一種大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油機(jī)尾氣的凈化處理領(lǐng)域，尤其涉及一種大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來(lái)，柴油機(jī)以其動(dòng)力大、效率高而得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在航海船只領(lǐng)域，為人類社會(huì)的發(fā)展，航海事業(yè)的進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。相比于汽油機(jī)，柴油機(jī)燃料燃燒所產(chǎn)生的尾氣中含有較多的固體顆粒和NOx等有害成分。目前，在常見(jiàn)的柴油機(jī)尾氣排放處理技術(shù)中，通常是將尾氣經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的凈化處理之后直接排放至大氣中，大氣中的有害氣體成分不斷增加，固體顆粒PM也成為當(dāng)今對(duì)環(huán)境造成危害的一種新污染，不僅對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害、浪費(fèi)能源，同時(shí)也威脅了人類的健康。
[0003]目前，對(duì)于柴油機(jī)尾氣污染的處理方法主要分為機(jī)內(nèi)處理與機(jī)外處理。機(jī)內(nèi)處理主要是對(duì)燃料進(jìn)行處理，使燃料更充分燃燒，如噴霧技術(shù)。而機(jī)外處理則主要是通過(guò)一些技術(shù)手段對(duì)排放的尾氣進(jìn)行處理，如EGR、SCR、WHR等。在柴油機(jī)系統(tǒng)中，往往使用某一種技術(shù)手段進(jìn)行處理，對(duì)尾氣中的有害成分不能徹底清除；同時(shí)，處理裝置一般與柴油機(jī)系統(tǒng)配套使用，在通用性方面程度不高，在處理技術(shù)上也有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置及其方法。能夠分別對(duì)尾氣中的余熱、NOx、固體顆粒等進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)處理后的廢氣再排放至大氣中。
[0005]本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置，包括連接在氣缸尾氣出口端的尾氣處理箱，所述尾氣處理箱內(nèi)通過(guò)管路依次連接斯特林發(fā)電機(jī)和顆粒分離器；在斯特林發(fā)電機(jī)與顆粒分離器之間的管路上還連接有一個(gè)EGR系統(tǒng)，EGR系統(tǒng)通過(guò)EGR循環(huán)回路將部分尾氣再反饋至氣缸的進(jìn)氣端。
[0007]所述顆粒分離器包括用于氣固分離的固體顆粒離心機(jī)和用于收集固體顆粒的金屬過(guò)濾網(wǎng)；通過(guò)固體顆粒離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生離心力將氣體中攜帶的固體顆粒進(jìn)行二相分離，固體顆粒被甩至設(shè)置在顆粒分離器的管壁上的金屬過(guò)濾網(wǎng)上，固體顆粒被金屬過(guò)濾網(wǎng)吸附、收集。
[0008]—種大型柴油機(jī)的尾氣處理方法如下:
[0009]在氣缸進(jìn)氣口處通入純氧和惰性氣體的組合，并根據(jù)需要條件調(diào)節(jié)氧氣的濃度；
[0010]氣缸中的尾氣由排氣口進(jìn)入尾氣處理箱內(nèi)，進(jìn)入尾氣處理箱內(nèi)的尾氣，先經(jīng)過(guò)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)尾氣中的余熱進(jìn)行收集并用來(lái)發(fā)電，給外部設(shè)備提供電能；
[0011]流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分尾氣通過(guò)EGR循環(huán)回路反饋至氣缸內(nèi)，使其在氣缸內(nèi)進(jìn)行二次燃燒；由于流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣中的熱量低于流入斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)前的熱量，從而減少了 NOx的生成；流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)后的尾氣接著進(jìn)入顆粒分離器，通過(guò)顆粒分離器的固體顆粒離心機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的離心力，將尾氣中攜帶的固體顆粒進(jìn)行二相分離，分離后的固體顆粒在慣性的作用下，被甩在顆粒分離器的管壁上并被金屬過(guò)濾網(wǎng)吸附，完成尾氣的第一次過(guò)濾；
[0012]經(jīng)過(guò)第一次過(guò)濾后的尾氣，再經(jīng)過(guò)設(shè)置在顆粒分離器出口的一層過(guò)濾網(wǎng)，使尾氣得到第二次過(guò)濾后，并排放至大氣中，實(shí)現(xiàn)尾氣的凈化處理。
[0013]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0014]1、本發(fā)明與傳統(tǒng)方法所處理的模式不同。在傳統(tǒng)的技術(shù)方法中，主要是針對(duì)排放尾氣中的某一類成分處理，或者是幾種處理裝置分別操作，相對(duì)獨(dú)立。而本發(fā)明通過(guò)將斯特林發(fā)電機(jī)、EGR系統(tǒng)和顆粒分離器集成于一個(gè)尾氣處理箱中，在尾氣通過(guò)尾氣處理箱的過(guò)程中，分別對(duì)尾氣中的余熱、NOx、顆粒等進(jìn)行處理后再排放。因此，對(duì)排放的尾氣經(jīng)過(guò)了比較全面的處理。
