[发明专利]船舶双燃料或天然气发动机逃逸甲烷的处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种发动机逃逸甲烷的排放后处理系统，具体地说是一种船舶双燃料发动机/天然气发动机逃逸甲烷的排放后处理系统。

背景技术

船舶双燃料/天然气发动机以其燃料(CH₄)来源多，燃料成本低，与传统船舶低速发动机相比，NOx排放降低20％以上，几乎没有硫氧化物和颗粒物排放，正在江海和远洋船舶上获得越来越多的应用。但双燃料/天然气发动机的HC排放，尤其是基于Otto循环的双燃料/天然气发动机的甲烷(CH₄)排放较多，对环境产生了严重的污染。

目前IMO及世界各国的环保法规越来越严格，对船舶发动机尾气排放的控制要求也越来越严格，如何采取有效手段降低发动机污染物的排放成为发动机排放技术研究领域的重要课题。碳氢化合物(HC)是双燃料/天然气发动机的主要排放物，主要包括甲烷及其衍生物(甲醛CH₂O和甲醇CH₃OH)等。

船舶双燃料/天然气发动机排放的碳氢化合物包括未燃和未完全燃烧的燃料、润滑油及其裂解产物和部分氧化物，如甲烷、甲醛、苯、醛、酮及有关衍生物等200多种成分。为了减少碳氢化合物的排放，在发动机排气后处理系统中安装DOC(Diesel Oxidation Catalyst，氧化催化器)是目前主要的技术手段。氧化催化器由壳体、减振层、载体及催化剂四部分构成，随着尾气通过氧化催化器，其中的CO、碳氢化合物等污染物(除甲烷外)会被氧化，从而减少污染物排放。

碳氢化合物中的甲烷是热势很高的温室效应气体，其温暖化潜势要比二氧化碳大21倍。甲烷是一种高度稳定的化合物，需要很高的活化能来破坏碳氢键和氧化甲烷分子。有效地氧化催化甲烷需要尾气温度高于600℃。由于从双燃料/天然气发动机排出的尾气温度较低，尾气后处理系统中的氧化催化器难以将其中的甲烷这一温室效应成分去除。

现有技术中，关于发动机尾气的氧化催化技术主要有：

1、申请号为201020620945.0的专利文件中公开的“柴油发动机氧化催化器”，设计了一种柴油发动机氧化催化器，采用蚌壳式封装为一体，使用价格较低的钯，降低了生产成本。但该装置只适用于车用柴油发动机，且氧化催化效率不够高，也无法去除船舶双燃料/天然气发动机尾气成分中的甲烷。

2、申请号为201180074031.6的专利文件中公开的“柴油机氧化催化器和处理发动机排气的方法”，设计了一种柴油机氧化催化器，该装置对氧化催化器的入口端和出口端通道进行了改进，有利于改善氧化催化器易受烟尘和碳氢化合物颗粒的堵塞问题。但该装置针对柴油机设计，且氧化催化温度较低，不能够处理船舶双燃料/天然气发动机尾气成分中的甲烷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够去除包括普通氧化催化器不能氧化的甲烷在内的多种环境污染物，减少船舶尾气污染物和温室效应气体排放的船舶双燃料或天然气发动机逃逸甲烷的处理系统。

本发明的目的是这样实现的：

包括连接在发动机排气管道后的氧化催化器，还包括补燃器，补燃器通过单独的补燃器油泵与油箱相连，补燃器的出口并入发动机排气管道加热排气管道中的来自发动机的含甲烷尾气，使尾气温度达到甲烷氧化催化所需温度。

本发明还可以包括：

还包括温度传感器和电控装置，温度传感器安装在补燃器的出口并入之后的发动机排气管道上，温度传感器监测氧化催化器前的尾气温度输入电控装置，电控装置控制补燃器油泵和补燃器。

本发明提供了一种能够去除包括甲烷在内的多种环境污染物的船舶双燃料/天然气发动机的尾气后处理氧化催化装置。该系统由氧化催化装置和补燃器相结合，能够将发动机尾气温度提高到满足甲烷氧化催化的温度，去除包括普通氧化催化器不能氧化的甲烷在内的多种环境污染物，减少船舶尾气污染物和温室效应气体的排放。

本发明的技术方案包括氧化催化器、补燃器、温度传感器、电控装置、泵及管路。补燃器通过单独的补燃器油泵与油箱相连，补燃器和输油泵与电控装置连接。氧化催化器安装在发动机排气管道中，尾气从发动机进入排气管道，当需要处理船舶双燃料/天然气尾气中的甲烷时，补燃器开始工作，燃料箱中的燃料经由输油泵向补燃器供油，补燃器产生的高温排气并入发动机排气管道中，加热排气管道中的来自发动机的含甲烷尾气，温度传感器监测氧化催化器前的尾气温度，通过电控装置选择启停补燃器。该系统通过加装补燃器提高尾气氧化催化的温度，使其达到甲烷氧化催化所需温度，从而达到去除尾气中逃逸甲烷的目的。