一次吹扫催化剂反应模块2，每次持续时间5-8s。

在模式B的步骤B3)中，当压差传感器20检测出输入管和输出管之间的进出口压差为1kPa-2kPa时，则PLC控制器7指令各第二水平吹扫管521连接的两通电磁阀53间隔8-10min开启一次吹扫颗粒捕捉反应模块3，每次持续时间3-5s；当压差传感器20检测出输入管11和输出管17之间的进出口压差为2kPa-3kPa时，则PLC控制器7指令各第二水平吹扫管521连接的两通电磁阀53间隔3-5min开启一次吹扫颗粒捕捉反应模块3，每次持续时间5-8s。

在模式A的步骤A3)或模式B的步骤B3)中，当压差传感器20检测出输入管11和输出管17之间的进出口压差大于3kPa时,则关停船用柴油机尾气后处理集成装置，打开门板154检查催化剂反应模块2和颗粒捕捉反应模块3，必要时进行更换。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，其特征在于，包括双通道式壳体、数层催化剂反应模块、颗粒捕捉反应模块、压缩空气瓶、吹扫管组件、进气管片和PLC控制器，直立的双通道式壳体包括输入管、V型脉冲增压管、第一变径连接管、第二变径连接管、反应室、上变径连接管和输出管，长方体形的反应室内腔通过垂直隔板分隔成第一腔室和第二腔室，且第一腔室外侧和第二腔室外侧分别安装门板，输入管上端与V型脉冲增压管下端焊连，V型脉冲增压管上端的2根分叉管通过第一变径连接管和第二变径连接管分别与反应室内的第一腔室下端和第二腔室下端焊连，反应室上端通过上变径连接管与输出管焊连；压缩空气瓶通过数个并排的支撑座横置在反应室的下部外侧，压缩空气瓶一端与进气管相连，压缩空气瓶上侧分别与垂直设置在反应室外的进气管片下端焊连，反应室内的吹扫管组件一端分别伸出第一腔室和第二腔室后，通过两通电磁阀与进气管片垂直相连；催化剂反应模块上下间隔地分别支撑在第一腔室内的支撑导轨上，颗粒捕捉反应模块支撑在第二腔室内的支撑导轨上；吹扫管组件包括第一腔室内数层催化剂反应模块管片和第二腔室内上下两层颗粒捕捉反应模块管片，数层间隔设置的催化剂反应模块管片分别横贯第一腔室上部，颗粒捕捉反应模块管片分别横贯第二腔室上部，上下排列的数层催化剂反应模块位于催化剂反应模块管片之间，颗粒捕捉反应模块位于颗粒捕捉反应模块管片之间；上变径连接管下端设有上翻板摆动机构，第一变径连接管下部和第二变径连接管下部分别设有第一腔室通断机构和第二腔室通断机构；压差传感器两端通过连接管道分别与输入管及输出管相连，PLC控制器通过信号线分别与旁接在输入管的进口NO_X传感器、旁接在输出管的出口NO_X传感器、压差传感器、各两通电磁阀、上翻板摆动机构的控制端、第一腔室通断机构控制端和第二腔室通断机构控制端相连。

2.如权利要求1所述的多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，其特征在于，所述进气管片包括上横管和数根并排的垂直管，所述垂直管的上端分别与上横管焊连，输气管与进气管片外侧的垂直管垂直焊连；每层催化剂反应模块管片包括水平间隔排列的数根第一水平吹扫管，每层颗粒捕捉反应模块管片包括两根并排设置的第二水平吹扫管，第一水平吹扫管一端和第二水平吹扫管一端均封闭，第一水平吹扫管另一端和第二水平吹扫管另一端分别伸出反应室一侧后依次通过对应的两通电磁阀与U形弯管一端焊连，U形弯管另一端分别与对应的垂直管焊连。

3.如权利要求1所述的多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，其特征在于：第一水平吹扫管圆周面纵向上侧间隔设置多排第一吹扫孔群，每排第一吹扫孔群包括沿第一水平吹扫管横截面上侧半圆上均布的多个第一吹扫孔；第二水平吹扫管圆周面纵向上侧间隔设置数组区块状分布的第二吹扫孔区，每组第二吹扫孔区包括数排沿第二水平吹扫管横截面上侧半圆上均布的多个第二吹扫孔；第一水平吹扫管的第一吹扫孔均向上设置，上下两层第二水平吹扫管的第二吹扫孔上下相对设置；第一吹扫孔群间距L1小于第二吹扫孔群间距L。

4.如权利要求1所述的多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，其特征在于，所述颗粒捕捉反应模块为陶瓷基或金属基材质的模铸成形结构，所述模铸成形结构包括十字交叉成网格状的数块纵向吸附板和数块横向吸附板，上方板和下方板分别交叉间隔固定在网格的上下端口，且上方板和下方板交错不同轴设置，纵向吸附板和横向吸附板上分别均布多个透气孔。

5.如权利要求1所述的多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，其特征在于，所述上翻板摆动机构包括上翻板组件、第一铰接座、第一电磁铁和第二电磁铁，第一铰接座固定在垂直隔板的顶端上，上翻板组件包括非导磁金属材质的上翻板和两块纯铁材质的垫块，上翻板下端与第一铰接座铰接，第一电磁铁固定在输出管下端端口内，第二电磁铁固定在上变径连接管上端内，且第一电磁铁和第二电磁铁上下对角设置；一块垫块固定在上翻板一侧上部，且与第一电磁铁位置对应，另一块垫块固定在上翻板另一侧的上端端口上，且与第二电磁铁位置对应。

6.如权利要求1所述的多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，其特征在于，所述第一腔室通断机构包括第一下翻板组件、第二铰接座、第三电磁铁和第四电磁铁，第二腔室通断机构包括第二下翻板组件、第三铰接座、第五电磁铁和第六电磁铁，所述第一下翻板组件和第二下翻板组件分别包括各自对应的非导磁金属材质的第一下翻板、第二下翻板和数块纯铁材质的垫块，第二铰接座固定在第一变径连接管下部一侧内，第三电磁铁固定在第一变径连接管上部一侧内，第四电磁铁固定在第一变径连接管下部另一侧内，且第三电磁铁和第四电磁铁上下对角设置；第一下翻板一端与第二铰接座铰接，垫块分别固定在第一下翻板另一端两侧上；第三铰接座固定在第二变径连接管下部一侧内，第五电磁铁固定在第二变径连接管上部一侧内，第六电磁铁固定在第二变径连接管下部另一侧内，且第五电磁铁和第六电磁铁上下对角设置；第二下翻板一端与第三铰接座铰接，垫块分别固定在第二下翻板另一端两侧上。

7.如权利要求1所述的多模式运行的船用柴油机尾气后处理集成装置，其特征在于，所述压缩空气瓶的充气气压范围：0.6～0.8Mpa；压差传感器的压差范围：0-6kpa，工作电流：4-20mA；进口NO_X传感器和出口NO_X传感器的测量范围均为0-2000ppm。