尾气后处理系统及其控制方法

文档序号:109840 发布日期:2021-10-19 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 尾气后处理系统及其控制方法 (Tail gas aftertreatment system and control method thereof ) 是由 彭学磊 陈迪 孙树平 牛瑞祥 郑祥 于 2020-04-10 设计创作,主要内容包括:一种尾气后处理系统,其包括排气管路、封装系统、尿素喷射系统以及控制系统。所述排气管路包括主排气管路以及旁通管路。所述主排气管路设有第一阀门以及第二阀门。所述旁通管路设有旁通阀门。所述封装系统包括颗粒捕集器、选择性催化还原剂、混合器、用以将所述颗粒捕集器与气源相连的第一吹灰阀、以及用以将所述选择性催化还原剂与气源相连的第二吹灰阀。如此设置,当颗粒捕集器和/或选择性催化还原剂发生堵塞时,能够通过吹灰的方式排除堵塞;当吹灰不能排除堵塞时,通过开启旁通管路,以对封装系统进行维护,从而提高了系统维护的便利性。本发明还涉及一种尾气后处理系统的控制方法。(An exhaust aftertreatment system comprises an exhaust pipeline, a packaging system, a urea injection system and a control system. The exhaust pipeline comprises a main exhaust pipeline and a bypass pipeline. The main exhaust pipeline is provided with a first valve and a second valve. The bypass pipeline is provided with a bypass valve. The packaging system comprises a particle trap, a selective catalytic reduction agent, a mixer, a first soot blowing valve used for connecting the particle trap with a gas source, and a second soot blowing valve used for connecting the selective catalytic reduction agent with the gas source. By the arrangement, when the particle trap and/or the selective catalytic reducing agent are blocked, the blockage can be removed in a soot blowing mode; when the soot blowing can not eliminate the blockage, the packaging system is maintained by opening the bypass pipeline, so that the convenience of system maintenance is improved. The invention also relates to a control method of the tail gas aftertreatment system.)

尾气后处理系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种尾气后处理系统及其控制方法,属于尾气后处理技术领域。

背景技术

由于锅炉、工业窑炉、火电厂、大型发动机试验站等固定设备在运行过程中会产生大量的污染物,尤其是颗粒物(PM)和氮氧化合物(NOx),随着排放法规的不断升级,颗粒物和氮氧化合物的排放限值越来越严苛,如何进行除尘和脱硝,并提高系统维护的便利性,是所属

技术领域

的技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于维护的尾气后处理系统及其控制方法。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种尾气后处理系统,其包括排气管路、安装在所述排气管路上的封装系统、用以向所述封装系统中喷射尿素液滴的尿素喷射系统以及用以控制所述尾气后处理系统的控制系统;所述排气管路包括主排气管路以及旁通管路,所述封装系统安装在所述主排气管路中,所述主排气管路设有安装在所述封装系统的上游的第一阀门以及安装在所述封装系统的下游的第二阀门,所述旁通管路设有旁通阀门;所述封装系统包括颗粒捕集器、位于所述颗粒捕集器的下游的选择性催化还原剂、安装在所述颗粒捕集器与所述选择性催化还原剂之间的混合器、用以将所述颗粒捕集器与气源相连的第一吹灰阀、以及用以将所述选择性催化还原剂与气源相连的第二吹灰阀;所述尿素喷射系统包括安装在所述封装系统上且用以向所述混合器喷射尿素液滴的尿素喷嘴;所述第一阀门、所述第二阀门、所述旁通阀门、所述第一吹灰阀、所述第二吹灰阀以及所述尿素喷射系统均与所述控制系统相连。

作为本发明进一步改进的技术方案,当所述主排气管路导通时,所述第一阀门与所述第二阀门均打开;所述旁通阀门关闭,从而使所述旁通管路关闭;

当所述旁通管路导通时,所述旁通阀门打开;所述第一阀门与所述第二阀门均关闭,从而使所述主排气管路关闭。

作为本发明进一步改进的技术方案,所述第一阀门与所述第二阀门所构成的整体与所述旁通阀门是联动阀,其中当所述第一阀门与所述第二阀门打开时,所述旁通阀门关闭;当所述第一阀门与所述第二阀门关闭时,所述旁通阀门打开。

作为本发明进一步改进的技术方案,所述尾气后处理系统还包括安装在所述颗粒捕集器的两端的第一压差传感器以及安装在所述选择性催化还原剂的两端的第二压差传感器,所述第一压差传感器以及所述第二压差传感器均与所述控制系统相连。

