一种改进的大加湿能力的进气加湿系统及船用柴油机技术方案

本实用新型专利技术公开了一种改进的大加湿能力的进气加湿系统及船用柴油机，进气加湿系统包括喷水管路和进气管路；进气管路设有独立的进气加湿塔，进气气体依次经过进气入口、进气加湿塔、进气出口、柴油机的进气管道进入气缸；进气加湿塔为腔体结构，进气加湿塔的内部设有喷水装置，进气气体与喷水装置形成的水雾在进气加湿塔内相互接触。本实用新型专利技术具有喷水雾化效果好、最大加湿量大、喷水量灵活可控、系统稳定可靠、效率高等特点，能够满足工程应用中对进气含湿量的要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及进气加湿系统，尤其涉及一种改进的大加湿能力的进气加湿系统及船用柴油机。 
技术介绍
在船舶运输过程中，柴油机会因为燃料的不完全燃烧而产生有害气体及颗粒物排放，如挥发性有机物、氯氟烃、一氧化碳、二氧化碳、硫氧化合物、氮氧化合物、烟尘等。在这些污染物中危害最大的是氮氧化合物、硫氧化合物，氮氧化合物主要由NO和NO2组成，它们通称为NOx。NOx对环境的破坏极大，不仅危害人体的呼吸系统，也是地面附近形成光化学烟雾的主要因素之一。据挪威向国际海事组织提供的资料表明，世界船舶年排放的NOx达602万吨，占世界NOx年排放总量的7％。针对越来越严重的船用柴油机尾气污染问题，国际海事组织和世界各国都制定了越来越严格的排放规范，而适应新规范是船舶柴油机当前面临的主要问题。 为降低船用柴油机的NOx排放量，国际上较为先进的改良方式是提高进气空气的含湿量，即利用水蒸汽增加进气管中进气空气的绝对湿度，湿空气进入柴油机气缸燃烧，使燃烧最高温度降低，抑制了NOx的产生。 一般来说，要使用进气加湿技术降低船用柴油机的NOx排放量，进气空气的相对湿度应尽量趋近于100％，这就要求进气加湿系统有较高的效率。另外，不同工况下发动机的进气质量不同，为使进气空气的含湿量达到预先的设定要求，进气加湿系统的喷水量应灵活可控。 现有的进气加湿系统，主要有以下几种： (1)直接在进气道喷水，针对船用柴油机，若直接在进气道进行喷水，则由于进气道尺寸的约束，允许布置的喷嘴数有限、雾化的液滴易因发生碰壁而凝结、进气空气与雾化液滴的接触面也较小，整个进气加湿系统的效率较低。 (2)水的喷射方式采用气雾喷射形式，该喷射形式水的雾化质量较差，水利用率低，且需通过控制水路及气路的压力实现对喷水量的控制，整个结构较为复杂。 (3)不对进气进行加热，而直接对进气空气进行喷水加湿，该进气加湿系统的水利用率较低；且进气温度直接决定了进气空气的最大吸湿能力，不对进气空气进行加热，难以满足工程应用中对进气含湿量的要求。 因此，本领域的技术人员致力于开发一种船用柴油机的进气加湿系统，与现有同类进气加湿系统相比，具有喷水雾化效果好、最大加湿量大、喷水量灵活可控、 系统稳定可靠、效率高等特点，能够满足工程应用中对进气含湿量的要求。 
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本技术所要解决的技术问题是提供一种船用柴油机的进气加湿系统，用于提高进气加湿系统的水利用率及最大加湿能力，并应用于船用柴油机。 为实现上述目的，在本技术的一个方面，提供了一种改进的大加湿能力的进气加湿系统，包括喷水管路和进气管路；进气管路设有独立的进气加湿塔，进气气体依次经过进气入口、进气加湿塔、进气出口和进气道进入气缸；进气加湿塔为腔体结构，进气加湿塔的内部设有喷水装置，进气气体与喷水装置形成的水雾在进气加湿塔内相互接触。 进一步地，进气气体为经涡轮增压器压缩处理后的压缩空气；进气气体的进气入口为涡轮增压器的出口。 进一步地，进气入口、进气加湿塔、进气出口和进气道同轴设置。 在本技术的另一个方面，提供了一种船用柴油机，包括如前所述的进气加湿系统。 由此可见，本技术具有以下技术效果： 1、本专利技术采用独立的进气加湿塔，有效避免了直接在进气道或进气总管中喷水加湿时，由于布置空间的限制和进气空气与喷雾的接触面积较小所造成的喷嘴数量有限、喷嘴喷柱容易碰壁、加湿效率低等问题，采用单独的加湿塔后，可根据喷嘴的数量自行设计独立加湿塔的尺寸、结构，为进气气体(空气)与雾化液滴提供较大的接触空间，从而显著提高进气加湿系统的效率。 