[發(fā)明專利]基于進(jìn)氣流量的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)用SCR噴射控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011196496.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112360599A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳鵬;臧志成;朱磊;邵祥;潘希偉;陸立井;鄒旭杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凱龍高科技股份有限公司
• 主分類號(hào): F01N9/00
• 分類號(hào): F01N9/00;F01N3/20;F01N11/00;G01M15/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發(fā)明公開一種基于進(jìn)氣流量的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)用SCR噴射控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需對(duì)發(fā)電內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣量重新標(biāo)定即可通過進(jìn)氣流量計(jì)對(duì)發(fā)電內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣流量進(jìn)行判斷，快速準(zhǔn)確的判斷內(nèi)燃機(jī)工況，并能實(shí)時(shí)調(diào)整尿素水溶液噴射量，有效降低內(nèi)燃機(jī)尾氣排放中的NOx。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)排氣流量判斷的同時(shí)，大大降低了產(chǎn)品成本，從而促進(jìn)了SCR在內(nèi)燃機(jī)發(fā)電行業(yè)應(yīng)用，并顯著降低了發(fā)電內(nèi)燃機(jī)排氣中氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)保證居民健康具有重要的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電內(nèi)燃機(jī)尾氣處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于進(jìn)氣流量的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)用SCR噴射控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著國內(nèi)“分布式能源”需求的增長(zhǎng)，國內(nèi)的氣體(沼氣、煤層氣等)發(fā)電內(nèi)燃機(jī)和備用發(fā)電機(jī)組的保有量快速增高，但隨著發(fā)電內(nèi)燃機(jī)的推廣，其帶來的尾氣污染問題也日漸顯現(xiàn)。有數(shù)據(jù)顯示，單臺(tái)600kW沼氣發(fā)電機(jī)的氮氧化物年排放量可達(dá)50噸/年，其初始排放濃度可達(dá)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996》排放標(biāo)準(zhǔn)的8倍，超標(biāo)排放的氮氧化物可導(dǎo)致哮喘等呼吸道疾病，并導(dǎo)致“酸雨”現(xiàn)象頻發(fā)，因此，對(duì)發(fā)電內(nèi)燃機(jī)尾氣污染物減排，對(duì)改善居民健康具有重要的意義。

選擇性催化還原(SCR)技術(shù)可以有效降低內(nèi)燃機(jī)排放出的氮氧化物(NOx)，氮氧化物減排效率高達(dá)90％以上，在國四、國五柴油車上已經(jīng)得到了大批量應(yīng)用。該技術(shù)通過向內(nèi)燃機(jī)排氣管內(nèi)噴射尿素水溶液，通過尿素水溶液的尿素水解提供氨氣(NH3)，在催化還原器的表面在催化劑的作用下產(chǎn)生催化反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)化為無害的氮?dú)?N2)，從而減緩“酸雨”的發(fā)生，并降低因NOx導(dǎo)致的氣管炎、哮喘等呼吸道疾病的發(fā)生率。在使用SCR時(shí)，需要根據(jù)內(nèi)燃機(jī)排氣流量、排氣溫度、初始氮氧排放值、最終氮氧排放值進(jìn)行噴射量控制，由于內(nèi)燃機(jī)發(fā)電行業(yè)所用的內(nèi)燃機(jī)一般沒有進(jìn)氣流量檢測(cè)，加之國內(nèi)一直以來沒有頒布相關(guān)排放法規(guī)，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電行業(yè)鮮有SCR的使用。因此，有必要對(duì)原有發(fā)電內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行SCR技術(shù)改造。實(shí)際內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電負(fù)荷會(huì)發(fā)生較大的變化，原有發(fā)電內(nèi)燃機(jī)多數(shù)無法通過CAN報(bào)文進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣量、循環(huán)油耗等的傳遞，導(dǎo)致無法確定尿素水溶液的實(shí)時(shí)噴射量。由于發(fā)電內(nèi)燃機(jī)排量較大，內(nèi)燃機(jī)持續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，單位排量氮氧化物比排放高，其環(huán)境污染問題逐漸被相關(guān)環(huán)保部門重視，急需相關(guān)后處理減排技術(shù)的推廣。由于內(nèi)燃機(jī)排氣溫度較高，排氣流量計(jì)造價(jià)較高(一般都2萬元以上)，嚴(yán)重影響了SCR技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)發(fā)電行業(yè)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于通過一種基于進(jìn)氣流量的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)用SCR噴射控制系統(tǒng)，來解決以上背景技術(shù)部分提到的問題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于進(jìn)氣流量的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)用SCR噴射控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括進(jìn)氣流量計(jì)、SCR前氮氧傳感器及后處理控制單元；所述進(jìn)氣流量計(jì)用于獲取發(fā)電內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣量，并將其輸出給后處理控制單元；所述SCR前氮氧傳感器用于檢測(cè)氮氧化物初始值，并將其輸出給后處理控制單元；所述后處理控制單元用于根據(jù)所述發(fā)電內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣量、氮氧化物初始值以及SCR后氮氧目標(biāo)減排值計(jì)算出需要減排的氮氧化物量，實(shí)現(xiàn)對(duì)氮氧化物的實(shí)時(shí)判斷，計(jì)算出尿素水溶液噴射量并根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工況作相應(yīng)調(diào)整。

特別地，所述基于進(jìn)氣流量的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)用SCR噴射控制系統(tǒng)還包括SCR前排溫傳感器和SCR后排溫傳感器；所述后處理控制單元用于通過SCR前排溫傳感器和SCR后排溫傳感器的測(cè)量值確定SCR的平均溫度，通過查找不同SCR平均溫度對(duì)應(yīng)的SCR催化器的氮氧化物減排效率MAP表格，然后，結(jié)合計(jì)算出的需要減排的氮氧化物量，計(jì)算出需要噴射的基本尿素水溶液流量，完成對(duì)尿素水溶液額定噴射量的實(shí)時(shí)判斷。

特別地，所述基于進(jìn)氣流量的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)用SCR噴射控制系統(tǒng)還包括SCR后氮氧傳感器；所述后處理控制單元用于通過所述SCR后氮氧傳感器的測(cè)量值即SCR后氮氧值和SCR后氮氧目標(biāo)排放值進(jìn)行比對(duì)，并結(jié)合所述進(jìn)氣流量計(jì)獲得的發(fā)電內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣量，計(jì)算出滿足SCR后氮氧目標(biāo)排放值所需要的尿素水溶液修正噴射量，實(shí)現(xiàn)對(duì)尿素水溶液噴射量的調(diào)節(jié)控制。