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CN110541748A - 船用柴油机scr系统还原剂供应及计量装置 - Google Patents

船用柴油机scr系统还原剂供应及计量装置 Download PDF

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CN110541748A CN201910998917.8A CN201910998917A CN110541748A CN 110541748 A CN110541748 A CN 110541748A CN 201910998917 A CN201910998917 A CN 201910998917A CN 110541748 A CN110541748 A CN 110541748A
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张占虎
包东明
沈建华
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CSSC Marine Power Co Ltd
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    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
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Abstract

本发明公开了一种船用柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置,包括还原剂供应及计量单元、压缩空气输送单元和PLC控制器,还原剂供应及计量单元包括过滤器、泄压止回阀、隔膜泵、电控三通泄压阀、缓冲罐、第一压力传感器、流体流量计、电控开度阀、第一电磁二通阀和电控三通转换阀,压缩空气输送单元包括减压阀、第二压力传感器、第二电磁二通阀和第三电磁二通阀。PLC控制器的信号线分别与对应的泵、阀相连。本发明集成了还原剂供应及计量单元和压缩空气输送单元,可精确控制还原剂的喷射量,改善尾气的脱硝效果。还能有效地疏通喷射阀腔体并能冷却喷射阀,防止高温损坏喷射阀,提高喷射阀工作的可靠性。

