本發(fā)明涉及的是一種柴油機排放處理系統(tǒng)，具體地說是低速柴油機scr系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

船舶是能源消耗量巨大的運輸工具，高能耗一方面使船舶運行成本增加，另一方面也給船舶運行帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，如何有效的降低船舶能耗和排放是一個重大而現(xiàn)實的課題。

對于柴油機排放控制而言，重點是減少廢氣nox的排放。目前，scr技術(shù)是國際海事組織(imo)公認(rèn)的唯一可用于各類船舶發(fā)動機和船型的nox減排技術(shù)，理論上能夠滿足imotieriii或更嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)。按照其工作特點和布置方式，低速柴油機scr系統(tǒng)可以分為低壓scr系統(tǒng)和高壓scr系統(tǒng)。相對而言，高壓scr系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊、能效利用率更高，更適用于功率較大的低速柴油機。

在高壓scr系統(tǒng)中，如果使用低硫燃油，則會進(jìn)一步增加運營成本。對于船舶發(fā)動機，通常使用高硫渣油，廢氣中含有大量的sox，如果廢氣溫度較低，則在高壓scr系統(tǒng)中會形成硫酸或亞硫酸，與高壓scr系統(tǒng)中的nh3發(fā)生發(fā)應(yīng)，從而形成硫酸鹽，會阻塞管道和催化劑孔道。所以廢氣在進(jìn)入高壓scr系統(tǒng)時需要具有較高的溫度。

在高壓scr系統(tǒng)中，scr反應(yīng)器布置在渦輪之前，廢氣從掃氣箱直接進(jìn)入混合器與還原劑混合，在scr系統(tǒng)中完成發(fā)應(yīng)后再進(jìn)入渦輪增壓器，廢氣溫度較高。在高負(fù)荷條件下，廢氣溫度滿足要求，不需要調(diào)制；然而，在中、低負(fù)荷條件下，廢氣溫度通常低于高壓scr系統(tǒng)所需的工作溫度，需要采取主機調(diào)制措施來提高廢氣溫度。

在現(xiàn)有的主機調(diào)制中，通常采用缸旁通與渦輪增壓器旁通技術(shù)來提高廢氣溫度。缸旁通技術(shù)在掃氣箱減少一部分進(jìn)氣，與此同時，主機噴油量不變。渦輪增壓器旁通技術(shù)在廢氣進(jìn)入渦輪增壓器之前旁通一部分廢氣，從而使壓氣機的做功能力降低，同樣減少進(jìn)氣。理論上講，兩種措施都減少了主機的進(jìn)氣量，噴油量不變，在提高廢氣溫度的同時也增加了主機的油耗，提高了整個系統(tǒng)的運營成本。

由于高壓scr系統(tǒng)的作用，廢氣的背壓發(fā)生了改變，對主機的燒燒造成了一定的影響，增加了系統(tǒng)的油耗。同時，在中、低負(fù)荷條件下采用主機調(diào)制，有進(jìn)一步增加了油耗，增加了整個系統(tǒng)二氧化碳的排放。由于高壓scr系統(tǒng)的作用，降低了nox的排放，但與此同時增加了油耗與二氧化碳的排放。因此，在高壓scr系統(tǒng)中如果能回收利用一部分能量，則能降低一部分油耗與二氧化碳的排放，在降低運營成本的同時能更好地保護(hù)環(huán)境。

在余熱回收技術(shù)中，動力渦輪通常用來回收廢氣的余熱，動力渦輪可以利用廢氣的余壓能來發(fā)電，并且具有較高的能量回收效率。當(dāng)高壓scr系統(tǒng)在中、低負(fù)荷條件下運行時，由于主機調(diào)制，在渦輪增壓器旁通了一部分廢氣，這部分廢氣如果直接排入到環(huán)境中，則廢氣中的能量沒有得到有效利用，如果這部分廢氣被用來驅(qū)動動力渦輪來發(fā)電，則廢氣中的能量可以得到有效回收利用，提高了整個系統(tǒng)的能量利用效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供能夠在有效降低nox的同時，回收旁通廢氣中的能量，提高整個系統(tǒng)能量利用效率的一種低速柴油機匹配高壓scr系統(tǒng)的中、低負(fù)荷能量回收裝置及回收方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種低速柴油機匹配高壓scr系統(tǒng)的中、低負(fù)荷能量回收裝置，其特征是：包括進(jìn)氣箱、排氣箱、渦輪增壓器、動力渦輪、scr反應(yīng)器，柴油機的進(jìn)氣口和排氣口分別連通進(jìn)氣箱和排氣箱，排氣箱通過scr進(jìn)氣管連通scr反應(yīng)器，scr反應(yīng)器連通scr出氣管，scr進(jìn)氣管上設(shè)置蒸發(fā)混合器，scr出氣管連通渦輪增壓器的渦輪，同時通過動力管路連通動力渦輪，渦輪增壓器的壓氣機出口通過空冷器連通進(jìn)氣箱，動力渦輪連接渦輪發(fā)電組，渦輪發(fā)電組分別連接儲電裝置和整流逆變器，整流逆變器連接外部電網(wǎng)。

