一种快速脱除船舶发动机NOX的径向脱硝装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种快速脱除船舶发动机NOx的径向脱硝装置，本实用新型专利技术中SO2吸收装置于NO预氧化装置前端，NO预氧化装置分为内外两层管道，在内层管道中设置电子控制阀，通过调节内层管道上的电子控制阀的开度控制旁通气量，以达到调节NO与NO2比例的目的；船舶尾气首先经SO2吸收装置，脱除废气中少量的SO2，再经NO预氧化装置，部分NO被氧化为NO2，经氧化后的船舶尾气与尿素溶液热解、水解形成的NH3一同进入选择性催还原装置，发生快速SCR反应。快速脱除船舶发动机NO

【技术实现步骤摘要】
一种快速脱除船舶发动机NO
X
的径向脱硝装置


[0001]本技术属于船舶低硫/零硫燃料发动机尾气处理
，特别是涉及一种快速脱除船舶发动机NO
X
的径向脱硝装置。

技术介绍

[0002]船舶发动机在工作过程中会产生大量NO，船舶发动机的高温燃烧是导致船舶废气中NO产生的主要原因。在高温条件下，船舶发动机进气中的N2被氧化成NO，船舶尾气中NOx是海洋大气以及沿海城市空气的主要污染物，在对环境造成破坏的同时也严重影响人体健康。国际海事组织(IMO)一直以来对船舶尾气排放都有严格的限制标准，其中2016年1月1日起MARPOL公约Tier III排放标准正式实施，对船舶发动机NO
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的排放控制提出了巨大的挑战，众多研究机构也在船舶NO
X
排放控制方面取得了诸多的成果。
[0003]选择性催化还原技术(SCR)技术是当前最有效的脱硝技术。目前，船舶SCR技术主要采用标准SCR技术，用尿素水溶液产生的NH3作为还原剂，在催化剂的作用下将船舶尾气中的NO
X
(主要为NO)还原为N2。目前，标准SCR技术已经比较成熟，但存在SCR反应速率较慢，反应器体积过大以及反应温度要求高等问题，严重影响了SCR在船舶上的应用(尤其是涡轮后SCR方式)。快速SCR反应相比于标准SCR反应提高了氮氧化物中NO2的比例(50％左右)，NO和NO2同时和NH3反应。快速SCR反应的反应速率是标准SCR反应速率的10倍，同时快速SCR反应具有更低的反应温度和更高的低温反应效率。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，针对上述
技术介绍
中提到的现有的船舶尾气中NO
X
处理方法所存在的问题，本技术提出一种快速脱除船舶发动机NO
X
的径向脱硝装置，是一种反应温度要求低、具有更好低温活性、更快反应速率、更小体积、更长寿命的船用脱硝装置及方法。
[0005]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种快速脱除船舶发动机NO
X
的径向脱硝装置，包括三通阀、SO2吸收装置、NO预氧化装置、尿素喷射系统、选择性催化还原装置和控制单元，所述三通阀、SO2吸收装置、NO预氧化装置、尿素喷射系统、选择性催化还原装置依次连接，船舶尾气从船舶发动机排出后经过三通阀，然后经过SO2吸收装置，将船舶尾气中少量的SO2吸收掉，随后到达NO预氧化装置，船舶尾气中部分NO被氧化成NO2，从NO预氧化装置中出来后尾气经过设有尿素喷射系统的管道，与尿素水溶液混合后进入选择性催化还原装置中，在选择性催化还原装置中进行快速SCR反应，尾气中的NO
X
被还原为N2，处理后的尾气经排气管道直接排放到大气中，发生故障时船舶尾气经三通阀旁通直接排向大气，所述SO2吸收装置采用碱性吸收剂脱除尾气中的SO2。
[0006]更进一步地，所述尿素喷射系统包括尿素喷射装置、一号电子控制阀和尿素储存罐，所述尿素喷射装置、一号电子控制阀和尿素储存罐依次连接，一号电子控制阀受控制单元控制，船舶尾气与尿素喷射装置所喷射出的尿素溶液混合，在尾气余热作用下尿素溶液发生热解、水解反应产生NH3。
[0007]更进一步地，所述NO预氧化装置包括管道、氧化催化剂、二号电子控制阀、NO传感器和NO2传感器，所述管道包括外层管道和内层管道，所述氧化催化剂置于外层管道中，二号电子控制阀置于内层管道中部，二号电子控制阀的开度由NO传感器和NO2传感器传递回控制单元的控制信号决定，通过调节内外管道气体量来是实现NO/NO2比值维持1：1的动态平衡。
[0008]更进一步地，先在NO预氧化装置中将船舶尾气中部分NO氧化为NO2，然后经过氧化的船舶尾气与由尿素溶液热解、水解产生的NH3混合，一起进入选择性催化还原装置中发生快速SCR反应。
[0009]更进一步地，所述选择性催化还原装置包括壳体、防返流板、进气道、一号密封挡板、排气道、还原催化剂、隔离网和二号密封挡板，所述选择性催化装置中横向前后分别设有防返流板和二号密封挡板，中间轴向设置有柱状隔离网，柱状隔离网内为进气道，柱状隔离网外周放置有还原催化剂。
