[发明专利]一种船用尿素喷射系统及其喷射方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低速柴油机尾气氮氧化合物NOx排放后处理装置，尤其是一种船用尿素喷射系统及其喷射方法，属于船舶机械领域。

背景技术

据申请人了解，就船舶废气排放防污染领域这块，对NOx的排放控制标准主要由国际海事组织(IMO)2008年10月通过的MAPOL附则Ⅵ修正案。在NOx排放控制方面,该修正案要求2016年1月1日及以后建造的船舶上安装的柴油机的NOx排放量(当船舶航行于控制区内)必须达到TierⅢ标准，即排放限值为：低速机(n＜130r/min)为3.4g/(kW·h)；中速机(n＝130～2000r/min)为9×n-0.2g/(kW·h)；高速机(n＞2000r/min)为2.0g/(kW·h)。

船用低速二冲程柴油机NOx排放标准要达到Tier III标准，必须加装尾气后处理装置。船用SCR系统主要是对其尾气中的NOx进行处理，是目前国内外消除柴油机尾气NOx效果最好的装置，其效率可以达到94～98％。船用SCR系统作为最有前途的船舶柴油机尾气处理系统在未来的约束船舶排放NOx方面一定会起到决定性的作用，而船用尿素喷射系统为其核心子系统之一，将起到关键作用。

检索发现，国内外应用于汽车产业、锅炉产业的SCR系统中的尿素喷射系统已较为成熟；国外应用于船用SCR系统中的尿素喷射系统已有装船实例；国内应用于船用SCR系统中的尿素喷射系统尚处于研究阶段，技术不成熟，未见装船实例。已有的船用尿素喷射系统其控制策略采用计量泵控制尿素溶液的流量。当尿素溶液流量在大范围内变动时，尿素溶液压力波动较大，影响尿素溶液雾化效果，进而影响尿素喷射系统的稳定运行。

综上所述，船用SCR系统技术尚未成熟、普及。作为船用SCR系统中的核心子系统船用尿素喷射系统技术的成熟将极大的有助于船用SCR系统技术的成熟应用。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种成功配机于船用SCR系统中，可布置增压器前或增压器后处理船舶柴油机尾气，使其NOx含量达标排放，且满足TierⅢ标准的船用尿素喷射系统及其喷射方法。

为了达到以上目的，本发明的一种船用尿素喷射系统，其特征在于：包括泵站单元、尿素溶液压力控制单元、计量控制单元以及喷嘴喷枪单元；所述计量控制单元包括尿素溶液模块、压缩空气雾化模块和压缩空气吹扫模块；所述泵站单元与尿素溶液压力控制单元管路、尿素溶液模块以及喷嘴喷枪单元依次管路连通；所述压缩空气雾化模块和压缩空气吹扫模块管路并联后与喷嘴喷枪单元连通。

本发明进一步限定的技术方案为：

进一步的，所述泵站单元包括依次连接的第一球阀(1)、第一压力表(2)、第一过滤器(16)、第二压力表(3)以及第二球阀(17)；所述第二球阀(17)的出口并列连接第三球阀(5)和第四球阀(21)；所述第三球阀(5)的出口连接第一单螺杆泵(4)；所述第一单螺杆泵(4)的出口连接第一单向阀(7)后与第五球阀(6)连接；所述第五球阀(6)的出口连接泵清洗液管路；所述第四球阀(21)的出口连接第二单螺杆泵(22)后与第二单向阀(19)连接；第二单向阀(19)的出口连接至第五球阀(6)的入口处；第二单向阀(19)的入口处管路连接第十一球阀(18)；所述第十一球阀(18)的出口与第三球阀(5)、第二球阀(17)以及第四球阀(21)连通；所述第一单向阀(7)和第二单向阀(19)的出口与第一压力开关(8)、第一压力传感器(9)、第一过滤器(20)以及第六球阀(10)管路依次连接。泵站采用冗余设计，配备两台100％容量的定量单螺杆泵。当一台泵出现故障而停泵时，另一台泵自动并入系统运行，确保SCR系统正常连续运行。

进一步的，所述尿素溶液压力控制单元包括并列连接在第六球阀(10)出口管路上的第十二球阀(11)、第七球阀(12)、第八球阀(13)以及溢流阀(14)；所述第八球阀(13)的出口连接有第三压力表(31)；所述溢流阀(14)的出口管路上还连接有第九球阀(15)；所述第九球阀(15)的出口与尿素溶液日用罐连通。通过自力式压力调节溢流阀来调节供给计量控制单元的尿素溶液压力的大小，起到稳压作用，使进入计量控制单元的尿素溶液压力随流量变化而基本保持不变。

进一步的，所述尿素溶液模块用于向烟道喷射需要量的尿素溶液(即还原剂)；其包括与第十二球阀(11)依次管路连接的第三过滤器(23)、第二压力传感器(24)、比例调节阀(25)、第一电磁流量计(26)、气动球阀(27)、第三单向阀(28)；所述第三单向阀(28)与喷枪连接。