[发明专利]一种适用于高硫燃油的低速柴油机SCR系统及其控制方法

说明书

本发明的目的在于提供一种适用于高硫燃油的低速柴油机SCR系统及其控制方法，排气箱和进气箱分别连通柴油机排气管和进气管，排气箱的第一出口通过蒸发连通管连通蒸发混合器的第一入口，排气箱的第二出口连通扫气旁通管，进气箱分别连通扫气旁通管和涡轮增压器的压气机，蒸发混合器的第二入口连通还原剂水槽，蒸发混合器的出口连通SCR反应器，SCR反应器通过反应器旁通管连通扫气旁通管，扫气旁通管分别支出废气旁通管和涡轮进气管，涡轮进气管连通涡轮增压器的涡轮进口，废气旁通管连通涡轮增压器的涡轮出口，涡轮增压器的涡轮出口连通大气。本发明能有效提高发动机废气温度，且缓解SCR催化剂气体通道阻塞问题。

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机废气污染物后处理系统，具体地说是船舶柴油机废气污染物后处理系统。

背景技术

随着船舶废气污染物对大气环境的影响日益严重,针对船舶废气的减排工作愈发受到人们的重视。而氮氧化物是船舶废气的主要污染物,国际海事组织IMO海洋环境保护委员会MPEC在《国际防止船舶造成污染公约MARPOL》附则Ⅵ中要求船舶在排放控制区内航行时,其氮氧化物排放量需达到TierⅢ标准，即NOx加权排放量不高于3.4g/kWh，而TierⅠ和TierⅡ分别为17g/kWh和14.4g/kWh。

由于TierⅢ对于NOx排放提出了更加严格的要求，机内减排方法已经不能满足要求。选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)是一种发动机废气后处理技术,能够有效脱除废气中的NOx，使废气中含量达到TierⅢ标准。

SCR系统的基本原理是将发动机废气中的NOx在一定温度下以NH3作为还原剂进行催化还原反应,将有毒害、有污染的NOx转化为无毒无污染的氮气和水蒸气。由于NH3不易储存和运输，且具有一定的毒性，故一般以尿素水溶液的形式储存。

中国专利申请号为201210135244.1、名称为“大型发动机SCR脱硝方法及其系统”的专利文件中，提出了将SCR放置在涡轮增压器与发动机之间，以及将扫气箱中的部分空气直接旁通到到涡轮增压器上游的方法，使得排气温度升高。此种方法废气升温幅度有限，不能达到大型低速二冲程柴油机在中、低负荷下进行SCR脱硝所需最佳温度。

中国专利申请号为201010555816.2、名称为“通过控制排温实现重型柴油机低排放的方法及实施装置”的专利文件中，提出了一种通过控制排温实现重型柴油机低排放的方法,其技术方案是,通过控制排温实现重型柴油机低排放的方法及实施装置,借助于发动机的排温控制单元实现，将一红外加热器镶套在催化转化器进气口扩张段,发动机冷启动阶段控制红外加热器提高尾气温度与催化转化效率，当催化转化器内温度与压差达到一定范围时,ECU控制红外加热器的开启和关闭,促使捕集体上的未燃烧产物与复杂络合物气化，缓解催化转化器堵塞情况。

对于大型二冲程低速柴油机而言，高压SCR系统目前存在以下问题：

低速柴油机废气温度低、成分复杂，主机废气条件不能直接满足SCR工作要求，必须借助不同的主机调制技术，对其废气温度进行升温处理，这势必会进一步增加SCR系统的运营成本；

由于柴油机中脱硫装置一般置于SCR之后，这意味着废气在到达SCR设备中时仍含有SO3，而在温度低于300℃时，SO3易于和SCR设备中的氨气和水蒸气发生反应产生硫酸氢铵，硫酸氢铵附着在催化剂表面阻碍了SCR的催化还原反应，更进一步，由于硫酸氢铵是一种胶状物质，它会吸附颗粒形成复合沉积，从而阻塞催化剂块的气体通道；

以上两个问题都可以由增大反应表面积和增大气体通路来解决，然而受船体的空间限制，难以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供能在不增加其他升温设备的基础上有效提高发动机废气温度，且缓解SCR催化剂气体通道阻塞问题的一种适用于高硫燃油的低速柴油机SCR系统及其控制方法。

本发明的目的是这样实现的：