[0010]更进一步地，所述还原催化剂和壳体之间存在腔体，形成排气道，所述排气道的前端安装有一号密封挡板，船舶尾气径向流经还原催化剂，然后进入排气道，在选择性催化还原装置出口端锥型管处进行汇合，最后从尾气出口排向大气。
[0011]更进一步地，选择性催化还原装置出口端设有NO
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传感器和NH3传感器，NO
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传感器和NH3传感器将检测信号传递给控制单元，通过控制单元调节一号电子控制阀的开度，调节尿素的喷入量。
[0012]与现有技术相比，本技术所述的一种快速脱除船舶发动机NO
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的径向脱硝装置的有益效果是：
[0013](1)针对船舶现有SCR技术存在脱硝速率慢，反应器体积过大等问题，本技术提供了一种快速脱除船舶发动机NOx的径向脱硝装置，改变了传统船舶尾气处理方式。本技术基于快速SCR反应，对船舶NO
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进行处理，在提高脱硝速率和脱硝效率的同时，降低了对SCR反应温度的要求，减小了SCR反应器的体积；反应器采用径向进气的方式增大了船舶尾气与催化剂的接触面积，缩短了反应时间，降低了背压，基于快速SCR反应的船用径向脱硝装置，可以显著提高SCR反应速率和低温脱除效率。
[0014](2)快速脱除船舶发动机NOx的径向脱硝装置相比于现有的船用SCR装置，SO2吸收装置可以保护快速SCR反应催化剂免于硫中毒，提高SCR催化剂的转化效率和使用寿命；NO预氧化装置在NO传感器、NO2传感器、电子控制阀和控制单元的协同作用实现NO2浓度的动态调节，确保快速SCR反应处于最佳状态，促进快速SCR反应的发生。
[0015](3)本技术相比现有的船用脱硝装置，采用尾气径向流经催化剂的方式，实现更大的尾气和催化剂之间的接触面积，避免了船舶尾气在脱硝反应器进口端，由于速度、压力的不均匀对催化剂造成的损害，可有效地提高了催化剂的寿命。
附图说明
[0016]构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1是本技术实施一种快速脱除船舶发动机NOx的径向脱硝装置的结构示意
图；
[0018]图2是本技术所述脱硝装置的SO2吸收装置剖面结构示意图；
[0019]图3是本技术所述脱硝装置的NO预氧化装置剖面结构示意图；
[0020]图4是本技术所述脱硝装置的选择性催化还原装置剖面结构示意图；
[0021]图5是本技术所述脱硝装置的选择性催化还原装置横截面结构示意图；
[0022]上述附图中，附图标记含义如下：1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速脱除船舶发动机NO
X
的径向脱硝装置，其特征在于：包括三通阀(1)、SO2吸收装置(2)、NO预氧化装置(3)、尿素喷射系统(6)、选择性催化还原装置(10)和控制单元(13)，所述三通阀(1)、SO2吸收装置(2)、NO预氧化装置(3)、尿素喷射系统(6)、选择性催化还原装置(10)依次连接，所述SO2吸收装置(2)内装有碱性吸收剂，用以脱除尾气中的SO2；所述NO预氧化装置(3)包括管道、氧化催化剂(15)、二号电子控制阀(16)、NO传感器(4)和NO2传感器(5)，所述管道包括外层管道和内层管道，所述氧化催化剂(15)置于外层管道中，二号电子控制阀(16)置于内层管道中部，所述管道前侧设置有NO传感器(4)和NO2传感器(5)；所述选择性催化还原装置(10)包括壳体(17)、防返流板(18)、进气道(19)、一号密封挡板(20)、排气道(21)、还原催化剂(22)、隔离网(23)和二号密封挡板(24)，所述选择性催化还原装置(10)中横向前后分别设有防返流板(18)和二号密封挡板(24)，中间轴向设置有柱状隔离网(23)，柱状隔离网(23)内为进气道(19)，柱状隔离网(23)外周放置有还原催化剂(22)。2.根据权利要求1所述的快速脱除船舶发动机NO
X
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周松，席鸿远，莫杰，张天鹏，任建军，周洪杰，朱云龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：新型
国别省市：