[發明專利]一種用于柴油機的廢氣預處理系統

有效

• 申請號: 201410049024.6
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103775253A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張文正;何郭靖;陳志忠
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及柴油機廢氣預處理技術領域，尤其涉及一種用于柴油機的廢氣預處理系統。

背景技術

廢氣再循環技術（簡稱EGR）是目前柴油機降低尾氣排放的一項主要技術。為實現廢氣再循環技術，需將柴油機排出的廢氣引入進氣管，以達到降低氮氧化物排放的目的。由于柴油機（特別是船用柴油機）所用燃料中含硫量過高（一般在1000ppm以上），造成柴油機廢氣中顆粒物及硫化物含量過高，因此在采用廢氣再循環技術時，會帶來廢氣再循環系統關鍵零部件（EGR泵、EGR閥及EGR冷卻器等）及柴油機本體關鍵零部件（進氣閥組件、缸套等）的腐蝕及堵塞問題。因而對廢氣再循環中廢氣的預處理非常關鍵。

現有的廢氣預處理主要采用柴油機微粒捕捉器等技術來解決該問題，具體分析如下：

1、采用以壁流式蜂窩陶瓷塊為濾芯的微粒濾清器（DPF），可有效降低柴油機顆粒物排放（降低顆粒物約80%以上）。但其目前面臨的突出問題是DPF顆粒濾清器需要消耗大量貴金屬（如Pt等）來實現DPF的連續再生，大大增加柴油機的成本（據不完全統計，美國每年大約54%的貴金屬都用在了汽車工業上）。

2、為降低排氣后處理系統的成本，采用柴油機氧化催化器（DOC）結合顆粒氧化催化器（POC）實現柴油機顆粒物排放的降低（降低顆粒物約505以上）。但其中DOC必須使用低硫柴油，POC同樣需要采用貴金屬催化劑來實現較好的除顆粒效果。

此外，采用DOC結合POC會帶來排氣后預處理系統的復雜程度大大增加，不利于其在船用柴油機產品上的應用推廣。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種對柴油機廢氣進行預處理的除硫除顆粒裝置，在滿足降低尾氣排放的同時，有效減少系統使用成本及系統復雜程度。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種用于柴油機的廢氣預處理系統，結構簡單，使用成本低，能夠有效針對柴油機廢氣進行除硫除顆粒的預處理。

為實現上述目的，在本發明的一個方面，提供了一種用于柴油機的廢氣預處理系統，沿廢氣的流向依次設置有加濕裝置、旋流分離器、拉伐爾噴管和擴壓管；所述旋流分離器、拉伐爾噴管和擴壓管同軸；所述旋流分離器、拉伐爾噴管和擴壓管的內部設有中心體；所述中心體包括半橢球體段、收縮段、直段、第一擴張段和第二擴張段。所述旋流分離器包括旋流分離器外殼、中心體的半橢球體段和螺旋葉片；所述中心體的半橢球體段上設有所述螺旋葉片，所述螺旋葉片位于所述旋流分離器外殼和所述中心體的半橢球體段之間。所述拉伐爾噴管包括順次軸向連接的拉伐爾收縮管、喉口和拉伐爾擴張管；所述拉伐爾收縮管的內部對應中心體的收縮段，所述喉口的內部對應中心體的直段，所述拉伐爾擴張管的內部對應中心體的第一擴張段。所述擴壓管包括擴壓管外殼和中心體的第二擴張段。所述喉口的下端設有第一顆粒物出口；所述第一顆粒物出口與所述喉口一體成型，并垂直于喉口向下延伸一端距離。

可選地，所述旋流分離器外殼、所述拉伐爾噴管和所述擴壓管外殼一體成型。

可選地，所述旋流分離器外殼、所述拉伐爾噴管和所述擴壓管外殼通過拼裝焊接進行固定連接。

進一步地，所述螺旋葉片按螺旋線采用等螺距法或不等螺距法設計，周向均勻布置。

進一步地，所述加濕裝置采用微霧加濕或超聲波加濕。

進一步地，所述拉伐爾收縮管的入口直徑為喉口直徑的3～4倍，入口夾角為30～40°，出口夾角為20～30°。

進一步地，所述加濕裝置與所述旋流分離器通過管道連通，所述加濕裝置位于旋流分離器的上方。

進一步地，所述管道的一部分與所述螺旋葉片同軸，所述管道被設置為：廢氣通過管道以垂直角度進入旋流分離器；所述廢氣通過所述管道后正對所述螺旋葉片。

進一步地，所述旋流分離器外殼的下端設有第二顆粒物出口，所述第二顆粒物出口與所述旋流分離器外殼一體成型，并垂直于所述旋流分離器外殼向下延伸一端距離；所述第二顆粒物出口位于所述旋流分離器外殼的末端。

其中，所述旋流分離器外殼的末端是指靠近拉伐爾噴管的一端。

在本發明的另一個方面，提供了一種用于柴油機的廢氣預處理系統的使用方法，包括以下步驟：

a）柴油機的排氣管中排出的廢氣進入加濕裝置進行加濕處理；

b）經過步驟a）加濕處理后的廢氣進入旋流分離器，對所述廢氣中的硫化物及顆粒物進行初步分離；