一种中小型船舶scr系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明属于柴油发动机尾气氮氧化物排放污染控制技术领域，具体涉及一种中小型船舶SCR系统。
【背景技术】
[0002]随着船舶排放废气对大气环境的影响日益严重，针对船舶的的减排愈发受到重视。而氮氧化物是船舶排气的主要污染物，国际海事组织IMO海洋环境保护委员会MPEC在“国际防止船舶造成污染公约MARP0L”附则6中要求船舶在排放限制区内航行时，其氮氧化物排放量需达到Tier III标准。
[0003]选择性催化还原(Selective catalytic Reduct1n，SCR)是一种发动机排气后处理技术，能够有效脱除排气中的氮氧化物。SCR系统是当前诸多领域的主流脱硝方法，脱除效率高，能够使排气中NOx含量达到Tier III标准。其基本原理是，将发动机排气中的氮氧化物进行催化还原反应，将有毒害、有污染的NOx转化为无毒无污染的氮气和水蒸气。
[0004]船舶中SCR系统的还原剂一般采用NH3，由于NH3难以储存，船舶中还原剂以尿素水溶液的形式储存。在SCR系统运行时，尿素水溶液的喷射量至关重要。喷射量过少无法有效净化排气中的NOx，喷射过多造成浪费影响经济性且逃逸的氨也会污染大气造成二次污染。
[0005]SCR系统中的控制系统主要任务就是对尿素喷射量的控制，通常船用SCR系统的控制方法多为MAP图算法，根据发动机工况信号推算废气中的NOx含量再依据预设NOx转化率计算出所需的尿素水溶液的喷射量。当前中小型船舶的SCR系统实际运行中仍然存在一些问题:
1.中小型船舶运行工况复杂多变，控制系统响应不及时会导致尿素喷射量的偏差；
2.工况变化时依据MAP图计算出的喷射量误差增加；
3.工作环境湿度高，易受腐蚀。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有的中小型船舶SCR系统中的控制系统响应不及时和喷射量误差较大的缺陷，提供一种可以控制准确、响应迅速的中小型船舶SCR系统。
[0007 ]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种中小型船舶SCR系统，包括采用两级催化剂模块的SCR反应器，该中小型船舶SCR系统还包括尿素控制系统，尿素控制系统包括控制器、显示器和信号采集模块，所述信号采集模块包括:温度传感器、流量传感器、压力传感器、氧气传感器和氮氧化物传感器，各个信号采集模块的信号采集点分别为SCR反应器的前排气管中、SCR反应器的入口处、SCR反应器的两级催化剂模块之间和SCR反应器的出口处;各信号采集模块分别与控制器和显示器相连，所述的执行模块与控制器相连。本发明通过控制器来实现对尿素喷射量的控制，依据控制器计算的尿素量精确控制尿素流量，尿素喷嘴将储存在尿素箱内的尿素水溶液喷入SCR反应器的主排气管。
[0008]所述传感器采用专用屏蔽电缆传输数据，抗干扰能力强，路线损失小。
[0009]所述SCR系统采用浓度为32.5%_40%的尿素水溶液作为还原剂，能够满足储存运输的条件，且得到国际船舶行业的认可，在全球范围内可以得到补充。
[0010]作为优选，控制器内设置计算模块和调节模块，由温度传感器、流量传感器、压力传感器、氧气传感器、氮氧化物传感器传输的排气温度、排气质量流量、排气管背压、氧气浓度、氮氧化物浓度信号通过控制器处理后输入至控制器内的计算模块或调节模块。
[0011]作为优选，所述计算模块包括信息接收模块A和数据计算模块，调节模块包括信息接收模块B、反馈调节模块与数据转化模块，信息接收模块A、数据计算模块、信息接收模块B、反馈调节模块与数据转化模块依次相连。
[0012]作为优选，控制器为DSP-PID控制器。
[0013]作为优选，尿素喷嘴通过喷射装置与控制器相连。
[0014]作为优选，在SCR反应器的前排气管道中设有尿素喷嘴、尿素热解温度传感器和所述的流量传感器，尿素热解温度传感器安装在尿素喷嘴的出口附近;在SCR反应器的进口处设有进口温度传感器、进口氮氧化物传感器、前端压力传感器和进口氧气传感器。
[0015]作为优选，SCR反应器内设置两级催化剂模块，在SCR反应器的两级催化剂模块之间设有中间温度传感器和中间氮氧化物传感器；中间温度传感器用于检测SCR反应器温度，中间氮氧化物传感器用于检测两层催化剂模块之间的氮氧化物浓度。
[0016]作为优选，在SCR反应器的出口处设有出口温度传感器、出口氮氧化物传感器、后端压力传感器和出口氧气传感器。
[0017]作为优选，所述信号采集模块包括:流量传感器、尿素热解温度传感器、进口温度传感器、进口氮氧化物传感器、转速信号转换器、前端压力传感器、进口氧气传感器、中间温度传感器、中间氮氧化物传感器、出口温度传感器、出口氮氧化物传感器、后端压力传感器和出口氧气传感器。
[0018]作为优选，流量传感器、尿素热解温度传感器、进口温度传感器、进口氮氧化物传感器、转速信号转换器分别与信息接收模块A相连;前端压力传感器、进口氧气传感器、中间温度传感器和中间氮氧化物传感器、出口温度传感器、出口氮氧化物传感器、后端压力传感器和出口氧气传感器分别与信息接收模块B和反馈调节模块相连。
