[发明专利]一种用于柴油机的进气加湿系统

说明书

技术领域

本发明涉及进气加湿系统，尤其涉及一种用于柴油机的进气加湿系统。

背景技术

在船舶运输过程中，柴油机会因为燃料的不完全燃烧而产生有害气体及颗粒物排放，如挥发性有机物、氯氟烃、一氧化碳、二氧化碳、硫氧化合物、氮氧化合物、烟尘等。在这些污染物中危害最大的是氮氧化合物、硫氧化合物，氮氧化合物主要由NO和NO₂组成，它们通称为NO_x。NO_x对环境的破坏极大，不仅危害人体的呼吸系统，也是地面附近形成光化学烟雾的主要因素之一。据挪威向国际海事组织提供的资料表明，世界船舶年排放的NO_x达602万吨，占世界NO_x年排放总量的7%。针对越来越严重的船用柴油机尾气污染问题，国际海事组织和世界各国都制定了越来越严格的排放规范，而适应新规范是船舶柴油机当前面临的主要问题。

为降低船用柴油机的NO_x排放量，国际上较为先进的改良方式是提高进气空气的含湿量，即利用水蒸汽增加进气管中进气空气的绝对湿度，湿空气进入柴油机气缸燃烧，使燃烧最高温度降低，抑制了NO_x的产生。

一般来说，要使用进气加湿技术降低船用柴油机的NO_x排放量，进气空气的相对湿度应尽量趋近于100%，这就要求进气加湿系统有较高的效率。另外，不同工况下发动机的进气质量不同，为使进气空气的含湿量达到预先的设定要求，进气加湿系统的喷水量应灵活可控。

现有的进气加湿系统，主要有以下几种：

（1）直接在进气道喷水，针对船用柴油机，若直接在进气道进行喷水，则由于进气道尺寸的约束，允许布置的喷嘴数有限、雾化的液滴易因发生碰壁而凝结、进气空气与雾化液滴的接触面也较小，整个进气加湿系统的效率较低。

（2）水的喷射方式采用气雾喷射形式，该喷射形式水的雾化质量较差，水利用率低，且需通过控制水路及气路的压力实现对喷水量的控制，整个结构较为复杂。

（3）不对进气进行加热，而直接对进气空气进行喷水加湿，该进气加湿系统的水利用率较低；且进气温度直接决定了进气空气的最大吸湿能力，不对进气空气进行加热，难以满足工程应用中对进气含湿量的要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种船用柴油机的进气加湿系统，与现有同类进气加湿系统相比，具有喷水雾化效果好、最大加湿量大、喷水量灵活可控、系统稳定可靠、效率高等特点，能够满足工程应用中对进气含湿量的要求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种船用柴油机的进气加湿系统，可根据不同工况下进气质量的变化，实现对进气含湿量的准确控制，有效防止过量的水珠进入气缸，提高了进气加湿系统的水利用率及最大加湿能力。

为实现上述目的，在本发明的一个方面，提供了一种进气加湿系统，包括进气管路和喷水管路，进气管路设有独立的进气加湿塔，进气气体依次经过进气入口、进气加湿塔、进气出口和柴油机的进气管道进入气缸；进气加湿塔为腔体结构，进气加湿塔与柴油机的进气管道的前端同轴；进气加湿塔的内部沿进气气体的流动方向依次布置喷水装置和除雾器。

其中，进气气体为经涡轮增压器压缩处理后的压缩空气。

进一步地，喷水装置包括多个喷嘴。

进一步地，除雾器为两级除雾器，经过加湿的进气气体通过两级除雾器除去气体中携带的液滴。

进一步地，进气加湿塔下方设置排水口，排水口通过排水管路将进气加湿塔中的液滴排到进气加湿塔外。

其中，后方为远离进气入口的方向。

进一步地，进气加湿塔的前方设置进气加热器，用于对进气气体进行选择性加热。

其中，前方为靠近进气入口的方向。

进一步地，进气入口、进气加热器、进气加湿塔和柴油机的进气管道的前端同轴设置。

可选地，喷嘴伸入到进气加湿塔的内，喷嘴的出口方向垂直于进气气体的流动方向。

可选地，喷嘴的出口方向平行于进气气体的流动方向，且喷嘴的出口方向与进气气体的流动方向相反。

在本发明的另一个方面，提供了一种船用柴油机，包括如前所述的进气加湿系统。

由此可见，本发明具有以下技术效果：