多级并联SCR系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多级并联SCR系统，依次串联设置进气单元、反应单元及出气单元，反应单元内设置有若干个反应通道，进气单元上对应若干个反应通道设置若干个分流支管，若干个分流支管连通至进气单元的同一个进气口上；出气单元对应若干个反应通道设置若干个汇流支管，若干个汇流支管连通至出气单元的同一个出气口上。本发明专利技术通过进气单元的若干个分流支管将大流量的尾气气流分流至若干个反应通道内，单个反应通道内的尾气气流流量相应减小，因而单个反应通道的筒体横截面尺寸可以相应减小，尾气气流的速度均匀性更容易控制，其他流速分布均匀性高，降低尿素结晶的风险，确保后处理系统的性能，提高氮氧化物的转化效率。

Multi stage parallel SCR system

【技术实现步骤摘要】
多级并联SCR系统
本专利技术涉及船用发动机尾气后处理
，尤其是一种船用的多级并联SCR系统。
技术介绍
航运业的繁荣发展是推动我国经济发展的强大动力，但是与此同时，伴随而生的船舶大气污染排放给空气质量带来的压力和挑战也不容小觑。船舶发动机主要以柴油发动机为主，随着航运业的不断发展，船用柴油发动机排放尾气对大气环境的污染日益严重，船用柴油发动机排放的氮氧化物（NOX）是造成大气污染的主要污染源之一，为了降低柴油机排放物对大气的污染，需要对船用柴油发动机的尾气排放进行处理。船用柴油发动机通常采用选择性催化还原技术(SCR)对尾气排放进行后处理，尿素水溶液在柴油发动机尾气温度下被分解成氨气（NH3），在催化剂的作用下，氨气（NH3）把柴油发动机尾气中的氮氧化物（NOX）还原成无害的氮气（N2）和水（H2O），最终排出到大气环境中，从而达到降低排放物的目的。目前，船用柴油发动机通常采用单通道、单喷嘴的SCR系统对尾气进行后处理，这种单通道、单喷嘴的SCR系统存在如下问题：（1）为了满足船用柴油发动机大排量要求，SCR系统的筒体的横截面尺寸通常都设置的比较大，即筒体都比较粗，筒体内部的气流通道较宽，尾气气流在筒体内部的气流通道内容易乱窜，尾气气流的速度均匀性很难控制，气体流速分布均匀性差。气体流速分布均匀性差一方面会导致催化剂老化不均匀；另一方面，由于气体流速分布不均匀，在尾气后处理混合装置内部，处于气体流速较小区域的内壁面的温度较低，当尿素液滴接触到此部分内壁面后会带走一部分热量，使此部分的内壁面温度进一步降低，掉落在温度过低的内壁面上尿素液滴由于没有充分的吸热分解，很容易形成尿素结晶，进而影响后处理系统性能，更甚者还会造成排放超标或后处理系统堵塞而造成动力不足。更进一步的，由于筒体内部的气体流速分布均匀性差，尿素水溶液分解成NH3后，在筒体内部与尾气气流的混合均匀性差，进而降低氮氧化物的转化效率，并造成部分氨逃逸，从而影响催化剂的整体性能。气流均匀性差，也会导致载体温度梯度打，影响载体使用寿命。（2）由于船用柴油发动机的排量大，而单一喷嘴的喷射效率有限，单一喷嘴喷射的尿素水溶液很难满足大流量的尾气气流对NH3的需求量，因此单喷嘴的SCR系统对船用柴油发动机的尾气气流中氮氧化物的转化效率较低。进一步的，即使单一喷嘴的尿素水溶液喷射量可以增大到足以满足大流量的尾气气流对NH3的需求量，过大的喷射量会比较集中地喷射进入筒体内，而过于集中的大流量尿素水溶液很难在短时间内迅速分解，分解效果差，而且集中的尿素水溶液中未分解的尿素液滴很容易掉落在筒体的内壁面上形成尿素结晶。
技术实现思路
本申请人针对上述现有船用单通道、单喷嘴SCR系统存在气体流速分布均匀性差、容易形成尿素结晶、气流的混合均匀性差，氮氧化物的转化效率较低等缺点，提供一种结构合理的船用的多级并联SCR系统，气体流速分布均匀性好、尿素结晶风险低、气流的混合均匀性好，氮氧化物的转化效率高。本专利技术所采用的技术方案如下：一种多级并联SCR系统，依次串联设置进气单元、反应单元及出气单元，反应单元内设置有若干个反应通道，进气单元上对应若干个反应通道设置若干个分流支管，若干个分流支管连通至进气单元的同一个进气口上；出气单元对应若干个反应通道设置若干个汇流支管，若干个汇流支管连通至出气单元的同一个出气口上。本专利技术通过进气单元的若干个分流支管将大流量的尾气气流分流至若干个反应通道内，单个反应通道内的尾气气流流量相应减小，因而单个反应通道的筒体横截面尺寸可以相应减小，尾气气流的速度均匀性更容易控制，其他流速分布均匀性高，降低尿素结晶的风险，确保后处理系统的性能，提高氮氧化物的转化效率。作为上述技术方案的进一步改进：反应通道从左至右依次通过法兰连接有流量计算单元、分解混合单元及SCR单元；流量计算单元采用文丘里流量计，依次设置收缩段、喉道及扩散段，收缩段上设有温度传感器和压差传感器高压端，喉道上设有压差传感器低压端；分解混合单元上设置若干个混合器及喷嘴座，尿素喷嘴设置在喷嘴座内；SCR单元内封装有若干块载体。本专利技术的流量计算单元采用文丘里流量计，通过温度传感器、压差传感器高压端、压差传感器低压端对单个反应通道内的尾气气流流量进行精确计算，并将计算结果反馈给相应的控制系统，控制系统根据计算结果指导该反应通道内对应喷嘴的尿素水溶液的喷射量，确保尿素水溶液的喷射量满足该反应通道内尾气气流的对NH3的需求量。SCR单元内封装有若干块载体，载体可以通过化学催化的方式净化尾气气流中的污染物。分解混合单元的筒体上设置若干块V型板，V型板朝向筒体内凹入；筒体内位于V型板的前侧和后侧可以分别设置若干个混合器，将筒体的内部空腔分为加速腔、分解腔及混合腔；所述加速腔位于V型板的前挡板与V型板前侧的混合器之间；所述分解腔位于V型板的后挡板与V型板后侧的第一个混合器之间；所述混合腔位于V型板后侧的若干个混合器之间。本专利技术的分解混合单元的筒体上设置若干块V型板，V型板朝向筒体内凹入；筒体内部布置若干个混合器，V型板的前侧和后侧可以分别设置若干个混合器，将筒体的内部空腔分为加速腔、分解腔、混合腔。尾气气流在本专利技术的若干个反应通道的若干混合器作用下，经过多次的分解和混合，尿素滴液得到了充分的分解，气体流速分布均匀性好、尿素结晶风险低、气流的混合均匀性好，NOX转化效率高。分解混合单元上沿周向均匀设置若干个喷嘴座，若干个喷嘴座分别设置在若干块V型板的后挡板上。喷嘴座上的尿素喷嘴喷射尿素水溶液的喷射线与筒体中心轴之间的夹角为35～65度。本专利技术每个分解混合单元上沿周向均匀设置若干块V型板，每块V型板的后挡板上均装设有喷嘴座，尿素喷嘴设置在喷嘴座内，尿素喷嘴可以往筒体内部喷射尿素水溶液；尿素水溶液的喷射线与筒体中心轴之间的夹角为35~65度，有利于尿素水溶液与尾气气流充分接触，尿素水溶液可以充分吸热、加速挥发，提高尿素滴液的挥发率，进而提高NOX的转化效率。本专利技术对称的若干块V型板的后挡板上均设置尿素喷嘴，可实现单通道多级尿素水溶液喷射，满足大流量的尾气气流对喷射量的需求；而且多个喷嘴同时喷射，可以将尿素水溶液较为分散地喷射进入筒体内，分散的尿素水溶液可以迅速分解，分解效果好，尿素液滴被迅速分解，不易掉落在筒体的内壁面上形成尿素结晶，尿素结晶风险小。混合器上开设若干阵列排布的叶片孔，叶片孔上朝向尾气气流出气的方向向内设置有叶片，相邻两列叶片的开口交错设置。位于V型板前侧的第一个混合器的若干叶片的开口正对若干V型板的前挡板。本专利技术的混合器上开设若干阵列排布的叶片孔，叶片孔上朝向尾气气流出气的方向向内设置有叶片，相邻两列的叶片的开口交错设置。V型板前侧的第一个混合器的若干叶片的开口分别正对两块V型板的前挡板，一方面，尾气气流在叶片朝向两个方向分散进入加速腔内，在加速腔内分布更均匀，气流流速的均匀性更高；另一方面，尾气气流被引导朝向前挡板碰撞后转向，沿着前挡板朝向筒体中心加速汇集，提高了尾气气流的流速，加速后的尾气气流沿着后挡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级并联SCR系统，依次串联设置进气单元（1）、反应单元（2）及出气单元（3），其特征在于：反应单元（2）内设置有若干个反应通道（5），进气单元（1）上对应若干个反应通道（5）设置若干个分流支管（6），若干个分流支管（6）连通至进气单元（1）的同一个进气口（7）上；出气单元（3）对应若干个反应通道（5）设置若干个汇流支管（8），若干个汇流支管（8）连通至出气单元（3）的同一个出气口（9）上。/n