[0019]本发明依据具体船舶实际运行工况的尿素喷射控制策略。本发明在某一船舶实装后，该船舶从空载到满负荷正常航行一段时间，将整个过程分为工况一、二、三、四，每一个工况下进行人工标定调节尿素喷射量使得处理后烟气中的氮氧化物浓度达标，各工况下所需的尿素喷射量及初始尿素热解温度作为参数输入系统。系统在正常运行时通过尿素热解温度判断船舶运行工况再依据输入参数选择该工况下对应的尿素喷射量。为防止运行过程中氮氧化物超标，各工况对应尿素喷射量可以通过化学当量比α进行再调节。NOx与NH3的理论摩尔比为1:1，实际运行中NH3按0.8?1.2倍的喷射，这个倍数即为上文所述的化学当量比α，本发明中当量比可在界面设为可输入。永久保存，代码里支持动态变化。这种尿素喷射控制策略适应性强、方便调节，布置简单灵活，能够有效提高系统的稳定性和经济性。综上所述，本发明所提供的船舶SCR控制系统，采用有效稳定的控制方法，响应速度快，控制效果好，控制方法灵活，减缓了设备的腐蚀速率，有效延长系统寿命，对中小型船舶适应性好，能够有效实现SCR系统的闭环控制。
[0020]本发明的有益效果是:本发明采用不同于传统MAP图的信息采集系统，信息准确、响应迅速，能够更好的适应中小型船舶运行工况复杂多变的特点。传统MAP图控制方法有着依赖柴油机本体控制系统、实时性和动态稳定性差、抗干扰能力低等缺点，而后两点在中小型船舶上尤其突出。本发明放弃从发动机的转速、功率等参数中推算NOx含量，在排气管中通过NOx传感器直接测量得到排气中的NOx含量，保证了准确性。
[0021]本发明采用DSP数字控制器，基于积分分离PID控制算法利用SCR反应器后的传感器采集到的信号对尿素喷射量进行负反馈控制，有效增加系统响应速度，提高稳定性，减少超调量。本发明能够有效地实现整体系统的闭环控制，具有响应速度快、运行性能稳定、控制方法灵活的特点。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的控制算法流程示意图；
图2为本发明的硬件布置示意图；
图3为本发明实施例2的控制算法流程示意图；
图4为本发明实施例2的硬件布置示意图；
图中:1.DSP-PID控制器，2.触屏显示器，3.流量传感器，4.喷射装置，5.尿素喷嘴，
6.尿素热解温度传感器，7.进口温度传感器，8.进口氮氧化物传感器，9.前端压力传感器，10.进口氧气传感器，11.中间温度传感器，12.中间氮氧化物传感器，13.出口温度传感器，14.出口氮氧化物传感器，15.后端压力传感器，16.出口氧气传感器，17.转速信号转换器；
101.排气管道，102.SCR反应器，103.催化剂模块，104.计算模块，105.调节模块，106.信息接收模块A，107.数据计算模块，108.信息接收模块B，109.反馈调节模块，110.数据转化模块。
【具体实施方式】
[0023]下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
[0024]实施例1:
一种中小型船舶SCR系统，如图1和图2所示。在SCR反应器102的前排气管道101中设有流量传感器3(量程1500?6500m3/h，设计流量2500-5000 m3/h)、尿素喷嘴5和尿素热解温度传感器6(设计温度250-450°C )，尿素热解温度传感器安装在尿素喷嘴的出口附近;在SCR反应器的进口 5-15cm处的范围内设有进口温度传感器7(设计温度250-450°C )、进口氮氧化物传感器8 (量程0-1500ppm，设计浓度500-1300ppm)、前端压力传感器9和进口氧气传感器1。
[0025]流量传感器用于检测当前温度下的实时排气量，尿素热解温度传感器用于检测尿素喷嘴处的实时烟气温度，进口温度传感器用于检测进入SCR反应器前的烟温，进口氮氧化物传感器用于检测进入SCR反应器前的氮氧化物浓度，进口氧气传感器用于检测进入SCR反应器前的氧气浓度。
[0026]SCR反应器内设置两级催化剂模块103，在SCR反应器的两级催化剂模块103之间设有中间温度传感器11(设计温度250-450°C)和中间氮氧化物传感器12(量程0-1500ppm);中间温度传感器用于检测SCR反应器温度，中间氮氧化物传感器用于检测两层催化剂模块之间的氮氧化物浓度。
[0027]在SCR反应器的出口处设有出口温度传感器13、出口氮氧化物传感器14(量程0-1500ppm)、后端压力传感器15和出口氧气传感器16，出口温度传感器13(设计温度250-450°C )用于检测经过SCR反应器后的烟温，出口氮氧化物传感器14用于检测经过SCR反应器后的氮氧化物浓度，出口氧气传感器16用于检测经过SCR反应器后的氧气浓度。前端压力传感器9和后端压力传感器15用于测量SCR反应器的前后压差，以判断SCR催化剂是否出现堵塞问题，一般每层催化剂的背差处于50-500pa，压差过大则判断催化剂堵塞，需要更换催化剂。
[0028]将柴油机的转速通过转速信号转换器17形成控制系统可识别的电信号并接入DSP-PID控制器I中。同时将流量传感器3、尿素喷嘴5、尿素热解温度传感器6、进