本發(fā)明涉及一種煙氣凈化冷卻系統(tǒng)，具體涉及一種用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氮氧化物（nox）是船舶柴油機(jī)的主要排氣污染物之一，為了對其進(jìn)行控制，國際海事組織（imo）要求在2016年1月1日以后建造的船舶柴油機(jī)必須滿足nox排放第三階段要求。與第一階段相比，第三階段對nox排放的限值降低了80%，這對船舶柴油機(jī)減排提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。柴油機(jī)降低nox排放的措施主要包括：基于廢氣再循環(huán)（egr）的機(jī)內(nèi)凈化方法和基于催化還原的尾氣后處理技術(shù)。其中，尾氣后處理技術(shù)選用的選擇性催化轉(zhuǎn)化器（scr），在船舶主機(jī)上應(yīng)用具有體積大、成本高、易失活和控制復(fù)雜的缺陷。因此，基于egr的機(jī)內(nèi)凈化方法逐漸受到關(guān)注。

為了降低成本，船舶主機(jī)燃用的是硫含量和雜質(zhì)都較高的重油，重油在燃燒過程中極易生成碳煙和硫化物等隨尾氣排出?；趀gr的機(jī)內(nèi)凈化方法如果直接將部分尾氣引入柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，極容易造成進(jìn)氣管、增壓器葉片和掃氣箱污染，嚴(yán)重時甚至引起增壓器葉片卡死、增壓器喘振或缸套磨損，威脅主機(jī)和船舶航行安全。因此，將再循環(huán)煙氣引入進(jìn)氣系統(tǒng)之前進(jìn)行凈化是非常有必要的。

此外，再循環(huán)煙氣一般都具有較高的溫度，直接將其引入燃燒室反而可能會增加缸內(nèi)燃燒溫度，引起nox排放升高，所以對再循環(huán)煙氣進(jìn)行冷卻也非常有必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)，該凈化冷卻系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術(shù)中船舶主機(jī)燃排出的煙氣中碳煙和硫化物較多，且溫度較高等問題，能夠凈化再循環(huán)的煙氣，并對煙氣進(jìn)行冷卻，提高了再循環(huán)煙氣的比熱容，降低燃燒過程中的缸內(nèi)溫度，最終實現(xiàn)減少nox排放。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含：煙氣交互池，與煙氣交互池連通且用于對所述的煙氣交互池中的液體進(jìn)行凈化和循環(huán)的去污循環(huán)系統(tǒng)，與煙氣交互池連通且其尾端設(shè)置在煙氣交互池內(nèi)的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管，與煙氣交互池連通且用于給煙氣交互池補(bǔ)充液體的補(bǔ)液系統(tǒng)，以及與煙氣交互池連通且用于降低煙氣交互池的液體溫度的熱交換系統(tǒng)。

其中，所述的去污循環(huán)系統(tǒng)包含：與煙氣交互池連通的過濾池，設(shè)置在過濾池上部的精細(xì)過濾層，以及設(shè)置在精細(xì)過濾層下方且與煙氣交互池連通的過濾池出口。

所述的煙氣交互池的上部設(shè)有：與去污循環(huán)系統(tǒng)連接的凈液入口，與補(bǔ)液系統(tǒng)連接的補(bǔ)液入口，以及煙氣出口。

其中，所述的煙氣交互池的底部設(shè)有：與去污循環(huán)系統(tǒng)連接的污液出口。

所述的過濾池設(shè)置在所述的煙氣交互池下方。

所述的去污循環(huán)系統(tǒng)還包含：設(shè)置在煙氣交互池和過濾池之間的閥門，與污液出口相連通的過濾池入口，以及設(shè)置在過濾池出口和凈液入口之間的循環(huán)水泵。

所述的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的煙氣出口端的外壁上設(shè)有錐形導(dǎo)氣罩。

所述的錐形導(dǎo)氣罩的錐面上設(shè)有若干通氣小孔，錐形導(dǎo)氣罩的頂點設(shè)有：與煙氣出口端連接的十字開口。

所述的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的尾端的外壁上設(shè)有若干掃氣孔。

所述的補(bǔ)液系統(tǒng)包括：設(shè)置在煙氣交互池內(nèi)的液位計，以及與補(bǔ)液入口連接的補(bǔ)水泵。

所述的熱交換系統(tǒng)包含：設(shè)置在煙氣交互池內(nèi)的螺旋換熱管，以及與螺旋換熱管連接的壓力水泵。

本發(fā)明的用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中船舶主機(jī)燃排出的煙氣中碳煙和硫化物較多，且溫度較高等問題，具有以下優(yōu)點：

（1）本發(fā)明的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)通過去污循環(huán)系統(tǒng)中的精細(xì)過濾層能夠?qū)⑽垡褐械碾s質(zhì)過濾凈化去除；

