[发明专利]一种船用SCR系统还原剂喷射及控制方法

说明书

一种船用SCR系统还原剂喷射及控制方法，该船用SCR系统包括发动机排气集管、分别与该发动机排气集管相连的气缸，和喷射单元、计量单元、供给单元、存储单元，以及与该喷射单元、计量单元、供给单元、存储单元分别相连的监测控制单元，所述的喷射单元，包括多个布置在发动机排气集管与各气缸连接处的喷枪，利用发动机排气集管作为还原剂蒸发混合单元，还原剂通过所述的喷射单元直接喷入发动机排气集管。本发明提升还原剂精准度、提高还原剂利用率，充分发动机废气余热，提高还原剂分解效率以及还原剂与废气混合均匀度，有效促进船用SCR系统净化效率的提高。

技术领域

本发明涉及大气环境治理、船舶动力等领域，涉及一种可用于船舶发动机尾气氮氧化物净化选择性催化还原脱硝系统(SCR)中的还原剂喷射及控制方法，可有效促进还原剂分解与废气混合均匀度，提高还原剂利用率。

技术背景

选择性催化还原脱硝技术是目前最有效的净化船用发动机尾气氮氧化物(NOx)的方法之一。而影响SCR技术净化效率的关键因素之一便是还原剂的高效热解及混合技术。同时，受限于NH₃逃逸的管控(通常是10ppm)，这对于SCR还原剂的混合均匀度提出了更高的要求。另外，对于船用SCR技术，由于发动机尾排温度相对较低，这无疑对于还原剂的高效分解带来严峻的挑战。并且，通常船舱空间较为狭小，难以布置充足的还原剂蒸发混合管，非常不利于还原剂的高效混合。因此，为克服这些难题，需要充分结合船用SCR技术特点，开发适用船上的还原剂喷射技术。

韩国斗山和现代公司在船用低压选择性催化还原脱硝技术(LP-SCR)中引入尿素蒸发分解器(UDC)的尿素喷射技术，将还原剂喷射进入该设备，同时利用外部供热设备对分解器进行加热，从而促进还原剂的高效热解与混合。但该方法引入设备较多，控制复杂，布置困难，难以推广使用。国内七一一船用发动机研究所，在其低压选择性催化还原脱硝系统中直接将还原剂喷射进入蒸发混合管的方法，利用催化剂的作用来促进还原剂的分解，但该方法存在氨逃逸风险较高的缺点。

发明内容

本发明目的提供一种船用SCR系统还原剂喷射及控制技术，结合发动机性能及结构特征，在各气缸排气阀与排气集管连接处布置相应的还原剂喷枪，各喷枪还原剂喷射顺序与发动机气缸发火顺序相同。

本发明的技术解决方案如下：

一种船用SCR系统还原剂喷射及控制方法，基于船用SCR系统，该船用SCR系统包括发动机排气集管、分别与该发动机排气集管相连的气缸，和喷射单元、计量单元、供给单元、存储单元，以及与该喷射单元、计量单元、供给单元、存储单元分别相连的监测控制单元，其特征在于，所述的喷射单元，包括多个布置在发动机排气集管与各气缸连接处的喷枪，利用发动机排气集管作为还原剂蒸发混合单元，还原剂通过所述的喷射单元直接喷入发动机排气集管。

所述的喷枪布置数目与气缸数目相同，喷枪布置于各气缸与排气集管的连接管处，即排气阀门后端。

各还原剂喷枪采用间歇式脉冲喷射方式，开启顺序与机各气缸发火顺序相同，喷射持续时间与发动机排气正时维持一致，即与发动机排气阀门开启时间维持相同，从而使喷枪喷射的还原剂与气缸排出的废气充分混合后，进入发动机排气集管再进一步混合。

所述的监测控制单元，用于监测发动机负荷、转速、排气温度、排气压力、排气正时，并通过控制所述的供给单元和计量单元来控制所述的喷射单元的各喷枪的启停与喷射流量。

当所述的监测控制单元监测到发动机的排气温度满足条件，气缸排气阀门启时，控制相应的喷枪喷射还原剂，还原剂的喷射量受发动机负荷及转速而决定；当气缸排气阀门关闭时，控制喷枪停止喷射还原剂。

所述的排气温度280℃以上。

所述的还原剂是氨水、尿素溶液等溶液中的一种或者多种。