[发明专利]无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法

说明书

本发明涉及一种降低船舶低速机氮氧化物排放的方法，具体地，涉及一种无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法，在低速机扫气过程中，截留一部分上一次循环燃烧结束后的废气，被滞留下来的残余废气在本次循环与新鲜空气一起参与后续的燃烧过程；同时提高新鲜空气的轴向流速，增加缸内气流的轴向湍动能，使得新鲜空气与位于气缸中部的残余废气相互冲撞，增加残余废气与新鲜空气的混合均匀程度，以便在燃烧过程中更好的发挥残余废气的降温效果。本发明无须借助外界的辅助或附加系统就能在一定程度上降低船舶低速机的基础NO_x排放，减轻了低速机后续采用其它技术措施降低NO_x排放的负担，节约了船舶低速机的制造和使用成本。

技术领域

本发明涉及一种降低船舶低速机氮氧化物排放的方法，具体地，涉及一种无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法。

背景技术

低速机是大型船舶的主要动力装置，船舶低速机在工作过程中会排出大量的氮氧化物(NO_x)污染大气环境。国际海事组织(IMO)为了降低船舶NO_x排放，于2008年10月通过了《73/78船舶防污染公约附则Ⅵ》的修正案，根据修正案要求，从2016年1月1日已经开始实施的Tier III阶段NO_x排放限值相比Tier 1阶段下降了80％，这对船舶低速机的设计、应用和发展提出了严峻挑战。

为了应对严苛的NO_x排放限制，船舶低速机相关设计、制造企业不得不引入了选择性催化还原技术(SCR)和废气再循环技术(EGR)。这两种技术方案都能将船舶低速机的NO_x排放控制在法规限值以内，但由于船舶低速机基础NO_x排放值较高，使得SCR方案需要的催化剂数量较多，消耗的尿素量较大；对于EGR方案则需要将约30％的废气引入到进气系统中，不仅需要较大尺寸的废气洗涤和冷却装置，同时需要对增压器进行重新匹配。因此，无论采用哪一种技术方案都进一步增加了船舶低速机的制造和使用成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低船舶低速机氮氧化物排放的方法，该方法无须借助外界的辅助或附加系统就能在一定程度上降低船舶低速机的基础NO_x排放，进而减小SCR系统或EGR系统装置的尺寸，减少尿素消耗或EGR率，降低船舶低速机的制造和使用成本。

为了达到上述目的，本发明提供一种无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法，该方法的核心思想是将上一循环的部分废气截留在气缸内，并采取一定措施使其与本循环进入气缸的新鲜空气均匀混合、共同参与燃烧过程，达到降低燃烧温度、减少NO_x生成的目的。该方法具体包括以下步骤：

在低速机扫气过程中，截留一部分上一次循环燃烧结束后的废气，使其不能全部被排出气缸外，被滞留下来的残余废气在本次循环与新鲜空气一起参与后续的燃烧过程；

同时，在低速机扫气过程中，提高新鲜空气的轴向流速，增加缸内气流的轴向湍动能，使得新鲜空气与位于气缸中部的残余废气相互冲撞，增加残余废气与新鲜空气的混合均匀程度，以便在燃烧过程中更好的发挥残余废气的降温效果。

其中，所述的截留一部分上一次循环燃烧结束后的废气的方法，包括采用以下一种或多种方法组合：通过减小排气阀升程、提前关闭排气阀、降低扫气压力。

所述的提高新鲜空气的轴向流速、增加缸内气流的轴向湍动能的方法，采用设置扫气口轴向倾角β的方式实现，扫气口轴向倾角β的设置范围为0～60°。

本发明提供的无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法，只需对低速机原有设计进行简单调整，而不需要加装或借助外界的任何辅助系统就能在一定程度上减少低速机的基础NO_x排放，减轻了低速机后续采用其它技术措施降低NO_x排放的负担，节约了船舶低速机的制造和使用成本。

附图说明