[發(fā)明專利]一種雙渦輪船舶二沖程低速柴油機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510567163.2
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105179119A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周松;朱元清;劉佃濤;楊軍
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)，具體地說是船舶柴油機(jī)的廢氣循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著國際航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，船舶發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的廢氣排放己成為海洋大氣尤其是港口大氣的主要污染源。船舶二沖程低速柴油機(jī)產(chǎn)生的氣態(tài)排放物中，NOx占有很大比重，容易形成酸雨、酸霧和光化學(xué)煙霧，是造成海洋大氣和港口環(huán)境污染的主要酸性氣體之一。

IMO和各國主管機(jī)構(gòu)已對船舶柴油機(jī)廢氣中的NOx排放進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，減少NOx排放已成為全球船用主機(jī)制造商面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2016年1月1日起將實(shí)行IMONOx排放新標(biāo)準(zhǔn)，屆時(shí)，在NOx排放控制區(qū)內(nèi)，船舶廢氣中NOx的排放限值相比于現(xiàn)在將減少75％。

目前，常用的NOx減排措施主要包括機(jī)內(nèi)減排措施和機(jī)外減排措施。機(jī)內(nèi)減排措施是通過一定的方法，例如延遲燃油噴射、增加進(jìn)氣濕度、優(yōu)化燃燒室形狀和噴油規(guī)律等，改善缸內(nèi)燃燒組織形式，減少缸內(nèi)NOx的生成，減少發(fā)動機(jī)最終的NOx排放；機(jī)外減排NOx措施，主要是SCR后處理技術(shù)(SelectedCatalyticReduction，選擇性催化還原)，利用還原劑還原柴油機(jī)排氣管中的NOx，使之變?yōu)闊o害的N2，最終減少發(fā)動機(jī)的NOx排放。相對而言，上述機(jī)內(nèi)減排措施比較容易實(shí)現(xiàn)，但單項(xiàng)技術(shù)減排效果有限。機(jī)外減排SCR技術(shù)，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(shí)SCR系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)成本也較高。

作為一種有效的柴油機(jī)NOx減排措施，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)通過將一部分廢氣從排氣管中引出，經(jīng)過降溫、洗滌等處理，重新進(jìn)入發(fā)動機(jī)掃氣箱，再分配給發(fā)動機(jī)各氣缸。由于再循環(huán)的廢氣中含有一定量的CO2和H2O，降低了發(fā)動機(jī)缸內(nèi)工質(zhì)的比熱，進(jìn)而降低了缸內(nèi)燃燒溫度，同時(shí)廢氣再循環(huán)降低了發(fā)動機(jī)進(jìn)氣中氧的濃度，最終降低了發(fā)動機(jī)的NOx生成和排放量。

由于EGR能滿足IMO控制區(qū)有關(guān)NOx的TierIII排放標(biāo)準(zhǔn)，且其體積和成本均遠(yuǎn)小于SCR系統(tǒng)，是一種很有前途的船舶二沖程低速柴油機(jī)NOx排放控制技術(shù)。

現(xiàn)有EGR技術(shù)，都是針對車用、船用中速柴油機(jī)或EGR部件的：

1.中國專利申請?zhí)枮?01310435575.1，名稱為“一種用于船用中速柴油機(jī)的EGR系統(tǒng)”，提出了選擇柴油機(jī)的個(gè)別氣缸作再循環(huán)使用，為了配合個(gè)別氣缸，相應(yīng)地規(guī)劃了排氣管路。這種結(jié)構(gòu)通過調(diào)節(jié)EGR旁通閥的開度，控制EGR廢氣流量，并使某些氣缸的排氣壓力高于進(jìn)氣壓力，使排氣重新進(jìn)入氣缸，從而實(shí)現(xiàn)在不增加過多輔助裝置的情況下，克服船用中速柴油機(jī)較大的進(jìn)排氣壓力逆差，達(dá)到引入EGR降低NOx排放的目的。

2.中國專利申請?zhí)枮?00580046815.2，名稱為“EGR裝置”，提出了一套針對車用柴油機(jī)的EGR方案，從發(fā)動機(jī)排氣管引出廢氣，經(jīng)中間冷卻器冷卻后，與新鮮空氣混合，直接進(jìn)入發(fā)動機(jī)參與燃燒，此EGR系統(tǒng)通過EGR閥調(diào)整EGR廢氣量。

上述兩個(gè)專利中EGR系統(tǒng)都裝載在燃用輕質(zhì)低硫蒸餾柴油的發(fā)動機(jī)上，其顆粒和SOx排放均較少。船舶二沖程低速柴油機(jī)，為節(jié)省成本，使用高硫渣油或重油，發(fā)動機(jī)廢氣中顆粒和SOx排放量很大，減少再循環(huán)廢氣中的顆粒和SOx，避免對發(fā)動機(jī)部件的磨損和腐蝕，是低速二沖程柴油機(jī)EGR系統(tǒng)的核心。此外，由于二沖程柴油機(jī)功率和廢氣量遠(yuǎn)比四沖程中速柴油機(jī)大，EGR閥無法勝任調(diào)整大功率柴油機(jī)EGR廢氣量的任務(wù)。

3.中國專利申請?zhí)枮?00810196308.2，名稱為“一種低壓EGR系統(tǒng)”，該EGR系統(tǒng)從顆粒捕集器后引出廢氣，然后流經(jīng)一級冷卻器和二級冷卻器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，經(jīng)EGR閥控制調(diào)節(jié)流量后在增壓器壓縮機(jī)前與流出空氣濾清器的增壓空氣匯合，然后導(dǎo)入中冷器，沿進(jìn)氣系統(tǒng)流入發(fā)動機(jī)燃燒室燃燒，其冷卻器分流整車空調(diào)系統(tǒng)的一部分冷媒來對EGR廢氣冷卻。該EGR系統(tǒng)針對車用四沖程柴油機(jī)，對于船舶二沖程柴油機(jī)，由于燃用低質(zhì)重油，廢氣中顆粒遠(yuǎn)比燃用輕質(zhì)油的四沖程柴油機(jī)多，不適合使用顆粒捕集器，另外，低壓EGR系統(tǒng)增大了對壓氣機(jī)的磨損，且船舶采用中央冷卻，與車輛空調(diào)系統(tǒng)完全不同。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供有效改善發(fā)動機(jī)燃燒狀況，降低缸內(nèi)燃燒溫度，減少柴油機(jī)的NOx生成和排放的一種雙渦輪船舶二沖程低速柴油機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：