[发明专利]一种清洁排放的船舶动力系统

说明书

一种清洁排放的船舶动力系统，有氨气液化系统、氨气输送系统和氨燃料主机，氨燃料主机的排烟管与烟气混合器连接，氨燃料主机排放的尾气进入烟气混合器内，烟气混合器与SCR反应器连接，氨燃料主机还连接有氨燃料供给系统。氨燃料供给系统带有液氨燃料储罐，液氨燃料储罐内带有液氨低压泵，液氨低压泵将液氨泵出，经过液氨日用罐、液氨增加泵、第一阀门、液氨加热器、液氨供给缓冲罐，输送给氨燃料主机。本发明提供一种采用氨作为船舶动力燃料的系统，由于氨本身不含硫、碳元素，其燃烧产物仅为氮气和水，为空气主要成分，排放尾气不含硫氧化物和二氧化碳，极具清洁环保特性。

技术领域

本发明涉及船舶建设及船舶设计领域，具体涉及一种燃料清洁、排放清洁的船舶动力系统。

背景技术

常规燃油动力的船舶，其排放尾气含有大量的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等，上述气体的排放，将造成严重的温室气体效应、光化学烟雾、酸雨等污染，危及全球气候和人类生存健康。IMO国际海事组织针对上述船舶尾气排放，分别制定了相应的排放控制法规，以降低船舶尾气中的污染排放。

关于二氧化碳排放：

当前全球气候变暖现象加剧，导致世界各地极端气候现象及自然灾害频发，其罪魁祸首为以CO2为代表的温室气体排放。在船舶航运领域，IMO国际海事组织也制定了最新的关于碳排放EEDI标准，随着时间推移，该标准对船舶设计、船舶配套设备、新能源技术应用等提出了更高的要求。

关于硫氧化物排放：

IMO国际海事组织规定2020年1月起，全球船用燃料含硫量不能超过0.5％，在指定排放控制ECA区，实施更加严格的0.1％硫含量限制，以减少船舶尾气中硫氧化物排放，改善空气质量以保护环境。当前主流的应对措施主要有：①采用较为昂贵的0.1％船用轻柴油MGO或超低硫燃油ULSFO；②采用较为廉价的HFO燃油，安装昂贵的尾气洗涤塔设备；③采用液化天然气LNG作为替代船用燃料，配套昂贵的液化天然气存储和供气设备。

关于氮氧化物排放：

对于2016年1月1日及以后建造的、来往于北美洲及美国加勒比海等排放控制区域的所有船舶，均需满足IMO Tier III氮氧化物排放标准，较IMO Tier II氮氧化物排放标准，船舶尾气中氮氧化物须减少约76％，这一要求对船用发动机设计造成了巨大挑战。当前主流的应对措施主要有采用选择性催化还原(SCR)系统或气再循环(EGR)系统。

氨(-33.6℃，1大气压力，液体状态)作为一种重要的化工原料，在化学医药及农药领域、国防工业领域、冶金工业领域等存在着广泛应用，早在20世纪60年代，以氨为燃料的发动机在汽车、船舶及航天火箭等领域已经具有实际应用。氨通常以液态方式存储及运输，在陆上已具有成熟应用，同时，氨可作为燃料燃烧，由于本身不含硫，其燃烧产物为仅氮气和水，不存在碳排放、硫排放问题，是一种十分清洁的燃料。当前，德国曼集团研发一种可燃烧液氨燃料的双燃料低速主机，使用70bar压力的液体氨喷入气缸燃烧，该机型的船舶应用，可实现船舶主机推进系统的“零碳”“零硫”排放，极具环保价值。

但该氨燃料低速主机采用迪塞尔循环，其排放尾气仍含有NO及NO2等氮氧化物，不满足IMO tier III对于氮氧化物的排放标准，针对该种情况，传统做法是额外增加一套主机尾气后处理装置SCR反应器装置，使用喷射尿素的方式与尾气混合，混合气体经SCR反应器，在催化剂下发生还原反应，尾气中氮氧化物被还原为N2，反应附加生成CO2和水，尾气排放至大气；但此种处理方式，还需要一套额外的尿素存储、喷射、清洗、吹灰等系统，同时反应后的尾气中又由于尿素作为还原剂掺杂进来了CO2，该发动机的尾气虽处理了氮氧化物，但排放无法做到“零碳”排放。