环保型内燃机尾气净化处理系统技术方案

提供一种环保型内燃机尾气净化处理系统，在船舶上安装有由太阳能光伏发电单元或船舶辅机电网供电的氢气制备及存储装置，氢气制备及存储装置的气体输出端与催化反应器连通，废气输出管路的出气口与催化反应器连通，发动机上安装有发动机转速传感器，废气输出管路的下游管路上安装有反应物检测单元，催化反应器内设有多个安装于氢气输出管端部的氢气喷射阀，多个氢气喷射阀的通断根据发动机转速传感器和反应物检测单元的检测结果进行控制，氢气输出管上安装有检测调压单元。本实用新型专利技术有效利用了可再生清洁能源，并能够有效净化发动机尾气中的二氧化碳和氮氧化物，并对碳元素以单质碳和氮气的形式进行收集，提高气体发动机运行的经济性和排放性。的经济性和排放性。的经济性和排放性。

【技术实现步骤摘要】
环保型内燃机尾气净化处理系统


[0001]本技术属于内燃发动机尾气处理
，具体涉及一种环保型内燃机尾气净化处理系统。

技术介绍

[0002]目前，随着环保法规的日益严苛，内燃发动机尾气的净化处理就尤为重要，尤其是在“碳达峰、碳中和”的大环境下，对内燃发动机尾气处理提出了更高的要求和考验。
[0003]目前在内燃发动机尾气处理过程中，主要集中在对氮氧化物NOx和CO2排放的限制。针对氮氧化物NOx排放的控制方法主要有：废气再循环EGR(Exhaust Gas Recirculation)和选择性催化还原技术SCR(Selective Catalytic Reduction)两种。EGR技术是将部分废气分离出并导入进气侧，使其与进气混合后再进入气缸，从而降低气缸内燃烧时的温度和压力，抑制燃烧过程中氮氧化物(NOx)的生成，达到降低废气氮氧化物(NOx)排放的目的的一种技术(或方法)。EGR技术的根本原理就是破坏氮氧化物生成的条件，抑制氮氧化物的生成以达到降低内燃机废气中氮氧化物含量的目的；该技术涉及到内燃机的燃烧做功，废气的引入势必会降低内燃机进气中的含氧量，一定程度上牺牲了内燃机的动力性和经济性，要最大程度上保证内燃机的动力性和经济性，需要对EGR量实现精确控制，使得控制系统的难度也进一步加大，因此EGR技术的使用受到内燃机负荷工况的限制，大多是在部分负荷工况下使用，且废气循环量需严格保证，否则将对内燃机的动力性和经济性产生较明显的影响。SCR技术在内燃机废气出口加装反应器，在催化剂作用下利用尿素水解产生的氨气(NH3)将内燃机废气中的氮氧化物(NOx)还原为氮气(N2)，从而达到降低废气中氮氧化物(NOx)含量的目的。SCR技术需要加装反应器、尿素储存箱、供给单元等设备，设备投入大，也增大了内燃机的排气阻力，要提高废气处理效果，就需要使尿素溶液与废气中的氮氧化物充分进行反应，这就对尿素水溶液的浓度、喷射量、喷射角度等参数需严格控制，控制较为复杂，喷嘴的堵塞、喷射不均匀等直接影响尾气处理效果，设备维护管理强度和投入都较大；综上所述，上述两种方法都存在缺陷，因此，有必要设计出一种环保型内燃机尾气净化处理系统供内燃发动机尾气处理。