本發(fā)明一種低速柴油機匹配高壓scr系統(tǒng)的中、低負(fù)荷能量回收裝置還可以包括：

1、scr進(jìn)氣管上設(shè)置第一閥組，scr反應(yīng)器出口處的scr出氣管上設(shè)置第二閥組，動力管路上設(shè)置第三閥組。

本發(fā)明一種低速柴油機匹配高壓scr系統(tǒng)的中、低負(fù)荷能量回收方法，其特征是：柴油機處于高負(fù)荷條件下，打開第一閥組和第二閥組，關(guān)閉第三閥組，從柴油機中排出的廢氣，進(jìn)入排氣箱，廢氣從排氣箱經(jīng)過第一閥組進(jìn)入蒸發(fā)混合器，在蒸發(fā)混合器中與還原劑混合后，進(jìn)入scr反應(yīng)器，在催化劑的作用下廢氣中的nox被催化還原為氮氣，廢氣從scr反應(yīng)器中出來，經(jīng)第二閥組進(jìn)入渦輪增壓器，之后廢氣從渦輪增壓器中排出；

柴油機處于中、低負(fù)荷條件下，打開第一閥組、第二閥組、第三閥組，從柴油機中排出的廢氣，進(jìn)入排氣箱，廢氣從排氣箱出來經(jīng)第一閥組進(jìn)入蒸發(fā)混合器，在蒸發(fā)混合器中與還原劑混合，進(jìn)入scr反應(yīng)器，在催化劑的作用下廢氣中的nox被催化還原為氮氣，廢氣從scr反應(yīng)器中出來，分為兩部分：一部分廢氣通過第三閥組進(jìn)入動力渦輪驅(qū)動動力渦輪發(fā)電，之后這部分廢氣從動力渦輪排出進(jìn)入空氣，另一部分廢氣進(jìn)入渦輪增壓器，之后廢氣從渦輪增壓器中排出進(jìn)入大氣。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明在中、低負(fù)荷條件下采用渦輪增壓器旁通技術(shù)來提高廢氣溫度，使其滿足scr系統(tǒng)的要求，同時利用這部分旁通廢氣來驅(qū)動動力渦輪發(fā)電，在降低nox排放的同時，回收廢氣中的能量，最大可能降低系統(tǒng)的油耗和二氧化碳的排放，降低運營成本的同時減少對環(huán)境的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1，本發(fā)明包括主機1、高壓scr系統(tǒng)、廢氣旁通驅(qū)動動力渦輪發(fā)電系統(tǒng)，在中、低負(fù)荷條件下，主機1首先廢氣進(jìn)入排氣箱2，之后廢氣進(jìn)入scr系統(tǒng)，廢氣中的nox在scr系統(tǒng)中被催化還原為氮氣，廢氣在scr系統(tǒng)發(fā)生反應(yīng)之后一部分進(jìn)入渦輪增壓器9，用來壓縮空氣，之后排到大氣中；另一部分旁通進(jìn)入動力渦輪8，用來驅(qū)動動力渦輪8發(fā)電，之后排到大氣中。

本發(fā)明的連接方式和流程為：廢氣從柴油機1中出來，進(jìn)入廢氣箱2，之后進(jìn)入高壓scr系統(tǒng)，廢氣中的nox被還原為氮氣，之后整個系統(tǒng)分為兩種工作狀態(tài)。1)在高負(fù)荷條件下，廢氣從高壓scr系統(tǒng)中出來，全部進(jìn)入渦輪增壓器9，用來壓縮空氣，之后排入到大氣中，整個過程結(jié)束。2)在中、低負(fù)荷條件下，一部分廢氣被旁通進(jìn)入動力渦輪8，用來驅(qū)動動力渦輪發(fā)電，另一部分廢氣進(jìn)入渦輪增壓器，用來壓縮空氣，之后這兩部分廢氣混合，排入到空氣中，整個過程結(jié)束。

上述圖1中的整個系統(tǒng)在實際運行過程中分為2種運行狀態(tài)。

1)在高負(fù)荷條件下，主機不調(diào)制。此時閥組v1與v2打開，閥組v3關(guān)閉。廢氣從柴油機1中排出，進(jìn)入排氣箱2，廢氣從排氣箱2經(jīng)過閥組v1進(jìn)入蒸發(fā)混合器4，在蒸發(fā)混合器中與還原劑混合，進(jìn)入scr反應(yīng)器5，在催化劑的作用下廢氣中的nox被催化還原為氮氣，廢氣從scr反應(yīng)器5中出來，經(jīng)閥組v2進(jìn)入渦輪增壓器9，用來壓縮空氣，之后廢氣從渦輪增壓器9中排出。

2)在中、低負(fù)荷條件下，采用渦輪增壓器旁通進(jìn)行主機調(diào)制。閥組v1、v2和v3全部打開。廢氣從柴油機1中排出，進(jìn)入廢氣箱2，廢氣從排氣箱2出來經(jīng)閥組v1經(jīng)過閥組v1進(jìn)入蒸發(fā)混合器4，在蒸發(fā)混合器中與還原劑混合，進(jìn)入scr反應(yīng)器5，在催化劑的作用下廢氣中的nox被催化還原為氮氣，廢氣從scr反應(yīng)器5中出來，分為兩部分：一部分廢氣通過閥組v3進(jìn)入動力渦輪8驅(qū)動動力渦輪發(fā)電，之后這部分廢氣從動力渦輪8排出進(jìn)入空氣；另一部分廢氣進(jìn)入渦輪增壓器9用來壓縮空氣，之后廢氣從渦輪增壓器9中排出進(jìn)入大氣。

動力渦輪8與發(fā)電機組12相連，渦輪發(fā)電機組發(fā)電之后一方面通過整流逆變器14的作用進(jìn)入外部電網(wǎng)15，用于船上的日常供電需求；另一反面，在船上用電需求較小時，渦輪發(fā)電機組在發(fā)電之后可以將相應(yīng)的電儲存在儲電裝置13中，在用電需求較大時來供應(yīng)船上的用電需求。