Description

船用柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置
技术领域
本发明涉及一种柴油机SCR系统还原剂的输送装置,特别涉及一种船用柴油机尾气脱硝处理时的尿素溶液输送及计量装置,属于内燃机环保装置技术领域。
背景技术
随着全社会环保意识的不断加强,有关国际组织对船用柴油机排放污染物进行限制的相关法规日益严格,特别是国际海事组织Tier III法规对降低船舶氮氧化物排放的强制实施,越来越多的船舶开始加装SCR(催化还原)系统。SCR系统用于处理柴油机尾气脱硝污染,可以降低尾气中的氮氧化物,具有处理效率高、不影响发动机性能和效率等优点。但在实际使用过程中,还原剂(尿素溶液)的供应和计量是否可靠,对尾气脱硝效果影响特别大,如果尿素溶液喷得过多,会直接导致尾气中氨气含量过高,同样污染大气;如果尿素溶液喷得不足,导致尾气脱硝不完全,尾气中氮氧化物的降低满足不了相关要求。因此,研制一套简单可靠的还原剂供应与计量装置,对提高系统可靠性,保证尾气脱硝效率和降低氨逃逸起到至关重要的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种船用柴油机SCR还原剂系统供应及计量一体化装置,以解决还原剂供应压力不稳定、计量不准确导致的技术缺陷。
本发明通过以下技术方案予以实现:
一种船用柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置,包括还原剂供应及计量单元、压缩空气输送单元和PLC控制器,所述还原剂供应及计量单元包括过滤器、泄压止回阀、隔膜泵、电控三通泄压阀、缓冲罐、第一压力传感器、流体流量计、电控开度阀、第一电磁二通阀和电控三通转换阀,压缩空气输送单元包括减压阀、第二压力传感器、第二电磁二通阀和第三电磁二通阀,还原剂供应及计量单元的还原剂输入A口通过过滤器与隔膜泵、电控三通泄压阀、缓冲罐、流体流量计、电控开度阀、电控三通转换阀第一输入端顺次相连,电控三通转换阀输出端经D口进入喷射阀内通道;隔膜泵输出端与过滤器输入端之间分别与泄压止回阀、电控三通泄压阀第二端并联;压缩空气经压缩空气输送单元的输入B口输入后分成两路,一路依次通过减压阀、第三电磁二通阀与电控三通转换阀第二输入端相连;另一路经过减压阀后通过第二电磁二通阀与C口相连后进入喷射阀外通道;第一压力传感器旁接在还原剂供应及计量单元的流体流量计与缓冲罐之间的连接管路上,第二压力传感器旁接在减压阀与第二电磁二通阀的连接管路上。
本发明的目的通过以下技术方案进一步实现:
进一步的,所述PLC控制器的信号线分别与电控三通泄压阀、第一压力传感器、第二压力传感器、流体流量计、隔膜泵、电控开度阀、电控三通泄压阀、电控三通转换阀、第一电磁二通阀、第二电磁二通阀和第三电磁二通阀电连接。
进一步的,所述隔膜泵的最大流量为60L/h,并具有吸入高度低于于1.5m的自吸能力。
进一步的,所述B口输入的压缩空气的气压为600~800Kpa。所述C口输出的压缩空气的气压为300~350Kpa。
本发明结构紧凑、体积小,集成了还原剂供应及计量单元和压缩空气输送单元,并通过PLC控制器实现对还原剂供应、计量和压缩空气输送的PID闭环控制。还原剂供应及计量单元的还原剂供应回路中设置的泄压止回阀和电控三通泄压阀使得还原剂的输送具有双回流的功能,有效地避免了还原剂输送过程中产生的压力波动,确保还原剂输送的压力和流量的均匀性,改善了船用柴油机尾气的脱硝效果。通过对流体流量计的计量标定和还原剂供应及计量单元各元件的试验,以及PLC控制器的闭环回馈,可精确控制还原剂的喷射量,从而有效保障尾气的脱硝效率,大大减小氨气的逃逸。通过电控三通转换阀的阀芯位置切换,在不需要喷射尿素时可切换到压缩空气输送进喷射阀腔体内,能有效地疏通喷射阀腔体并能冷却喷射阀,防止高温损坏喷射阀,提高喷射阀工作的可靠性。
本发明的优点和特点,将通过下面优选实例的非限制性说明进行图示和解释,这些实施例,是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和船用中速柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置的实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,本实施例包括还原剂供应及计量单元1、压缩空气输送单元2和PLC控制器3,还原剂供应及计量单元1包括过滤器11、泄压止回阀12、隔膜泵13、电控三通泄压阀14、缓冲罐15、第一压力传感器16、流体流量计17、电控开度阀18、第一电磁二通阀19和电控三通转换阀110,压缩空气输送单元2包括减压阀21、第二压力传感器22、第二电磁二通阀23和第三电磁二通阀24。
还原剂供应及计量单元1的还原剂输入A口通过过滤器11与隔膜泵13、电控三通泄压阀14、缓冲罐15、流体流量计17、电控开度阀18、电控三通转换阀第一输入端1101顺次相连,电控三通转换阀输出端1103经D口进入喷射阀内通道41。隔膜泵输出端131与过滤器输入端111之间分别与泄压止回阀12、电控三通泄压阀第二端141并联,这两个并联回路使得还原剂的输送具有双回流的功能,有效地避免了还原剂输送过程中产生的压力波动。其中,隔膜泵13的最大流量为60L/h,并具有吸入高度低于于1m的自吸能力。还原剂为尿素溶液。
