无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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NOx排放，减轻了低速机后续采用其它技术措施降低NOx排放的负担，节约了船舶低速机的制造和使用成本。

【技术实现步骤摘要】
无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法
本专利技术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。
技术介绍
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(NOx)污染大气环境。国际海事组织(IMO)为了降低船舶NOx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TierIII阶段NOx排放限值相比Tier1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NOx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NOx排放控制在法规限值以内，但由于船舶低速机基础NOx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。
技术实现思路
本专利技术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NOx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，本专利技术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NOx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°。本专利技术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NOx排放，减轻了低速机后续采用其它技术措施降低NOx排放的负担，节约了船舶低速机的制造和使用成本。附图说明图1为本专利技术的流程原理图；图2为本专利技术残余废气在缸内的滞留位置示意图；图3为本专利技术扫气口轴向倾角设置示意图。具体实施方式以下结合附图具体说明本专利技术的较佳实施例。如图1所示，本专利技术提供一种无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法，该方法一方面将上一循环燃烧结束后的部分废气截留在缸内，另一方面采取提高进气轴向流速、增加气流轴向湍动能的方式使被截留的残余废气与新鲜空气均匀混合，进而在燃烧过程中降低燃烧温度，达到减少NOx排放的目的。截留上一循环的燃烧废气可以通过减小排气阀升程、提前关闭排气阀、降低扫气压力等方法实现，本实施例优选的采用减小排气阀升程的方式。在现有扫气口结构的作用下，由于进气的轴向流速偏小，会导致残余废气被集中于排气阀下方的气缸中部，出现残余废气与新鲜空气分层的现象，如图2所示，这会削弱残余废气在燃烧过程中的降温效果。因此，本专利技术提出通过提高新鲜空气的轴向流速，使得新鲜空气与气缸中部的残余废气相互冲撞的方式，来促使残余废气与新鲜空气充分混合，以便充分发挥残余废气在燃烧过程中的降温效果。提高新鲜空气轴向流速的方法，本实施例采用设置扫气口轴向倾角β的方式，扫气口轴向倾角β的设置范围为0～60°，如图3所示。本专利技术提供的降低船舶低速机氮氧化物排放的方法，在无需借助外界辅助或附加系统的前提下，就能在一定程度上减少船舶低速机的基础NOx排放，减轻低速机后续采用其它技术措施降低NOx排放的负担，对降低船舶低速机的制造和使用成本具有重要意义。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法，其特征在于，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，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。

【技术特征摘要】
1.无外界系统辅助的低速机氮氧化物净化方法，其特征在于，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，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。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学柏，魏立江，史兆飞，张明红，
申请(专利权)人：昆山江锦机械有限公司，上海海事大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32