[发明专利]一种基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环处理系统

说明书

技术领域

本发明属于燃油或燃气发电机组相关技术领域，涉及船舶柴油机尾气脱硫脱硝装置，特别涉及一种基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环处理系统。

背景技术

随着国际贸易和船舶运输的发展，以石油产品为燃料的船舶废气排放对当前的污染越来越严重。船舶大气污染已经到了不容忽视的地步，特别是在港口、海峡和一些航线密集、船舶流量大的海区，船舶排放的废气甚至成为该地区的主要污染源。现有技术中的发动机尾气脱硝系统主要由发动机或发电机组、脱硝装置( 催化还原装置，简称SCR) 组成。这样的设计存在很大的弊端。由于在柴油机烟气排放口放置了脱硝装置，导致柴油机烟气排放受到一定的阻塞，直接导致了柴油机无法全功率的工作，这不仅影响了柴油机的工作效率，增加了运行成本，也间接降低了柴油机的使用寿命。

为了使脱硝装置不影响柴油机烟气的排放效益，只能降低柴油机的输出功率，从而减少柴油机烟气的排放量，减小管道中气体压强。这样的解决方案大大降低了柴油机的工作效率，无法使柴油机长期处于额定功率输出的工作状态。

此外，船舶柴油机尾气中氮氧化物是主要的大气污染物之一，随着海上运输的不断发展，船舶废弃排放对当前环境的污染越来越严重。根据国际海事组织提供的资料显示，全球每年排放的氮氧化物中有30%来自海上船舶。因此，如何消除船舶尾气中的氮氧化物就显得尤为重要。

SCR脱硝法是指在催化剂的作用和氧气存在的条件下，NH₃优先和NO_x发生还原脱除反应，生成氮气和水，反应温度为300-400℃。现有的SCR脱硝系统是将船舶内燃机排放的尾气经过一系列热交换、除尘处理处与氨气混合通入SCR反应器中进行还原反应，然后将反应后的尾气直接排放。氨气的通入量、SCR反应器内的温度、混合气体与催化剂的接触程度都将直接影响尾气的脱硝率，当反应不完全时，处理后的尾气中氮氧化物的含量并没有达到排放的标准，此时如若直接将反应后的气体进行排放，将对大气噪声很大的污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于SCR的船舶脱硝系统

的尾气循环处理系统，能够很好地解决因SCR脱销装置而导致的柴油机功率损耗的问题，且当经SCR处理后的尾气中氮氧化物浓度未达到排放标准时，对反应后的尾气能够进行循环脱硝再处理，直至达到排放标准。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于SCR的船舶脱硝系统的尾气循环处理系统，其创新点在于：包括功率释放装置和尾气循环再处理装置，

所述功率释放装置包括烟气脱硝管路，该烟气脱硝管路的一端与柴油机的排气端连接，烟气脱硝管路的另一端与SCR反应器的进气端连接，且所述SCR反应器的排气端通过主烟道与排放烟囱相连通，在主烟道中由进气端至出气端依次设置有NO_x浓度传感器和烟囱盾体；

还包括一设置SCR反应器排气端的抽气装置，所述抽气装置包括抽气泵、抽气泵启停控制器、抽气泵功率检测装置和柴油机负荷检测装置；

所述抽气泵连通设置于SCR反应器排气端与主烟道进气端之间，抽气泵启停控制器通过管路A与抽气泵连通，抽气泵功率检测装置通过管路B与抽气泵启停控制器连通；所述柴油机负荷检测装置通过管路C与SCR反应器前端的烟气脱硝管路连通，所述柴油机负荷检测装置通过管路D与抽气泵启停控制器连通；

所述尾气循环再处理装置包括喷氨格栅，喷氨格栅通过氨气管道与烟气脱硝管路相连通；

还包括一循环旁路烟道和控制器，所述循环旁路烟道的进气端与NO_x浓度传感器和烟囱盾体之间的主烟道相连通，循环旁路烟道的排气端与烟气脱硝管路相连通，且在循环旁路烟道的进气端上的烟道上设置有循环旁路阀门；所述控制器分别通过管路与喷氨格栅、NO_x浓度传感器、烟囱盾体和循环旁路阀门相连接。

进一步地，在所述设有循环旁路阀门后的循环旁路烟道上还串联设置有增压风机，且增压风机通过管路与控制器相连接。

进一步地，所述控制器采用自适应控制算法，以SCR处理前和处理后的NO_x浓度作为输入，通过自适应参数估计计算方法控制喷氨格栅喷氨量、增压风机风量大小、循环旁路阀门开闭大小及烟囱盾体的开闭。

进一步地，所述自适应参数估计计算方法为输入量经过自适应卡尔曼滤波，然后进行方差估计，方差估计存在误差，进行调整遗忘因子，再经过自适应卡尔曼滤波，然后进行方差估计，直至估计方差无误差，最后进行参数识别及估计。