压缩空气输送单元2包括减压阀21、第二压力传感器22、第二电磁二通阀23和第三电磁二通阀24,压缩空气经压缩空气输送单元2的输入B口输入后分成两路,一路依次通过减压阀21、第三电磁二通阀24与电控三通转换阀第二输入端1102相连;另一路经过减压阀21后通过第二电磁二通阀23与C口相连后进入喷射阀外通道41。
第一压力传感器16旁接在还原剂供应及计量单元的流体流量计17与缓冲罐15之间的连接管路上,用于检测进入流体流量计17之前的尿素溶液的压力,将检测的压力信号传输给PLC控制器3,PLC控制器3发出反馈信号给电控开度阀18和流体流量计17,便于调节电控开度阀18的开度,改善船用柴油机尾气的脱硝效果。第二压力传感器22旁接在减压阀21与第二电磁二通阀24的连接管路上,将检测的压力信号传输给PLC控制器3,PLC控制器3发出反馈信号,确定是否开启第二电磁二通阀24,第二电磁二通阀24关闭时,压缩空气能通过C口进入喷射阀外通道41疏通喷射阀腔体或冷却喷射阀4。
本发明的安装位置距还原剂存储罐的水平距离不超过20m,垂直距离不超过1.5m;距喷射阀的水平距离不能超过5m,垂直距离不能超过2m。便于还原剂通过喷射阀喷射进尾气中对其进行脱硝处理。
本发明的工作过程如下:
还原剂供应及计量单元1的隔膜泵13启动后,将还原剂存储罐1存储的还原剂(尿素溶液)从还原剂输入A口先后通过过滤器11和电控三通泄压阀14储存在缓冲罐15内。其中分别并联在隔膜泵13与过滤器11之间的泄压止回阀12和电控三通泄压阀14具有双回流功能,再加上缓冲罐15的作用,可以有效地避免还原剂输送过程中产生的压力波动。缓冲罐15输出的还原剂经过流体流量计17的计量,并通过PLC控制器3的反馈信号调节电控开度阀18的开度,从而精确控制进入电控三通转换阀110的还原剂的流量,既能有效保障尾气的脱硝效率,又能大大减小多余还原剂产生的氨气逃逸,提高尾气的脱硝质量。在收到PLC控制器3的反馈信号控制电控三通转换阀110的阀芯移动,此时电控三通转换阀输出端1103输出为尿素溶液,尿素溶液依次通过第一电磁二通阀19和经D口进入喷射阀内通道42喷射到排气管中,对柴油机排出尾气进行脱硝处理,降低尾气中的氮氧化物。
2、从压缩空气储气罐输出的600~800Kpa压力的压缩空气经压缩空气输送单元2的B口输入后分成两路,一路通过减压阀21减压至200~300Kpa压力,再通过第三电磁二通阀24与电控三通转换阀第二输入端1102和D口后进入喷射阀内通道42。另一路先经过减压阀21后,再通过第二电磁二通阀23和C口后进入喷射阀外通道41。当需要打通堵塞的喷射阀时,PLC控制器3指令电控三通转换阀110的阀芯移动关闭电控三通转换阀第一输入端1101,切断了尿素溶液输入到电控三通转换阀110的通路。此时,压缩空气从C口和D口分别进入向喷射阀4的内外通道打通喷射阀4的堵塞处或冷却喷射阀4。D口除了输出压力为100~150Kpa还原剂外,还能输出气压为300~350Kpa压缩空气。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种船用柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置,其特征在于:包括还原剂供应及计量单元、压缩空气输送单元和PLC控制器,所述还原剂供应及计量单元包括过滤器、泄压止回阀、隔膜泵、电控三通泄压阀、缓冲罐、第一压力传感器、流体流量计、电控开度阀、第一电磁二通阀和电控三通转换阀,压缩空气输送单元包括减压阀、第二压力传感器、第二电磁二通阀和第三电磁二通阀,还原剂供应及计量单元的还原剂输入A口通过过滤器与隔膜泵、电控三通泄压阀、缓冲罐、流体流量计、电控开度阀、电控三通转换阀第一输入端顺次相连,电控三通转换阀输出端经D口进入喷射阀内通道;隔膜泵输出端与过滤器输入端之间分别与泄压止回阀、电控三通泄压阀第二端并联;压缩空气经压缩空气输送单元的输入B口输入后分成两路,一路依次通过减压阀、第三电磁二通阀与电控三通转换阀第二输入端相连;另一路经过减压阀后通过第二电磁二通阀与C口相连后进入喷射阀外通道;第一压力传感器旁接在还原剂供应及计量单元的流体流量计与缓冲罐之间的连接管路上,第二压力传感器旁接在减压阀与第二电磁二通阀的连接管路上。
2.如权利要求1所述的船用柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置,其特征在于:所述PLC控制器的信号线分别与电控三通泄压阀、第一压力传感器、第二压力传感器、流体流量计、隔膜泵、电控开度阀、电控三通泄压阀、电控三通转换阀、第一电磁二通阀、第二电磁二通阀和第三电磁二通阀电连接。
3.如权利要求1所述的船用柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置,其特征在于:所述隔膜泵的最大流量为60L/h,并具有吸入高度低于于1.5m的自吸能力。
4.如权利要求1所述的船用柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置,其特征在于:所述B口输入的压缩空气的气压为600~800Kpa。
5.如权利要求1所述的船用柴油机SCR系统还原剂供应及计量装置,其特征在于:所述C口输出的压缩空气的气压为300~350Kpa。
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