作为本发明进一步改进的技术方案,所述尾气后处理系统包括安装在所述选择性催化还原剂的入口处的前氮氧传感器以及安装在所述选择性催化还原剂的出口处的后氮氧传感器。

作为本发明进一步改进的技术方案,所述尿素喷射系统包括尿素箱、用以将所述尿素箱中的尿素溶液输送到所述尿素喷嘴的尿素泵、以及位于所述尿素箱与所述尿素泵之间的过滤器。

作为本发明进一步改进的技术方案,所述尾气后处理系统包括安装在所述颗粒捕集器的底部的第一清灰阀门、安装在所述选择性催化还原剂的底部的第二清灰阀门、以及安装在所述混合器的底部的污水阀门。

作为本发明进一步改进的技术方案,所述尾气后处理系统包括安装在所述颗粒捕集器的上游的背压传感器、位于所述第一阀门与所述背压传感器之间的废气流量计、以及位于所述颗粒捕集器与所述选择性催化还原剂之间的温度传感器,所述背压传感器、废气流量计以及所述温度传感器均与所述控制系统相连。

本发明还涉及一种前述的尾气后处理系统的控制方法,该控制方法包括如下步骤:

S1:正常操作时,关闭所述旁通阀门,打开所述第一阀门和所述第二阀门,使尾气首先流经所述颗粒捕集器进行除尘,然后流经所述选择性催化还原剂进行脱硝;

S2:所述控制系统控制所述尿素喷射系统通过所述尿素喷嘴向所述封装系统中所喷射的尿素液滴的量;

S3:当所述颗粒捕集器发生堵塞时,所述控制系统打开所述第一吹灰阀以对所述颗粒捕集器进行吹灰;

S4:当所述选择性催化还原剂发生堵塞时,所述控制系统打开所述第二吹灰阀以对所述选择性催化还原剂进行吹灰;

S5:当步骤S3和/或步骤S4中的吹灰无法将背压降低到设定值时,所述控制系统打开所述旁通阀门,关闭所述第一阀门和所述第二阀门,使尾气自所述旁通管路流出;

S6:对所述封装系统进行维护。

作为本发明进一步改进的技术方案,在步骤S5之前,当步骤S3中对所述颗粒捕集器进行吹灰仍不能将背压降低到设定值时,所述控制系统提高尾气温度以对所述颗粒捕集器进行再生。

相较于现有技术,本发明设置吹灰功能,当颗粒捕集器和/或选择性催化还原剂发生堵塞时,通过吹灰的方式排除堵塞;另外,当吹灰不能排除堵塞时,通过开启旁通管路,以对封装系统进行维护,提高了系统维护的便利性。

附图说明

图1是本发明尾气后处理系统的示意图。

具体实施方式

请参图1所示,本发明揭示了一种尾气后处理系统,其包括排气管路1、安装在所述排气管路1上的封装系统2、用以向所述封装系统2中喷射尿素液滴的尿素喷射系统3以及用以控制所述尾气后处理系统的控制系统4。本发明的尾气后处理系统主要应用于固定设备中,例如对工业级或柴油机试验站的废气进行除尘、脱销。

所述排气管路1是固定式的,其包括主排气管路11以及旁通管路12。所述封装系统2安装在所述主排气管路11中。所述主排气管路11设有安装在所述封装系统2的上游的第一阀门111以及安装在所述封装系统2的下游的第二阀门112。所述旁通管路12设有旁通阀门121。所述主排气管路11与所述旁通管路12只能择一导通,即当所述主排气管路11导通时,所述第一阀门111与所述第二阀门112均打开;所述旁通阀门121关闭,从而使所述旁通管路12关闭;当所述旁通管路12导通时,所述旁通阀门121打开;所述第一阀门111与所述第二阀门112均关闭,从而使所述主排气管路11关闭。

优选地,所述第一阀门111与所述第二阀门112所构成的整体与所述旁通阀门121是联动阀,其中当所述第一阀门111与所述第二阀门112打开时,所述旁通阀门121关闭;当所述第一阀门111与所述第二阀门112关闭时,所述旁通阀门121打开。如此设置,有利于提高系统的安全性。