（2）本發(fā)明的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)通過在再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的煙氣出口端的外壁上設(shè)有錐形導(dǎo)氣罩，延長了煙氣與煙氣交互池內(nèi)的液體的接觸時間，有利于煙氣中的碳煙和硫化物（如硫酸鹽）的去除；

（3）本發(fā)明的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的末端還設(shè)有掃氣孔，使煙氣能夠沖擊錐形導(dǎo)氣罩的錐面，避免煙氣中的雜質(zhì)（如碳顆粒等）的沉淀，保證了通氣小孔的通暢；通過在再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的末端安裝十字開口，有利于煙氣在煙氣交互池中的液體內(nèi)充分的分散；

（4）本發(fā)明的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)通過設(shè)置熱交換系統(tǒng)，在凈化煙氣的同時，能夠冷卻和加濕煙氣，提高了再循環(huán)煙氣的比熱容，降低燃燒過程中的缸內(nèi)溫度，最終實現(xiàn)減少nox排放。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的俯視圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，一種用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含：煙氣交互池10，與煙氣交互池10連通且用于對煙氣交互池10中的液體（如水）進(jìn)行凈化和循環(huán)的去污循環(huán)系統(tǒng)20，與煙氣交互池10連通且其尾端設(shè)置在煙氣交互池10內(nèi)的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管30，與煙氣交互池10連通且用于給煙氣交互池10補(bǔ)充液的補(bǔ)液系統(tǒng)40，以及與煙氣交互池10連通且用于降低煙氣交互池10的液體溫度的熱交換系統(tǒng)50。

上述去污循環(huán)系統(tǒng)20包含：與煙氣交互池10連通的過濾池22，設(shè)置在過濾池22上部的精細(xì)過濾層25，以及設(shè)置在精細(xì)過濾層25下方且與煙氣交互池10連通的過濾池出口26。去污循環(huán)系統(tǒng)20能夠?qū)煔饨换コ?0中的液體進(jìn)行過濾凈化，收集和清除液體中的雜質(zhì)。

上述煙氣交互池10的上部設(shè)有：與去污循環(huán)系統(tǒng)20連接的凈液入口12，與補(bǔ)液系統(tǒng)40連接的補(bǔ)液入口13，以及煙氣出口14。上述煙氣交互池10的底部設(shè)有：與去污循環(huán)系統(tǒng)20連接的污液出口11。煙氣交互池10是對煙氣進(jìn)行凈化、冷卻和加濕的主要場所。

優(yōu)選地，上述過濾池22設(shè)置在煙氣交互池10下方。上述去污循環(huán)系統(tǒng)20還包含：設(shè)置在煙氣交互池10和過濾池22之間的閥門21，與污液出口11相連通的過濾池入口24，以及設(shè)置在過濾池出口26和凈液入口12之間的循環(huán)水泵23。閥門21和循環(huán)水泵23只有在煙氣進(jìn)行再循環(huán)時才開啟，煙氣不進(jìn)行再循環(huán)時處于關(guān)閉狀態(tài)。

如圖2所示，為本發(fā)明的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，為本發(fā)明的再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管的俯視圖，上述再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管30的煙氣出口端的外壁上設(shè)有錐形導(dǎo)氣罩32。錐形導(dǎo)氣罩32的錐面上設(shè)有若干通氣小孔33，錐形導(dǎo)氣罩32的頂點設(shè)有：與煙氣出口端連接的十字開口31。十字開口31的主要功用是將再循環(huán)煙氣進(jìn)行分散，讓煙氣能夠與煙氣交互池10中的液體充分接觸。錐形導(dǎo)氣罩32的功用是延長再循環(huán)煙氣與液體接觸的時間，加強(qiáng)對煙氣的凈化、冷卻和加濕效果。

優(yōu)選地，上述再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管30的尾端（煙氣出口端）的外壁上設(shè)有若干掃氣孔34。掃氣孔34的作用主要是利用再循環(huán)煙氣對錐形導(dǎo)氣罩32內(nèi)部進(jìn)行吹掃，防止雜質(zhì)沉積。

上述補(bǔ)液系統(tǒng)40包括：設(shè)置在煙氣交互池10內(nèi)的液位計41，以及與補(bǔ)液入口13連接的補(bǔ)水泵42。液位計41用于監(jiān)測煙氣交互池10內(nèi)的液體的液位，當(dāng)煙氣交互池10中的液位低于錐形導(dǎo)氣罩32的上沿時，補(bǔ)水泵42開啟，對煙氣交互池10進(jìn)行補(bǔ)液。

上述熱交換系統(tǒng)50包含：設(shè)置在煙氣交互池10內(nèi)的螺旋換熱管51，以及與螺旋換熱管51連接的壓力水泵52。熱交換系統(tǒng)50主要用于吸收煙氣交互池10內(nèi)的液的熱量，通過在螺旋換熱管51的內(nèi)部通入溫度較低的液體，對煙氣交互池10內(nèi)的液體進(jìn)行降溫。