2、本技术提供的进气加湿系统适用于船用柴油机，具有喷水雾化效果好、最大加湿量大、系统稳定可靠、效率高等特点；整个系统结构简单有效、易于实现，有很好的推广应用价值。 以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。 附图说明图1是本技术的一个较佳实施例的进气加湿系统的结构示意图。 具体实施方式如图1所示，一种船用柴油机的进气加湿系统，包括喷水管路1和进气管路2；进气管路2设有独立的进气加湿塔10，进气气体依次经过进气入口8、进气加湿塔10、进气出口11和柴油机的进气道进入气缸。进气入口8、进气加湿塔10、进气 出口11和进气道同轴设置。进气加湿塔10为腔体结构，进气加湿塔10的内部设有喷水装置5，进气气体与喷水装置5形成的水雾在进气加湿塔10内相互接触。 其中，进气气体为经涡轮增压器压缩处理后的压缩空气；进气气体的进气入口8为涡轮增压器的出口。 一般来说，传统的进气加湿系统一般直接设置在进气总管内，通过喷嘴对进气空气喷水进行加湿处理即可。而对于船用柴油机，进气体积流量较大，若直接在进气总管进行进气加湿，由于进气总管尺寸的限制，喷嘴的布置数量有限，喷嘴的喷柱容易碰壁；另外进气空气与喷雾的接触面积较小，加湿效率较低。专利技术人通过独立设置进气加湿塔10，不受船用柴油机进气总管尺寸的限制，其尺寸可根据喷头数量进行自行调整，为进气空气与雾化液滴提供了较大的接触空间，并有效避免雾化液滴碰壁凝结的发生。 进一步，在上述船用柴油机的进气加湿系统中，进气加湿塔的内部沿进气气体的流动方向依次布置喷水装置5和除雾器12。 喷水装置5包括多个喷嘴。可选地，喷嘴设置于进气加湿塔10的上方，喷嘴的出口方向垂直于进气气体的流动方向。优选地，喷嘴的出口方向平行于进气气体的流动方向，且喷嘴的出口方向与进气气体的流动方向相反。 除雾器12为两级除雾器，经过加湿的进气气体通过两级除雾器除去液滴，可有效去除湿空气中携带的小液滴，避免液滴进入柴油机气缸造成的不利影响。进气加湿塔的下方设有排水口13，排水口13通过排水管路14及时将进气加湿塔中的液滴排出进气加湿塔10，避免进气加湿塔10内部的液体残留。 其中，除雾器12的后方为远离进气入口8的方向。 此外，进气加湿塔10的前方设置进气加热器9，在实际应用中，可根据客户对柴油机NOx降排量的要求，选择性开闭进气加热器9，用于对进气气体进行选择性加热。 其中，进气加湿塔10的前方为靠近进气入口的方向。 专利技术人在实际设计过程中发现，如果工程应用中对NOx降低量的需求较小，则可以直接通过进气加湿塔10的设置和喷水装置5的调控即可实现目的。但是，如果工程应用中对NOx降低量的需求较大，则需大幅提高进气空气的进气含湿量，这样即使直接对增压后的热空气进行加湿，所得进气含湿量也不一定能满足客户的需求。因为柴油机10％-100％工况，压缩机后的空气温度逐渐升高，100％工况的温度最高，但由于热负荷的限制等原因，其进气温度不能太高，这样其最大进气含湿量就受到了进气温度的限制；而部分工况进气温度的限制虽较小，但压缩机后空气所包含的热量有限，需对进气加湿系统前的进气空气进行进一步加热。 由此，专利技术人在进气入口8和进气加湿塔10之间设置进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的大加湿能力的进气加湿系统，其特征在于，包括喷水管路和进气管路；所述进气管路设有独立的进气加湿塔，进气气体依次经过进气入口、进气加湿塔、进气出口和进气道进入气缸；所述进气加湿塔为腔体结构，所述进气加湿塔的内部设有喷水装置，进气气体与所述喷水装置形成的水雾在进气加湿塔内相互接触。

【技术特征摘要】
1.一种改进的大加湿能力的进气加湿系统，其特征在于，包括喷水管路和进气管
路；所述进气管路设有独立的进气加湿塔，进气气体依次经过进气入口、进气加湿
塔、进气出口和进气道进入气缸；所述进气加湿塔为腔体结构，所述进气加湿塔的
内部设有喷水装置，进气气体与所述喷水装置形成的水雾在进气加湿塔内相互接
触。
2.如权利要求1所述的进气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞，平涛，陈志忠，张文正，仲杰，李先南，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31