技术实现思路

[0004]本技术解决的技术问题：提供一种环保型内燃机尾气净化处理系统，基于可再生的洁净能源氢，设置由船舶上的太阳能光伏发电单元或船舶辅机电网供电的氢气制备及存储装置制备氢气，并根据设于废气输出管路上的反应物检测单元检测到的检测管内与氢气反应的反应物浓度，以及发动机转速传感器检测的发动机转速信息，控制氢气喷入催化反应器中的量，实现送入催化反应器内尾气中的二氧化碳和氮氧化物与氢气的充分反应，还原产生回收可作为工业原料的碳单质和氮气，有效利用了可再生清洁能源，绿色环保，并能够有效净化发动机尾气中的二氧化碳和氮氧化物，并对碳元素以单质碳和氮气的形式进行收集，为“碳达峰碳中和”提供了技术支持，提高气体发动机运行的经济性和排放
性。
[0005]本技术采用的技术方案：环保型内燃机尾气净化处理系统，包括发动机、废气涡轮增压器、与发动机进气总管连通的中冷器，所述废气涡轮增压器一端连接于与中冷器连通的供气管路上，所述废气涡轮增压器另一端连接于与发动机排气总管连通的废气输出管路上，船舶上安装有太阳能光伏发电单元和氢气制备及存储装置，所述氢气制备及存储装置由太阳能光伏发电单元或船舶辅机电网供电，所述氢气制备及存储装置的气体输出端通过氢气输出管与催化反应器连通，且废气输出管路的出气口与催化反应器连通，所述发动机上安装有用于检测其转速的发动机转速传感器，所述废气输出管路的下游管路上安装有用于检测管内与氢气反应的反应物浓度的反应物检测单元，所述催化反应器内设有多个安装于氢气输出管端部的氢气喷射阀，且多个氢气喷射阀的通断根据发动机转速传感器和反应物检测单元的检测结果进行控制，所述氢气输出管上安装有用于检测管内氢气压力及流量并调节氢气压力的检测调压单元。
[0006]其中，所述氢气制备及存储装置包括水电解制氢单元和氢气储存气瓶，所述水电解制氢单元与太阳能光伏发电单元和船舶辅机电网供电电性连接，所述水电解制氢单元的出气口通过管道与氢气储存气瓶连通。
[0007]进一步地，所述检测调压单元包括氢气压力传感器和调压阀，所述调压阀安装于进气段的氢气输出管上，所述氢气压力传感器安装于出气段的氢气输出上，根据氢气压力传感器监测到的氢气输出管内氢气的压力信号，通过调节调压阀使氢气输出管内的氢气压力达到目标压力。
[0008]进一步地，所述检测调压单元还包括安装于氢气输出管道出气段管道上的氢气流量计，所述氢气流量计的设置用于实现氢气喷射量的闭环控制。
[0009]进一步地，所述反应物检测单元包括二氧化碳浓度传感器和氮氧化物传感器，根据所述发动机转速传感器检测到发动机的转速、二氧化碳浓度传感器和氮氧化物传感器分别检测的二氧化碳浓度和氮氧化物浓度、氢气压力传感器检测到的氢气输出管氢气压力信号，通过调压阀对氢气输出管内氢气压力进行调节并启动或关闭相应的氢气喷射阀后，实现催化反应器内氢气含量的调节。
[0010]进一步地，所述调压阀的输入端通过控制线与控制单元输出端连接，所述控制单元的多个输入端通过信号线分别与发动机转速传感器、氢气流量计、气压力传感器、二氧化碳浓度传感器和氮氧化物传感器的输出端连接，所述水电解制氢单元的输入端与电源管理系统输出端连接，且电源管理系统的输入端和太阳能光伏发电单元的输入端均与控制单元电源控制端连接。
[0011]本技术与现有技术相比的优点：
[0012]1、本技术方案基于可再生的洁净能源氢，设置由船舶上的太阳能光伏发电单元或船舶辅机电网供电的氢气制备及存储装置制备氢气，并根据设于废气输出管路上的反应物检测单元检测到的检测管内与氢气反应的反应物浓度，以及发动机转速传感器检测的发动机转速信息，控制氢气喷入催化反应器中的量，实现送入催化反应器内尾气中的二氧化碳和氮氧化物与氢气的充分反应，还原产生回收可作为工业原料的碳单质和氮气，回收作为工业原料，为尾气自动化洁净处理提供硬件基础；
[0013]2、本技术方案有效利用了可再生清洁能源，绿色环保，并能够有效净化发动机尾
气中的二氧化碳和氮氧化物，并对碳元素以单质碳和氮气的形式进行收集，为“碳达峰碳中和”提供了技术支持，提高气体发动机运行的经济性和排放性；
[0014]3、本技术方案结构设置简单可靠，氢气的使用量根据设置的二氧化碳浓度传感器和氮氧化物传感器检测的尾气中二氧化碳浓度和氮氧化物浓度进行调节，调节有依有据，保证尾气中二氧化碳和氮氧化物充分被氢气还原，避免氢气浪费。
附图说明
[0015]图1为本技术连接原理图；
[0016]图2为本技术控制逻辑图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本技术实施例中的图1
‑
2，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.环保型内燃机尾气净化处理系统，包括发动机(5)、废气涡轮增压器(3)、与发动机(5)进气总管连通的中冷器(4)，所述废气涡轮增压器(3)一端连接于与中冷器(4)连通的供气管路上，所述废气涡轮增压器(3)另一端连接于与发动机(5)排气总管连通的废气输出管路(18)上，其特征在于：船舶上安装有太阳能光伏发电单元(7)和氢气制备及存储装置，所述氢气制备及存储装置由太阳能光伏发电单元(7)或船舶辅机电网供电，所述氢气制备及存储装置的气体输出端通过氢气输出管(2)与催化反应器(1)连通，且废气输出管路(18)的出气口与催化反应器(1)连通，所述发动机(5)上安装有用于检测其转速的发动机转速传感器(16)，所述废气输出管路(18)的下游管路上安装有用于检测管内与氢气反应的反应物浓度的反应物检测单元，所述催化反应器(1)内设有多个安装于氢气输出管(2)端部的氢气喷射阀(14)，且多个氢气喷射阀(14)的通断根据发动机转速传感器(16)和反应物检测单元的检测结果进行控制，所述氢气输出管(2)上安装有用于检测管内氢气压力及流量并调节氢气压力的检测调压单元。2.根据权利要求1所述的环保型内燃机尾气净化处理系统，其特征在于：所述氢气制备及存储装置包括水电解制氢单元(8)和氢气储存气瓶(10)，所述水电解制氢单元(8)与太阳能光伏发电单元(7)和船舶辅机电网供电电性连接，所述水电解制氢单元(8)的出气口通过管道与氢气储存气瓶(10)连通。3.根据权利要求2所述的环保型内燃机尾气净化处理系统，其特征在于：所述检测调压单元包括氢气压力传感器(13)和调压阀(11)，所述调压阀(11) 安...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦联国，王成刚，李焕英，蒋爱香，李锦华，张伟，白亚琼，
申请(专利权)人：陕西柴油机重工有限公司，
类型：新型
国别省市：