[发明专利]基于进气流量的发电内燃机用SCR喷射控制系统

说明书

本发明公开一种基于进气流量的发电内燃机用SCR喷射控制系统，该系统无需对发电内燃机进气量重新标定即可通过进气流量计对发电内燃机的进气流量进行判断，快速准确的判断内燃机工况，并能实时调整尿素水溶液喷射量，有效降低内燃机尾气排放中的NOx。本发明在实现内燃机排气流量判断的同时，大大降低了产品成本，从而促进了SCR在内燃机发电行业应用，并显著降低了发电内燃机排气中氮氧化物对环境的污染，对保证居民健康具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及发电内燃机尾气处理技术领域，尤其涉及一种基于进气流量的发电内燃机用SCR喷射控制系统。

背景技术

随着国内“分布式能源”需求的增长，国内的气体(沼气、煤层气等)发电内燃机和备用发电机组的保有量快速增高，但随着发电内燃机的推广，其带来的尾气污染问题也日渐显现。有数据显示，单台600kW沼气发电机的氮氧化物年排放量可达50吨/年，其初始排放浓度可达《大气污染物综合排放标准GB16297-1996》排放标准的8倍，超标排放的氮氧化物可导致哮喘等呼吸道疾病，并导致“酸雨”现象频发，因此，对发电内燃机尾气污染物减排，对改善居民健康具有重要的意义。

选择性催化还原(SCR)技术可以有效降低内燃机排放出的氮氧化物(NOx)，氮氧化物减排效率高达90％以上，在国四、国五柴油车上已经得到了大批量应用。该技术通过向内燃机排气管内喷射尿素水溶液，通过尿素水溶液的尿素水解提供氨气(NH3)，在催化还原器的表面在催化剂的作用下产生催化反应，将NOx转化为无害的氮气(N2)，从而减缓“酸雨”的发生，并降低因NOx导致的气管炎、哮喘等呼吸道疾病的发生率。在使用SCR时，需要根据内燃机排气流量、排气温度、初始氮氧排放值、最终氮氧排放值进行喷射量控制，由于内燃机发电行业所用的内燃机一般没有进气流量检测，加之国内一直以来没有颁布相关排放法规，内燃机发电行业鲜有SCR的使用。因此，有必要对原有发电内燃机进行SCR技术改造。实际内燃机工作时，发动机转速、发电负荷会发生较大的变化，原有发电内燃机多数无法通过CAN报文进行内燃机进气量、循环油耗等的传递，导致无法确定尿素水溶液的实时喷射量。由于发电内燃机排量较大，内燃机持续运行时间长，单位排量氮氧化物比排放高，其环境污染问题逐渐被相关环保部门重视，急需相关后处理减排技术的推广。由于内燃机排气温度较高，排气流量计造价较高(一般都2万元以上)，严重影响了SCR技术在内燃机发电行业的应用。

发明内容

本发明的目的在于通过一种基于进气流量的发电内燃机用SCR喷射控制系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于进气流量的发电内燃机用SCR喷射控制系统，该系统包括进气流量计、SCR前氮氧传感器及后处理控制单元；所述进气流量计用于获取发电内燃机进气量，并将其输出给后处理控制单元；所述SCR前氮氧传感器用于检测氮氧化物初始值，并将其输出给后处理控制单元；所述后处理控制单元用于根据所述发电内燃机进气量、氮氧化物初始值以及SCR后氮氧目标减排值计算出需要减排的氮氧化物量，实现对氮氧化物的实时判断，计算出尿素水溶液喷射量并根据内燃机工况作相应调整。

特别地，所述基于进气流量的发电内燃机用SCR喷射控制系统还包括SCR前排温传感器和SCR后排温传感器；所述后处理控制单元用于通过SCR前排温传感器和SCR后排温传感器的测量值确定SCR的平均温度，通过查找不同SCR平均温度对应的SCR催化器的氮氧化物减排效率MAP表格，然后，结合计算出的需要减排的氮氧化物量，计算出需要喷射的基本尿素水溶液流量，完成对尿素水溶液额定喷射量的实时判断。

特别地，所述基于进气流量的发电内燃机用SCR喷射控制系统还包括SCR后氮氧传感器；所述后处理控制单元用于通过所述SCR后氮氧传感器的测量值即SCR后氮氧值和SCR后氮氧目标排放值进行比对，并结合所述进气流量计获得的发电内燃机进气量，计算出满足SCR后氮氧目标排放值所需要的尿素水溶液修正喷射量，实现对尿素水溶液喷射量的调节控制。