CN220849815U - 一种船用氨燃料柴油机废气后处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种船用氨燃料柴油机废气后处理系统，包括依次连接的DOC反应器、主混合器、主SCR反应器、柴油颗粒捕集器、辅混合器、辅SCR反应器、AOC反应器；其中，辅混合器和辅SCR反应器构成辅助反应系统；柴油颗粒捕集器出口端通过阀门选择性地进入旁通路和辅SCR反应系统，所述旁通路与辅SCR反应器共同连接至AOC反应器入口端；所述主混合器和辅混合器用于将收集的废气与添加的尿素进行混合。当检测到高空速时，系统开启辅助SCR系统，处理过量的有害物质，适用于不同柴油机空速运行，提高了净化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及船用柴油机尾气处理技术领域，具体地，涉及一种船用氨燃料柴油机废气后处理系统。
背景技术
在全球节能减排的大背景下，传统的船舶柴油机尾气排放的有害物质已经远远超出排放标准，因此各类废气后处理装置都被研发制造以减少有害物质排放。柴油机尾气中的主要污染物有颗粒物PM、CO、THC(碳氢化合物)、NOx。其中，选择性催化还原系统(SCR)是目前较为成熟的净化NOx的技术。为了配合SCR反应器净化NOx反应，降低柴油机空速是常规操作。当柴油机空速提高后，SCR反应器净化NOx效率显著下降，而且随着时间的推移，SCR反应器活性降低。另外NH3逃逸也是目前柴油机尾气回收需要关注的问题。
CN116220879A公开了船用柴油机污染物处理系统及处理方法，包含多个NOx处理装置和电气控制装置，通过控制反应器进口阀，切换不同NOx储值装置的使用，避免试车台闲置。CN 115773169A公开了一种氨燃料船舶发动机系统尾气后处理系统，包括：依次设置的氧化亚氮反应器、脱氮氧化物反应器、氨氧化催化剂反应器以及排放系统；通过对应不同阀门对相应的通路进行控制，协同处理氨燃料船舶发动机的主要含氮污染物，对燃烧模式和废气组分不同的可能性做不同路径的安排。这些尾气处理的方式均没有提及如何应对柴油机空速提高时的废气处理。因此，研究开发可有效处理柴油机废气中多种有害物质、适用柴油机空速提高、有效提高净化效率的尾气后处理系统，将具有非常实际的应用前景。
实用新型内容
本实用新型旨在使用一套完整的系统，便可同时处理柴油机废气中的多种有害物质，大大提高减排效率，使其能够适用于柴油机空速提高。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种船用氨燃料柴油机废气后处理系统，包括依次连接的DOC反应器、主混合器、主SCR反应器、柴油颗粒捕集器、辅混合器、辅SCR反应器、AOC反应器；其中，辅混合器和辅SCR反应器构成辅助反应系统；
柴油颗粒捕集器出口端通过阀门选择性地进入旁通路和辅SCR反应系统，所述旁通路与辅SCR反应器共同连接至AOC反应器入口端；
所述主混合器和辅混合器用于将收集的废气与添加的尿素进行混合。
进一步地，所述处理系统还包括控制器，所述控制器被配置成使用所述柴油颗粒捕集器出口端气流来确定是否开启辅SCR反应器；以及如果柴油颗粒捕集器出气流高于设定上限，则开启通往所述辅SCR反应系统的阀门，关闭通往所述旁通路的阀门；否则则开启通往所述旁通路的阀门，关闭通往所述辅SCR反应系统的阀门。
进一步地，所述DOC反应器内包含有氧化催化剂，所述催化剂表面涂敷有铂类金属涂层。
进一步地，所述尿素来自柴油机尾气处理液。
进一步地，所述柴油颗粒捕集器表面涂覆有SCR催化剂涂层。
本实用新型还提供一种船用氨燃料柴油机废气后处理方法，包括：
S1，DOC反应器获取柴油机废气，进行氧化催化处理后，进入主混合器；
S2，主混合器将步骤S1处理后的废气与尿素进行充分混合；
S3，主SCR反应器获取步骤S2废气与尿素的混合物，进行催化还原反应；
S4，柴油颗粒捕集器获取S3步骤处理后的废气，捕获废气中的颗粒物；
S5，获取柴油颗粒捕集器出口端气流，如果柴油颗粒捕集器出口端气流高于设定上限，则将S4步骤处理后的废气输入到辅混合器中与尿素进行充分混合，再进行催化还原反应；否则则通过旁通道进入步骤S6；
S6，AOC反应器获取S5处理后的废气，对残留氨气进行氧化催化处理，得到处理完成后的废气。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供的船用氨燃料柴油机废气后处理系统和处理方法，当检测到高空速时，系统开启辅助SCR系统，处理过量的有害物质，适用于不同柴油机空速运行，提高净化效率。
本实用新型提供的船用氨燃料柴油机废气后处理系统和处理方法，通过合理配置DOC反应器、SCR系统、DPF和AOC反应器，可有效处理废气中CO、碳氢化合物、NOx、NH3等多种有害物质，提高排放质量。
附图说明
图1为本实用新型一种船用氨燃料柴油机废气后处理系统。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示，船用氨燃料柴油机废气后处理系统，包括：柴油氧化催化剂(DOC)反应器1、主混合器2、主选择性催化还原(SCR)反应器3、柴油颗粒捕集器(DPF)4、辅混合器5、辅选择性催化还原(SCR)反应器6、氨氧化催化剂(AOC)反应器7。主混合器2和主SCR反应器3构成主SCR反应系统；辅混合器5和辅SCR反应器6构成辅SCR反应系统。
