[發明專利]船舶柴油機NOx和SOx聯合減排裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201410612368.3
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN104358627B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 周松;劉佃濤;楊軍;張賀付;朱元清
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02M26/09
• 分類號: F02M26/09;F02M26/35;F02M26/39;F02B37/00;F02B37/16;F02B37/18;F01N5/02;F02B75/10;F02M35/10;F02D21/08;F02D23/00;F02D41/00;F01N3/08
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技術領域

本發明涉及的是一種船舶廢氣污染物排放控制裝置，具體涉及到為滿足國際海事組織(IMO)有關船舶廢氣污染物排放法規的船舶柴油機NOx和SOx的聯合控制裝置及控制方法。

背景技術

為減少船舶營運成本，海洋運輸船舶使用高硫重油，發動機燃燒產生的NOx和SOx對海洋大氣和港口環境產生了嚴重危害。

IMO和歐美等發達國家都對船舶發動機廢氣中的NOx和SOx排放進行了嚴格的限制。

目前，常用的NOx減排措施主要包括機內減排措施和機外減排措施。機內減排措施是通過一定的方法，例如缸內延遲噴油、改進噴油規律、降低進氣溫度、缸內噴水等，改變缸內燃燒，減少缸內NOx生成，最終減少發動機的NOx排放；機外減排NOx措施，主要是SCR后處理技術，利用還原劑還原柴油機排氣管中的NOx，使之變為無害的N₂，最終減少發動機的NOx排放。相對而言，上述機內減排措施比較容易實現，但減排效果有限；機外減排SCR技術，減排效果好，能滿足IMO的NOx排放要求，但后處理裝置體積龐大，減少了船舶的有效空間，同時SCR的運行和維護成本也較高。

作為一種有效的柴油機NOx減排措施，廢氣再循環(EGR)技術通過將一部分廢氣從排氣歧管中引出，經過降溫、去除顆粒等過程，進入發動機掃氣箱，再分配給發動機各氣缸參與燃燒，由于再循環的廢氣中含有一定量的CO₂和H₂O，降低了發動機缸內工質的比熱，同時再循環廢氣降低了缸內氧氣濃度，降低了發動機燃燒溫度，從而降低了發動機的NOx生成和排放量；EGR技術由于能滿足IMO有關NOx的Tier?III排放標準，且其體積和成本均遠小于SCR系統，是一種有前途的船舶柴油機NOx排放控制技術。

船舶SOx減排技術，主要包括采用低硫燃油和廢氣洗滌技術兩種。相對而言，采用低硫燃油比較方便，對船舶改動較小，可以滿足IMO對船舶燃油硫含量的要求，但船用高低硫燃油之間差價巨大，使用低硫燃油成本太高，同時現有發動機使用低硫燃油存在粘度過低、潤滑性差、容易磨損等問題，對發動機有一定的損害，且低硫燃油在煉制過程中會產生大量的CO₂，加劇全球溫室效應。

作為IMO認可的一種除去船舶廢氣中SOx的有效方法，廢氣洗滌技術通過對燃用低質高硫重油產生的廢氣進行清洗，除去其中的SOx，滿足IMO有關燃油硫含量的要求。廢氣洗滌運行成本低，但洗滌裝置也存在體積較大，運行和維護需一定費用的問題。

目前，對船舶廢氣NOx、SOx的研究和處理，都是分開單獨進行，即使用兩套不同設備，分別對NOx和SOx進行處理。這種廢氣串聯處理方法，設備體積巨大，背壓高，對發動機正常工作影響較大，設備投資和運行費用都很高。

迄今為止，國內外尚無一個能對船舶柴油機排放的NOx和SOx進行一體化處理的裝置，使在滿足IMO有關NOx和SOx排放要求的基礎上，縮減排放控制設備體積和成本，并減少減排設備對船舶營運費用和有效空間的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能有效地改善發動機燃燒狀況，降低缸內燃燒溫度，減少柴油機的NOx生成和去除廢氣中的SO_X，實現同時降低發動機廢氣中的NOx和SOx，滿足IMO法規對船舶柴油機NOx和SOx排放的限制的船舶柴油機NOx和SOx聯合減排裝置。本發明的目的還在于提供一種船舶柴油機NOx和SOx聯合減排裝置的控制方法。

本發明的船舶柴油機NOx和SOx聯合減排裝置包括在與柴油機的排氣管相連的排氣歧管和與油機的進氣管相連的掃氣箱之間連接的進氣系統，所述進氣系統包括連通到排氣歧管的渦輪、由渦輪驅動的壓氣機、連接于壓氣機出口與掃氣箱之間的空氣中間冷卻器，在與柴油機的排氣管相連的排氣歧管和柴油機的進氣管相連的掃氣箱之間還連接EGR系統，所述EGR系統包括通過第二單向截止閥與排氣歧管連接的預洗滌器、連接在預洗滌器后的EGR冷卻器、連接在EGR冷卻器后的EGR洗滌器、連接在EGR洗滌器后的EGR水滴捕集器，EGR水滴捕集器的出口連接風機，風機的出口通過第三單向截止閥與掃氣箱相連，所述進氣系統還包括連接于壓氣機出口和排氣歧管之間的包含第一單向截止閥的壓縮空氣旁通通路，在渦輪進出口之間設置廢氣旁通管路，廢氣旁通管路上設置第四單向截止閥，廢氣旁通管路連接余熱鍋爐，余熱鍋爐后通過三通閥連接廢氣洗滌裝置或直接連通大氣。

本發明的船舶柴油機NOx和SOx聯合減排裝置還可以包括：

1、在空氣中間冷卻器與掃氣箱之間空氣水滴捕集器。