[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于SCR的船舶脫硝系統(tǒng)的尾氣循環(huán)處理系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711186363.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107829804A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱志宇;姜文剛;戴曉強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué);江蘇科技大學(xué)海洋裝備研究院
• 主分類(lèi)號(hào): F01N3/20
• 分類(lèi)號(hào): F01N3/20;F01N3/32;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 北京一格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11316
• 代理人: 滑春生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃油或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，涉及船舶柴油機(jī)尾氣脫硫脫硝裝置，特別涉及一種基于SCR的船舶脫硝系統(tǒng)的尾氣循環(huán)處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著國(guó)際貿(mào)易和船舶運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，以石油產(chǎn)品為燃料的船舶廢氣排放對(duì)當(dāng)前的污染越來(lái)越嚴(yán)重。船舶大氣污染已經(jīng)到了不容忽視的地步，特別是在港口、海峽和一些航線(xiàn)密集、船舶流量大的海區(qū)，船舶排放的廢氣甚至成為該地區(qū)的主要污染源?，F(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣脫硝系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)組、脫硝裝置( 催化還原裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)SCR) 組成。這樣的設(shè)計(jì)存在很大的弊端。由于在柴油機(jī)煙氣排放口放置了脫硝裝置，導(dǎo)致柴油機(jī)煙氣排放受到一定的阻塞，直接導(dǎo)致了柴油機(jī)無(wú)法全功率的工作，這不僅影響了柴油機(jī)的工作效率，增加了運(yùn)行成本，也間接降低了柴油機(jī)的使用壽命。

為了使脫硝裝置不影響柴油機(jī)煙氣的排放效益，只能降低柴油機(jī)的輸出功率，從而減少柴油機(jī)煙氣的排放量，減小管道中氣體壓強(qiáng)。這樣的解決方案大大降低了柴油機(jī)的工作效率，無(wú)法使柴油機(jī)長(zhǎng)期處于額定功率輸出的工作狀態(tài)。

此外，船舶柴油機(jī)尾氣中氮氧化物是主要的大氣污染物之一，隨著海上運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，船舶廢棄排放對(duì)當(dāng)前環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重。根據(jù)國(guó)際海事組織提供的資料顯示，全球每年排放的氮氧化物中有30%來(lái)自海上船舶。因此，如何消除船舶尾氣中的氮氧化物就顯得尤為重要。

SCR脫硝法是指在催化劑的作用和氧氣存在的條件下，NH₃優(yōu)先和NO_x發(fā)生還原脫除反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?，反?yīng)溫度為300-400℃?，F(xiàn)有的SCR脫硝系統(tǒng)是將船舶內(nèi)燃機(jī)排放的尾氣經(jīng)過(guò)一系列熱交換、除塵處理處與氨氣混合通入SCR反應(yīng)器中進(jìn)行還原反應(yīng)，然后將反應(yīng)后的尾氣直接排放。氨氣的通入量、SCR反應(yīng)器內(nèi)的溫度、混合氣體與催化劑的接觸程度都將直接影響尾氣的脫硝率，當(dāng)反應(yīng)不完全時(shí)，處理后的尾氣中氮氧化物的含量并沒(méi)有達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)如若直接將反應(yīng)后的氣體進(jìn)行排放，將對(duì)大氣噪聲很大的污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于SCR的船舶脫硝系統(tǒng)

的尾氣循環(huán)處理系統(tǒng)，能夠很好地解決因SCR脫銷(xiāo)裝置而導(dǎo)致的柴油機(jī)功率損耗的問(wèn)題，且當(dāng)經(jīng)SCR處理后的尾氣中氮氧化物濃度未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)反應(yīng)后的尾氣能夠進(jìn)行循環(huán)脫硝再處理，直至達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于SCR的船舶脫硝系統(tǒng)的尾氣循環(huán)處理系統(tǒng)，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：包括功率釋放裝置和尾氣循環(huán)再處理裝置，

所述功率釋放裝置包括煙氣脫硝管路，該煙氣脫硝管路的一端與柴油機(jī)的排氣端連接，煙氣脫硝管路的另一端與SCR反應(yīng)器的進(jìn)氣端連接，且所述SCR反應(yīng)器的排氣端通過(guò)主煙道與排放煙囪相連通，在主煙道中由進(jìn)氣端至出氣端依次設(shè)置有NO_x濃度傳感器和煙囪盾體；

還包括一設(shè)置SCR反應(yīng)器排氣端的抽氣裝置，所述抽氣裝置包括抽氣泵、抽氣泵啟?？刂破鳌⒊闅獗霉β蕶z測(cè)裝置和柴油機(jī)負(fù)荷檢測(cè)裝置；

所述抽氣泵連通設(shè)置于SCR反應(yīng)器排氣端與主煙道進(jìn)氣端之間，抽氣泵啟?？刂破魍ㄟ^(guò)管路A與抽氣泵連通，抽氣泵功率檢測(cè)裝置通過(guò)管路B與抽氣泵啟停控制器連通；所述柴油機(jī)負(fù)荷檢測(cè)裝置通過(guò)管路C與SCR反應(yīng)器前端的煙氣脫硝管路連通，所述柴油機(jī)負(fù)荷檢測(cè)裝置通過(guò)管路D與抽氣泵啟?？刂破鬟B通；

所述尾氣循環(huán)再處理裝置包括噴氨格柵，噴氨格柵通過(guò)氨氣管道與煙氣脫硝管路相連通；

還包括一循環(huán)旁路煙道和控制器，所述循環(huán)旁路煙道的進(jìn)氣端與NO_x濃度傳感器和煙囪盾體之間的主煙道相連通，循環(huán)旁路煙道的排氣端與煙氣脫硝管路相連通，且在循環(huán)旁路煙道的進(jìn)氣端上的煙道上設(shè)置有循環(huán)旁路閥門(mén)；所述控制器分別通過(guò)管路與噴氨格柵、NO_x濃度傳感器、煙囪盾體和循環(huán)旁路閥門(mén)相連接。

進(jìn)一步地，在所述設(shè)有循環(huán)旁路閥門(mén)后的循環(huán)旁路煙道上還串聯(lián)設(shè)置有增壓風(fēng)機(jī)，且增壓風(fēng)機(jī)通過(guò)管路與控制器相連接。

進(jìn)一步地，所述控制器采用自適應(yīng)控制算法，以SCR處理前和處理后的NO_x濃度作為輸入，通過(guò)自適應(yīng)參數(shù)估計(jì)計(jì)算方法控制噴氨格柵噴氨量、增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量大小、循環(huán)旁路閥門(mén)開(kāi)閉大小及煙囪盾體的開(kāi)閉。

進(jìn)一步地，所述自適應(yīng)參數(shù)估計(jì)計(jì)算方法為輸入量經(jīng)過(guò)自適應(yīng)卡爾曼濾波，然后進(jìn)行方差估計(jì)，方差估計(jì)存在誤差，進(jìn)行調(diào)整遺忘因子，再經(jīng)過(guò)自適應(yīng)卡爾曼濾波，然后進(jìn)行方差估計(jì)，直至估計(jì)方差無(wú)誤差，最后進(jìn)行參數(shù)識(shí)別及估計(jì)。