[0015]2、本發(fā)明在尾氣處理箱中首先對(duì)尾氣中的余熱進(jìn)行利用。由于在尾氣中含有大量的熱量，斯特林發(fā)電機(jī)的原理即是利用外部熱源的作用帶動(dòng)發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電，所得到的電能可以用來(lái)供外部設(shè)備，如發(fā)動(dòng)機(jī)使用。
[0016]3、本發(fā)明在使用EGR系統(tǒng)對(duì)尾氣中所含有的NOx氣體進(jìn)行處理。與傳統(tǒng)方法不同的是，由于NOx與固體顆粒之間存在此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，本發(fā)明所采用的是在柴油機(jī)的進(jìn)氣處通入純氧和惰性氣體的組合，其中，可以根據(jù)需要條件調(diào)節(jié)氧氣的濃度，相比于傳統(tǒng)方法，可以提高EGR率，氧氣濃度的提高有助于顆粒的減少，并且此方法對(duì)于NOx的生成可以從源頭上減少。
[0017]4、本發(fā)明的顆粒分離與傳統(tǒng)方法中直接進(jìn)行過(guò)濾不同，本發(fā)明采用兩道分離綜合使用，首先尾氣通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的葉片可以將大部分固體顆粒甩在管壁并被金屬濾網(wǎng)過(guò)濾，完成第一道離心力凈化過(guò)濾；經(jīng)過(guò)第一道離心力凈化過(guò)濾后的尾氣再經(jīng)過(guò)一層過(guò)濾網(wǎng)，使尾氣得到二次過(guò)濾，并排放至大氣中，實(shí)現(xiàn)尾氣的凈化處理。
[0018]5、本發(fā)明將斯特林發(fā)電機(jī)、EGR系統(tǒng)和顆粒分離器集成于一個(gè)尾氣處理箱中，能夠?qū)ε欧诺奈矚鈱?shí)現(xiàn)多方面的利用與處理。同時(shí)，各個(gè)部分可以根據(jù)情況單獨(dú)進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠?qū)γ恳粋€(gè)功能模式進(jìn)行單獨(dú)管理與維護(hù)。
[0019]6、本發(fā)明技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，它的應(yīng)用將有利于尾氣處理技術(shù)的進(jìn)一步提高，更有利于環(huán)境保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為EGR循環(huán)回路示意圖。
[0022]圖3為尾氣經(jīng)過(guò)第一次過(guò)濾和第二次過(guò)濾示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0024]實(shí)施例
[0025]如圖1至3所示。本發(fā)明公開(kāi)了一種大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置，包括連接在氣缸尾氣出口端的尾氣處理箱，所述尾氣處理箱內(nèi)通過(guò)管路依次連接斯特林發(fā)電機(jī)和顆粒分離器；在斯特林發(fā)電機(jī)與顆粒分離器之間的管路上還連接有一個(gè)EGR系統(tǒng)，EGR系統(tǒng)通過(guò)EGR循環(huán)回路將部分尾氣再反饋至氣缸的進(jìn)氣端，使未燃盡的尾氣重新返回氣缸進(jìn)行二次燃燒。
[0026]所述顆粒分離器包括用于氣固分離的固體顆粒離心機(jī)和用于收集固體顆粒的金屬過(guò)濾網(wǎng)；通過(guò)固體顆粒離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生離心力將氣體中攜帶的固體顆粒進(jìn)行二相分離，固體顆粒被甩至設(shè)置在顆粒分離器的管壁上的金屬過(guò)濾網(wǎng)上，固體顆粒被金屬過(guò)濾網(wǎng)吸附、收集。
[0027]本發(fā)明通過(guò)管路將斯特林發(fā)電機(jī)、EGR系統(tǒng)和顆粒分離器連接，并集成于一個(gè)尾氣處理箱中，它們彼此是可以單獨(dú)控制，也可以根據(jù)尾氣的實(shí)際情況對(duì)它們進(jìn)行調(diào)整，具有良好的獨(dú)立性，可以分別進(jìn)行拆卸、維護(hù)。此外，尾氣處理箱對(duì)尾氣處理后所產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)一收集，每隔一段時(shí)間再對(duì)尾氣處理箱進(jìn)行集中清洗、物質(zhì)清除等維護(hù)。尾氣處理箱與柴油機(jī)的排氣口通過(guò)管道相連，實(shí)現(xiàn)整體的可操作性。
[0028]采用本發(fā)明大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置，對(duì)尾氣處理凈化的過(guò)程可通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn):
[0029]在氣缸進(jìn)氣口處通入純氧和惰性氣體的組合(代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法所采用的空氣)，并根據(jù)需要條件調(diào)節(jié)氧氣的濃度；
[0030]氣缸中的尾氣由排氣口進(jìn)入尾氣處理箱內(nèi)，進(jìn)入尾氣處理箱內(nèi)的尾氣，先經(jīng)過(guò)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)尾氣中的余熱進(jìn)行收集并用來(lái)發(fā)電，給外部設(shè)備提供電能；