【技术特征摘要】
1.一种多级并联SCR系统，依次串联设置进气单元（1）、反应单元（2）及出气单元（3），其特征在于：反应单元（2）内设置有若干个反应通道（5），进气单元（1）上对应若干个反应通道（5）设置若干个分流支管（6），若干个分流支管（6）连通至进气单元（1）的同一个进气口（7）上；出气单元（3）对应若干个反应通道（5）设置若干个汇流支管（8），若干个汇流支管（8）连通至出气单元（3）的同一个出气口（9）上。


2.按照权利要求1所述的多级并联SCR系统，其特征在于：反应通道（5）从左至右依次通过法兰连接有流量计算单元（10）、分解混合单元（11）及SCR单元（12）；流量计算单元（10）采用文丘里流量计，依次设置收缩段（15）、喉道（16）及扩散段（17），收缩段（15）上设有温度传感器（18）和压差传感器高压端（19），喉道（16）上设有压差传感器低压端（20）；分解混合单元（11）上设置若干个混合器（22）及喷嘴座（24），尿素喷嘴设置在喷嘴座（24）内；SCR单元（12）内封装有若干块载体（14）。


3.按照权利要求2所述的多级并联SCR系统，其特征在于：分解混合单元（11）的筒体（21）上设置若干块V型板（23），V型板（23）朝向筒体（21）内凹入；筒体（21）内位于V型板（23）的前侧和后侧可以分别设置若干个混合器（22），将筒体（21）的内部空腔分为加速腔（25）、分解腔（26）及混合腔（27）；所述加速腔（25）位于V型板（23）的前挡板（231）与V型板（23）前侧的混合器（22）之间；所述分解腔（26）位于V型板（23）的后挡板（232）与V型板（23）后侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔宝英，牛雨飞，朱海艳，薛红娟，李江飞，冯玉杰，
申请(专利权)人：无锡亿利环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32