[发明专利]多级并联SCR系统

说明书

本发明公开了一种多级并联SCR系统，依次串联设置进气单元、反应单元及出气单元，反应单元内设置有若干个反应通道，进气单元上对应若干个反应通道设置若干个分流支管，若干个分流支管连通至进气单元的同一个进气口上；出气单元对应若干个反应通道设置若干个汇流支管，若干个汇流支管连通至出气单元的同一个出气口上。本发明通过进气单元的若干个分流支管将大流量的尾气气流分流至若干个反应通道内，单个反应通道内的尾气气流流量相应减小，因而单个反应通道的筒体横截面尺寸可以相应减小，尾气气流的速度均匀性更容易控制，其他流速分布均匀性高，降低尿素结晶的风险，确保后处理系统的性能，提高氮氧化物的转化效率。

技术领域

本发明涉及船用发动机尾气后处理技术领域，尤其是一种船用的多级并联SCR系统。

背景技术

航运业的繁荣发展是推动我国经济发展的强大动力，但是与此同时，伴随而生的船舶大气污染排放给空气质量带来的压力和挑战也不容小觑。船舶发动机主要以柴油发动机为主，随着航运业的不断发展，船用柴油发动机排放尾气对大气环境的污染日益严重，船用柴油发动机排放的氮氧化物（NO_X）是造成大气污染的主要污染源之一，为了降低柴油机排放物对大气的污染，需要对船用柴油发动机的尾气排放进行处理。船用柴油发动机通常采用选择性催化还原技术(SCR)对尾气排放进行后处理，尿素水溶液在柴油发动机尾气温度下被分解成氨气（NH₃），在催化剂的作用下，氨气（NH₃）把柴油发动机尾气中的氮氧化物（NO_X）还原成无害的氮气（N₂）和水（H₂O），最终排出到大气环境中，从而达到降低排放物的目的。

目前，船用柴油发动机通常采用单通道、单喷嘴的SCR系统对尾气进行后处理，这种单通道、单喷嘴的SCR系统存在如下问题：（1）为了满足船用柴油发动机大排量要求，SCR系统的筒体的横截面尺寸通常都设置的比较大，即筒体都比较粗，筒体内部的气流通道较宽，尾气气流在筒体内部的气流通道内容易乱窜，尾气气流的速度均匀性很难控制，气体流速分布均匀性差。气体流速分布均匀性差一方面会导致催化剂老化不均匀；另一方面，由于气体流速分布不均匀，在尾气后处理混合装置内部，处于气体流速较小区域的内壁面的温度较低，当尿素液滴接触到此部分内壁面后会带走一部分热量，使此部分的内壁面温度进一步降低，掉落在温度过低的内壁面上尿素液滴由于没有充分的吸热分解，很容易形成尿素结晶，进而影响后处理系统性能，更甚者还会造成排放超标或后处理系统堵塞而造成动力不足。更进一步的，由于筒体内部的气体流速分布均匀性差，尿素水溶液分解成NH₃后，在筒体内部与尾气气流的混合均匀性差，进而降低氮氧化物的转化效率，并造成部分氨逃逸，从而影响催化剂的整体性能。气流均匀性差，也会导致载体温度梯度打，影响载体使用寿命。（2）由于船用柴油发动机的排量大，而单一喷嘴的喷射效率有限，单一喷嘴喷射的尿素水溶液很难满足大流量的尾气气流对NH₃的需求量，因此单喷嘴的SCR系统对船用柴油发动机的尾气气流中氮氧化物的转化效率较低。进一步的，即使单一喷嘴的尿素水溶液喷射量可以增大到足以满足大流量的尾气气流对NH₃的需求量，过大的喷射量会比较集中地喷射进入筒体内，而过于集中的大流量尿素水溶液很难在短时间内迅速分解，分解效果差，而且集中的尿素水溶液中未分解的尿素液滴很容易掉落在筒体的内壁面上形成尿素结晶。

发明内容

本申请人针对上述现有船用单通道、单喷嘴SCR系统存在气体流速分布均匀性差、容易形成尿素结晶、气流的混合均匀性差，氮氧化物的转化效率较低等缺点，提供一种结构合理的船用的多级并联SCR系统，气体流速分布均匀性好、尿素结晶风险低、气流的混合均匀性好，氮氧化物的转化效率高。

本发明所采用的技术方案如下：