[0031]流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分尾氣通過(guò)EGR循環(huán)回路反饋至氣缸內(nèi)，使其在氣缸內(nèi)進(jìn)行二次燃燒；由于流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣中的熱量低于流入斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)前的熱量，從而減少了 NOx的生成；流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)后的尾氣接著進(jìn)入顆粒分離器，通過(guò)顆粒分離器的固體顆粒離心機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的離心力，將尾氣中攜帶的固體顆粒進(jìn)行二相分離，分離后的固體顆粒在慣性的作用下，被甩在顆粒分離器的管壁上并被金屬過(guò)濾網(wǎng)吸附，完成尾氣的第一次過(guò)濾；
[0032]經(jīng)過(guò)第一次過(guò)濾后的尾氣，再經(jīng)過(guò)設(shè)置在顆粒分離器出口的一層過(guò)濾網(wǎng)，使尾氣得到第二次過(guò)濾后，并排放至大氣中，實(shí)現(xiàn)尾氣的凈化處理。
[0033]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0034]本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置，其特征在于，包括連接在氣缸尾氣出口端的尾氣處理箱，所述尾氣處理箱內(nèi)通過(guò)管路依次連接斯特林發(fā)電機(jī)和顆粒分離器；在斯特林發(fā)電機(jī)與顆粒分離器之間的管路上還連接有一個(gè)EGR系統(tǒng)，EGR系統(tǒng)通過(guò)EGR循環(huán)回路將部分尾氣再反饋至氣缸的進(jìn)氣端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置，其特征在于，所述顆粒分離器包括用于氣固分離的固體顆粒離心機(jī)和用于收集固體顆粒的金屬過(guò)濾網(wǎng)；通過(guò)固體顆粒離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生離心力將氣體中攜帶的固體顆粒進(jìn)行二相分離，固體顆粒被甩至設(shè)置在顆粒分離器的管壁上的金屬過(guò)濾網(wǎng)上，固體顆粒被金屬過(guò)濾網(wǎng)吸附、收集。3.一種大型柴油機(jī)的尾氣處理方法，其特征在于采用權(quán)利要求1或2所述的大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置實(shí)現(xiàn)，具體步驟如下: 在氣缸進(jìn)氣口處通入純氧和惰性氣體的組合，并根據(jù)需要條件調(diào)節(jié)氧氣的濃度； 氣缸中的尾氣由排氣口進(jìn)入尾氣處理箱內(nèi)，進(jìn)入尾氣處理箱內(nèi)的尾氣，先經(jīng)過(guò)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)尾氣中的余熱進(jìn)行收集并用來(lái)發(fā)電，給外部設(shè)備提供電能； 流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分尾氣通過(guò)EGR循環(huán)回路反饋至氣缸內(nèi)，使其在氣缸內(nèi)進(jìn)行二次燃燒；由于流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣中的熱量低于流入斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)前的熱量，從而減少了 NOx的生成；流出斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)后的尾氣接著進(jìn)入顆粒分離器，通過(guò)顆粒分離器的固體顆粒離心機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的離心力，將尾氣中攜帶的固體顆粒進(jìn)行二相分離，分離后的固體顆粒在慣性的作用下，被甩在顆粒分離器的管壁上并被金屬過(guò)濾網(wǎng)吸附完成尾氣的第一次過(guò)濾； 經(jīng)過(guò)第一次過(guò)濾后的尾氣，再經(jīng)過(guò)設(shè)置在顆粒分離器出口的一層過(guò)濾網(wǎng)，使尾氣得到第二次過(guò)濾后，并排放至大氣中，實(shí)現(xiàn)尾氣的凈化處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大型柴油機(jī)的尾氣處理裝置及其方法，包括連接在氣缸尾氣出口端的尾氣處理箱，尾氣處理箱內(nèi)通過(guò)管路依次連接斯特林發(fā)電機(jī)和顆粒分離器；在斯特林發(fā)電機(jī)與顆粒分離器之間的管路上還連接有一個(gè)EGR系統(tǒng)，EGR系統(tǒng)通過(guò)EGR循環(huán)回路將部分尾氣再反饋至氣缸的進(jìn)氣端。通過(guò)將斯特林發(fā)電機(jī)、EGR系統(tǒng)和顆粒分離器集成于一個(gè)尾氣處理箱中，它們彼此是可以單獨(dú)控制，也可根據(jù)尾氣的實(shí)際情況對(duì)它們進(jìn)行調(diào)整，具有良好的獨(dú)立性，可分別進(jìn)行拆卸、維護(hù)。此外，尾氣處理箱對(duì)尾氣處理后所產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)一收集，每隔一段時(shí)間再對(duì)尾氣處理箱進(jìn)行集中清洗、物質(zhì)清除等維護(hù)。尾氣處理箱與柴油機(jī)的排氣口通過(guò)管道相連，實(shí)現(xiàn)整體的可操作性。
【IPC分類】F02M26/00, F02G1/043, F01N5/02, F01N3/037, F01N3/022
【公開(kāi)號(hào)】CN105257369
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510700703
【發(fā)明人】謝小鵬, 黃恒, 龔瑞卿
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月23日