實施例1

一種用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含：煙氣交互池10、去污循環(huán)系統(tǒng)20、再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管30、補(bǔ)液系統(tǒng)40，以及熱交換系統(tǒng)50。

煙氣交互池10的上部設(shè)有凈液入口12、補(bǔ)液入口13和煙氣出口14，其底部呈漏斗狀，設(shè)有污液出口11。

去污循環(huán)系統(tǒng)20包括：設(shè)置在煙氣交互池10下方的過濾池22，設(shè)置在煙氣交互池10和過濾池22之間的閥門21，與污液出口11相連通的過濾池入口24，設(shè)置在過濾池22上部的精細(xì)過濾層25，設(shè)置在精細(xì)過濾層25下方的過濾池出口26，設(shè)置在過濾池出口26和凈液入口12之間的循環(huán)水泵23。

再循環(huán)煙氣導(dǎo)入管30的煙氣出口端的外壁上設(shè)有錐形導(dǎo)氣罩32，在錐形導(dǎo)氣罩32的頂點設(shè)有：與煙氣出口端連接的十字開口31。錐形導(dǎo)氣罩32的錐面上設(shè)有若干通氣小孔33，在煙氣出口端的外壁上設(shè)有兩圈均勻分布的掃氣孔34。

補(bǔ)液系統(tǒng)40包括：設(shè)置在煙氣交互池10內(nèi)的液位計41，以及與補(bǔ)液入口13通過管道連接的補(bǔ)水泵42。

熱交換系統(tǒng)50包含：設(shè)置在煙氣交互池10內(nèi)的螺旋換熱管51，以及與螺旋換熱管51連接的壓力水泵52。螺旋換熱管51內(nèi)通入溫度較低的水。

該用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)的使用方法，具體如下：

在使用該凈化冷卻系統(tǒng)時，一部分煙氣沿?zé)煔鈱?dǎo)入管30從掃氣孔34進(jìn)入煙氣交互池10內(nèi)，通過錐形導(dǎo)氣罩32的阻隔，煙氣會在錐形導(dǎo)氣罩32滯留，并從通氣小孔33擴(kuò)散慢慢擴(kuò)散至煙氣交互池10內(nèi)的水中，從掃氣孔34進(jìn)入的氣體還能夠沖擊錐形導(dǎo)氣罩32，避免雜質(zhì)的沉積，保證了通氣小孔33的通暢，同時一部分煙氣沿?zé)煔鈱?dǎo)入管30從十字開口31進(jìn)入煙氣交互池10內(nèi)，通過十字開口31有利于煙氣向水中擴(kuò)散。煙氣中的二氧化碳、硫酸鹽部分溶解在水中，開啟閥門21，煙氣中的碳顆粒會在隨污水經(jīng)污液出口11排出，并從過濾池入口24進(jìn)入過濾池22內(nèi)，經(jīng)過精細(xì)過濾層25的過濾，能夠?qū)⑻碱w粒和其它雜志過濾掉，凈化后的水通過循環(huán)水泵23從過濾池出口26輸送至凈液入口12，進(jìn)入煙氣交互池10內(nèi)，再次循環(huán)利用。

在進(jìn)行上述凈化的過程中，螺旋換熱管51不斷通入溫度較低的水，和煙氣交互池10內(nèi)的水進(jìn)行熱交換，將煙氣交互池10內(nèi)的水的熱量帶走。同時，液位計41不斷監(jiān)測煙氣交互池10內(nèi)的水的液位，在煙氣交互池10內(nèi)的水的液位低于錐形導(dǎo)氣罩32的上邊沿時，開啟補(bǔ)水泵42對煙氣交互池10進(jìn)行補(bǔ)水，當(dāng)煙氣交互池10內(nèi)的水達(dá)到最大水位值（煙氣交互池10的能容納水的最大量）時，補(bǔ)水泵42關(guān)閉。

經(jīng)過煙氣交互池10和去污循環(huán)系統(tǒng)20能夠消除再循環(huán)煙氣的碳煙和硫酸鹽等雜質(zhì)，實現(xiàn)了對再循環(huán)煙氣的凈化，同時對煙氣進(jìn)行有效的冷卻和加濕，提高了再循環(huán)煙氣的比熱容，降低燃燒過程中的缸內(nèi)溫度，最終實現(xiàn)減少nox排放。

綜上所述，本發(fā)明的用于船舶主機(jī)的再循環(huán)煙氣凈化冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)煔膺M(jìn)行凈化、加濕和冷卻，不會引起缸內(nèi)燃燒溫度，從而實現(xiàn)nox排放減少。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。