[实用新型]具有NOx捕集功能的船舶柴油机催化还原装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及柴油机排放污染控制，特别是一种能够减少船舶柴油机在起动初期或低负载工况下NO_x排放的催化还原装置。

背景技术

船舶发动机主要以柴油机为主，虽然柴油机的快速发展促使国际远洋航运业迅速壮大，但是船舶柴油机排放物造成的污染对全球环境造成了很大破坏。因此国际海事组织对于船舶柴油机排放的要求日趋严格，尤其是NO_x。目前减少船舶 NO_x排放的主要方法有如下几种：一是燃油控制技术，二是燃烧控制技术，三是进气控制技术，四是选择催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,以下简称为SCR)。其中第四项技术属于机外净化技术，被广泛用于船舶柴油机的尾气后处理。

选择催化还原技术是指利用催化剂在氧气存在的情况下，使用还原剂有选择的将废气中的NO_x还原成N₂和H₂O以减少NO_x排放。目前绝大多数的SCR系统使用尿素作为还原剂，通过尿素溶液的蒸发、热解和中间产物HNCO的水解形成NH₃来还原NO_x。

但是，该技术使用的催化还原材料最佳反应温度一般在280～420℃的范围内，在船舶柴油机起动初期或低负载工况下，SCR装置往往无法达到这个温度。以MAN公司某6S350MEB柴油机为例，其25％负荷下排气温度为280℃，仅仅达到催化剂活化阈值温度，因此在起动初期无法使SCR装置发挥作用，未被净化的 NO_x将直接排入大气中。如若使用加热炉帮助SCR装置快速升温，则需要考虑额外的装置布局，同时增加能量消耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服上述现有船舶柴油机SCR技术的不足，提供一种具有NO_x捕集功能的船舶柴油机催化还原装置，以减少船舶柴油机起动初期或低负载工况下NO_x的排放。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种具有NO_x捕集功能的船用柴油机催化还原装置，其特点在于包括上游进气管、下游进气管、排气管、NO_x捕集器、出气装置、尿素喷管和选择催化还原罐体，所述的NO_x捕集器和出气装置上下地被封装在选择催化还原罐体的中间底部，所述的NO_x捕集器经所述的出气装置与所述的选择催化还原罐体相通，所述的尿素喷管均匀布置在所述的选择催化还原罐体的下底面上，所述的上游进气管和下游进气管相连后穿过所述的选择催化还原罐体的顶部并与所述的NO_x捕集器连通，所述的排气管与所述的选择催化还原罐体的顶部连通，所述的选择催化还原罐体内部布置若干层催化剂。

所述的下游进气管具有较高的导热系数，能够将尾气中的热量迅速传递给催化还原罐体中的催化剂。

所述的NO_x捕集器内部装有高效吸脱的BaZSM-5或NaZSM-5分子筛为载体，该NO_x捕集器的内壁上涂有吸附剂涂层能够在低温时快速地吸附NO_x，并在高于 280℃的温度下脱附NO_x。

所述的尿素喷管在所述的NO_x捕集器达到脱附温度时，将向选择催化还原罐体中喷射尿素溶液。

将上下游进气管与NOx捕集器封装在选择催化还原罐体底部，柴油机起动初期的高温尾气从上下游进气管进入NOx捕集器的过程中，对选择催化还原罐体内的催化剂进行加热，助其迅速达到最佳催化温度；同时NOx捕集器对尾气中的 NOx进行吸附，并且捕集器的温度也同时提升，当达到合适温度时，捕集器中的 NOx脱附，并与尿素溶液热解气体NH3进入达到活化温度的催化剂中，完成催化还原反应，最终达到船舶柴油机起动初期或低负载工况下减少NOx排放的目的。