船用二冲程柴油机废气NOx处理高压和低压选择催化还原法比较_第1页
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文档简介

1、船用二冲程柴油机废气NOx处理高压和低压选择催化还原法比 较王秋洋0引言面对日益严重的环境问题,国际海事组织出台Her III排放标准,并于2016年1月1日起生效,也 就是说从这个时间铺设龙骨日期的船舶若在排放控制区(ECA)内航行,船舶所产生的废气必须符合该标准。 由于Tier III排放较为严格,如图!所示,柴油机若要满足Tier III排放要求,已经不能通过优化燃烧来 实现,必须通过其他方法来满足ier III排放要求。图1I0点 I0点 I SBZ IEsz 1 Z5Z iuQE Io I 6昌 ,OOOE1现状2016年1月1日以前的新造船,船东大都采用将铺龙骨日期提前的方式来规避

2、ferIII排放要求,但随 着2016年1月1日以后,船东不得不考虑通过何种方式来满足ier III排放标准,目前存在以下三种常规 方案来处理二冲程柴油机废气NOx的方式。第一种为选择性催化还原法(SCR: Selective Catalytic Reduction);第二种为废气循环法EGB: ExhaustGas Recirculation);第三种为双燃料主机。但废气循环 法会影响主机性能,同时产生出来泥渣是二次污染需排岸处理;双燃料主机的适用性较差,所以基本采用目 前较为成熟的SCR系统。2 SCR系统介绍根据主机负荷情况,40%尿素溶液被计量喷射单元送入排气管,在高温条件下,生产氨气

3、),通过混合 管将氨气和废气充分混合,在CR反应器内部的催化剂表面JNH3将Nox还原成N2(2),如下图2所示:(NH2)2CO+H2A2NH3+CO2 (1)Nox+NH3+O2-N2+H2O (2)From engine (exhaust gas)From engine (exhaust gas)增压器前的废气温度约为300450C,压力可高达4bar左右;而增压器后,废温度约为10260C,压 力约0.03bar,相较而言,将SCR布置在增压器前,称为高压;CR系统(即下图HPSCR),而将SCR布置在增 压器后,称为低压SCR系统(即以下LP SCR),如图3所示。3图33比较分析3

4、.1温度比较催化还原反应温度需大于280C,高压SCR系统可以满足要求,而低压SCR系统则需额外配备加热设备; 温度也影响催化还原反应效率,高温情况下效率较高,所以高压SCR可去除95%NOx;多余的氨气会和硫化物 生成硫酸氢氨,该物质会附着在废气经济器管壁造成堵塞,而高温不利于硫酸氢氨的生产。3.2压力比较高压SCR系统管路及附件的材料要求较高,震动较大,由于本身设备较为庞大,建议进行振动计算,通 过计算来进行支撑加强,膨胀节定位等。而低压系统会造成增压器废气出口背压.由3bar增至0.06bar, 导致柴油机油耗上升。3.3安装比较高压SCR系统为主机排气系统内部的改造SCR系统布置在主机

5、附近,而低压可以布置在在排气管管上, 较为灵活,但低压SCR反应器进出口及旁通的阀件较为庞大,固定困难;对于高踮系统,由于废气密度 较高,所以反应器的体积相对较小,阀件均设置在主机本体上,无需船厂额外安装固定。3.4配套系统比较空气吹灰系统系统相似,定时吹洗,保证反应器表面清洁;尿素溶液相同,均为%的浓度;尿素供给 单元及计量单元相似,但由于低压SCR系统废气温度达不到280C,需要单独的雾化装置Decomposition unit),通过反应器出口废气分一路支管进入风机及加热器注入雾化单元中,将40%浓度尿素溶液分解成氨 气,氨气通过混合管进入反应器,如图所示。低压和高压SCR系统相比,明显

6、多出一套废气升温系统,但 需要注意的是,在ECA区域冷机启动预热时,低压;CR系统可以在启动主机前将;CR系统预热至反应温度, 而高压SCR系统使用的是废气循环预热,在预热阶段废气是不满足erIII排放要求的,虽然目前IMO,船 级社及港口国并未对此有明确的限制,但这确实是一个隐患。Exhaust GasDosing unitUrea supply unitExhaust GasDosing unitUrea supply unit4.结论目前SCR技术理论已经得到各方认可各主机制造商,或独立SCR系统供应商的关键技术在于催化材料的 选用及设计上,只要日系统正常运行,都能满足tierlll要求。本文提出ICA区主机启动预热问题,希 望得到各方注意。

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