DOC反应器1入口端与柴油机排气集管11相连接，出口端与主混合器2入口端相连接，主SCR反应器3的入口端与出口端分别与主混合器2出口端及DPF 4入口端相连接，DPF 4出口端通过阀门8和阀门9分别选择性地进入旁通路和辅SCR反应系统，最后辅SCR反应系统与旁通路共同连接至AOC反应器7入口端。
在该实施例中，作为一优选实施例，DOC反应器1使用的氧化催化剂表面涂覆有PGM(铂类金属)涂层，以加速氧化反应的进行。采用DOC氧化催化不需要额外加热氧化柴油机尾气。
在该实施例中，作为一优选实施例，经过DPF 4处理后的废气经过阀门9后先进入辅混合器5与尿素混合后，再进入辅SCR反应器6。
在该实施例中，作为一优选实施例，尿素来自柴油机尾气处理液(DEF，主要成分为水和尿素)。
在该实施例中，作为一优选实施例，船用氨燃料柴油机废气后处理系统还包括控制器，该控制器被配置成使用DPF 4出口端气流来确定是否开启辅SCR反应器6；以及如果DPF 4出口端气流高于设定上限，则开启阀门9，关闭阀门8，否则则开启阀门8关闭阀门9。
在该实施例中，作为一优选实施例，DPF 4表面涂覆有SCR催化剂涂层，提供捕获废气中颗粒物的同时进一步提高脱硝效率。
本实用新型一实施例提供了一种船用氨燃料柴油机废气后处理方法，包括：
S1，DOC反应器1获取柴油机废气，进行氧化催化处理后，进入主混合器2；
S2，主混合器2将步骤S1处理后的废气与尿素进行充分混合；
S3，主SCR反应器3获取步骤S2废气与尿素的混合物，进行催化还原反应；
S4，DPF 4获取S3步骤处理后的废气，捕获废气中的颗粒物；
S5，获取DPF4出口端气流，如果DPF 4出口端气流高于设定上限，则将S4步骤处理后的废气输入到辅混合器中与尿素进行充分混合，再进行催化还原反应；否则则通过旁通道进入步骤S6；
S6，AOC反应器7获取S5处理后的废气，对残留氨气进行氧化催化处理，得到处理完成后的废气。
需要说明的是，本实用新型提供的方法中的步骤，可以利用系统中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照系统的技术方案实现方法的步骤流程，即，系统中的实施例可理解为实现方法的优选例，在此不予赘述。
本实用新型船用氨燃料柴油机废气后处理系统原理为：
(1)柴油机尾气经排气集管排出，进入柴油氧化催化剂反应器，柴油机尾气中的主要污染物CO、THC(碳氢化合物)、NO在反应器中通过氧化反应转化为CO2、H2O、NO2；
(2)反应后的CO2、H2O、NO2以及残留的NO进入主混合器，与系统同时在混合器入口端喷入的适量氨(通常是尿素水溶液)充分混合后，进入选择性催化还原系统，尿素被水解为NH3和CO2，随后NO、NO2与NH3发生反应生成N2和H2O，同时残留的NH3与O2发生反应生成N2和H2O；
(3)经过选择性催化还原系统的废气进入柴油颗粒捕集器，这种柴油颗粒捕集器捕获废气中颗粒物；
(4)废气从柴油颗粒捕集器排出后，通过控制阀门8、9、10的开关，使废气进入不同的通路。阀门9、10关闭，8开启时，废气进入旁通路，进而直接进入氨氧化催化剂反应器；阀门9、10开启，8关闭时，废气进入辅SCR反应器，当面临相当高的空速时，前方的主选择性催化还原系统无法满足所要求的排放限制，则此处的辅SCR反应器可以通过激活第二道程序以进一步提高脱硝效率；
(5)废气进入氨氧化催化剂反应器后，从上述流程中残留的NH3将会在此处经过氧化反应转化为N2和H2O，以更好的控制上述流程中产生的氨逃逸；
(6)处理完成后的废气经后方排气集管排出。至此，整套废气后处理流程结束。
Claims (5)
1.一种船用氨燃料柴油机废气后处理系统，包括依次连接的DOC反应器、主混合器、主SCR反应器、柴油颗粒捕集器、辅混合器、辅SCR反应器、AOC反应器；其中，辅混合器和辅SCR反应器构成辅助反应系统；
柴油颗粒捕集器出口端通过阀门选择性地进入旁通路和辅SCR反应系统，所述旁通路与辅SCR反应器共同连接至AOC反应器入口端；
所述主混合器和辅混合器用于将收集的废气与添加的尿素进行混合。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括控制器，所述控制器被配置成使用所述柴油颗粒捕集器出口端气流来确定是否开启辅SCR反应器；以及如果柴油颗粒捕集器出气流高于设定上限，则开启通往所述辅SCR反应系统的阀门，关闭通往所述旁通路的阀门；否则则开启通往所述旁通路的阀门，关闭通往所述辅SCR反应系统的阀门。
3.根据权利要求1或2所述的处理系统，其特征在于，所述DOC反应器内包含有氧化催化剂，所述催化剂表面涂敷有铂类金属涂层。
4.根据权利要求1或2所述的处理系统，其特征在于，所述尿素来自柴油机尾气处理液。
5.根据权利要求1或2所述的处理系统，其特征在于，所述柴油颗粒捕集器表面涂覆有SCR催化剂涂层。
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