[发明专利]氨燃料船舶发动机系统及其尾气后处理系统

说明书

本发明提供了一种氨燃料船舶发动机系统及其尾气后处理系统，包括：依次设置的氧化亚氮反应器、脱氮氧化物反应器、氨氧化催化剂反应器以及排放系统；氧化亚氮反应器的入口端至出口端之间连接有第一连通旁路；氨氧化催化剂反应器的入口端至出口端之间连接有第二连通旁路；根据处理控制逻辑和排放控制逻辑，通过对应不同阀门对相应的通路进行控制。本发明协同处理氨燃料船舶发动机的主要含氮污染物，对燃烧模式和废气组分不同的可能性做不同路径的安排，能够显著降低氨燃料船舶的排放水平，满足氨燃料船舶发动机主要含氮污染物目前及将来需要面对的排放限制。

技术领域

本发明涉及船用发动机尾气处理技术领域，具体地，涉及一种氨燃料船舶发动机系统及其尾气后处理系统。

背景技术

氨作为无碳能源的载体，同时为可持续能源，是国际上公认的最有潜力的零碳燃料，具有广阔的应用前景。本领域已启动未来清洁燃料的应用和融资计划。NO_X目前已有严格的排放限制，N₂O已明确被指出需要控制排放，随着氨燃料在航运业中的推广，NH₃的排放限制也会逐步落实。

N₂O是一种温室效应298倍于CO₂的气体，而目前船舶主流的脱硝系统SCR无法有效处理氨燃料船舶发动机尾气中的N₂O，且在目前SCR的反应中，NO_X和NH₃的不理想产物也包含N₂O；由于NH₃的层流燃烧速度和热值低等原因，氨燃料的后燃情况难以避免，因此燃料氨逃逸的风险高。因此，为克服这些难题，本领域亟需充分结合目前已较成熟的SCR技术，开发适用于氨燃料船舶的后处理系统。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种氨燃料船舶发动机系统及其尾气后处理系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种氨燃料船舶发动机系统的尾气后处理系统，包括：氧化亚氮反应器、脱氮氧化物反应器、氨氧化催化剂反应器以及排放系统；其中：

所述氧化亚氮反应器的入口端分别与氨燃料发动机和氨燃料供应系统相连接，所述氧化亚氮反应器的出口端与所述脱氮氧化物反应器的入口端相连接，所述脱氮氧化物反应器的出口端与所述氨氧化催化剂反应器的入口端相连接，所述氨氧化催化剂反应器的出口端与所述排放系统相连接；

所述氧化亚氮反应器的入口端至出口端之间连接有第一连通旁路；

所述氨氧化催化剂反应器的入口端至出口端之间连接有第二连通旁路；

根据处理控制逻辑，所述氨燃料发动机和/或所述氨燃料供应系统与所述氧化亚氮反应器相连通或通过所述第一连通旁路与所述脱氮氧化物反应器相连通；所述脱氮氧化物反应器经过所述氨氧化催化剂反应器与所述排放系统相连通或通过所述第二连通旁路与所述排放系统相连通。

可选地，所述氧化亚氮反应器，包括一层或多层贵金属催化剂层，多层所述贵金属催化剂层之间依次排列设置，用于以NH₃作为还原剂，通过催化还原的方式将N₂O转化为N₂、O₂、NO₂和NO。

可选地，所述脱氮氧化物反应器，包括依次排列设置的一层或多层钒催化剂层以及设置于所述钒催化剂层后端的一层铜催化剂层；其中，所述钒催化剂层用于以NH₃作为还原剂，通过催化还原的方式将NO_X转化为N₂和H₂O；所述铜催化剂层用于将NH₃转化为N₂和H₂O。