所述封装系统2包括颗粒捕集器(例如柴油颗粒捕集器,DPF)21、位于所述颗粒捕集器21的下游的选择性催化还原剂(SCR)22、安装在所述颗粒捕集器21与所述选择性催化还原剂22之间的混合器23、用以将所述颗粒捕集器21与气源29相连的第一吹灰阀241、以及用以将所述选择性催化还原剂22与气源29相连的第二吹灰阀242。所述气源29为高压气源,以给吹灰提供足够的压力。所述尾气后处理系统还包括安装在所述颗粒捕集器21的两端的第一压差传感器211以及安装在所述选择性催化还原剂22的两端的第二压差传感器221。所述第一压差传感器211用以检测所述颗粒捕集器21是否堵塞,所述第二压差传感器221用以检测所述选择性催化还原剂22是否堵塞。所述第一压差传感器211以及所述第二压差传感器221均与所述控制系统4相连。优选地,所述尾气后处理系统包括安装在所述颗粒捕集器21的底部的第一清灰阀门、安装在所述选择性催化还原剂22的底部的第二清灰阀门、以及安装在所述混合器23的底部的污水阀门。所述第一清灰阀门可以用于清理从所述颗粒捕集器21中吹出来的灰,从而提高维护的便利性。同理,所述第二清灰阀门可以用于清理从所述选择性催化还原剂22中吹出来的灰,从而提高维护的便利性。优选地,可以在混合器23的上面设计专门的维护窗口,可定期检查混合器23上的尿素结晶,也可用高压水枪进行清理;污水阀门可以将清洗混合器23所产生的污水排出。

此外,所述尾气后处理系统包括安装在所述选择性催化还原剂22的入口处的前氮氧传感器251以及安装在所述选择性催化还原剂22的出口处的后氮氧传感器252。所述尾气后处理系统还包括安装在所述颗粒捕集器21的上游的背压传感器261、位于所述第一阀门111与所述背压传感器261之间的废气流量计262、以及位于所述颗粒捕集器21与所述选择性催化还原剂22之间的温度传感器263。

所述尿素喷射系统3包括尿素箱31、尿素喷嘴32、用以将所述尿素箱31中的尿素溶液输送到所述尿素喷嘴32的尿素泵33、以及位于所述尿素箱31与所述尿素泵33之间的过滤器34。所述尿素喷嘴32安装在所述封装系统2上且用以向所述混合器23喷射尿素液滴。尿素液滴在尾气的高温下发生热解、水解产生氨气,氨气能够与氮氧化合物在选择性催化还原剂(SCR)22的表面发生化学反应,以起到脱硝(即降低氮氧化合物的浓度)的作用。在本发明图示的实施方式中,所述尿素喷射系统3还包括共轨35,所述共轨35连接在所尿素泵33与所述尿素喷嘴32之间。通过设置所述共轨35,能够提高系统压力的稳定性,有利于提高尿素喷嘴32的喷射精度。在本发明图示的实施方式中,所述尿素喷嘴32为尿素回流冷却型喷嘴,即进入所述尿素喷嘴32中但未喷入封装系统2中的尿素从新流回到所述共轨35中,一方面能够对尿素喷嘴32起到冷却作用;另一方面能够节省尿素。

所述控制系统4设有控制柜41,其中所述第一阀门111、所述第二阀门112、所述旁通阀门121、所述第一吹灰阀241、所述第二吹灰阀242、所述废气流量计262、上述各种传感器以及所述尿素喷射系统3均与所述控制系统4相连。控制柜41上带有显示屏和报警灯,以对所有的状态进行监控和报警。

此外,本发明还涉及一种前述尾气后处理系统的控制方法,该控制方法包括如下步骤:

S1:正常操作时,关闭所述旁通阀门121,打开所述第一阀门111和所述第二阀门112,使尾气首先流经所述颗粒捕集器21进行除尘,然后流经所述选择性催化还原剂22进行脱硝;

S2:所述控制系统4控制所述尿素喷射系统3通过所述尿素喷嘴32向所述封装系统2中所喷射的尿素液滴的量;

S3:当所述颗粒捕集器21发生堵塞时,所述控制系统4打开所述第一吹灰阀241以对所述颗粒捕集器21进行吹灰;

S4:当所述选择性催化还原剂22发生堵塞时,所述控制系统4打开所述第二吹灰阀242以对所述选择性催化还原剂22进行吹灰;

S5:当步骤S3和/或步骤S4中的吹灰无法将背压降低到设定值时,所述控制系统4打开所述旁通阀门121,关闭所述第一阀门111和所述第二阀门112,使尾气自所述旁通管路12流出;

S6:对所述封装系统2进行维护。

具体地,在步骤S2中,尿素喷射系统3根据温度传感器263的数值,判断是否开启。所述尿素喷射系统3能够根据所述废气流量计262和所述前氮氧传感器251计算所需的尿素喷射量,并进行精确控制。此外,所述尿素喷射系统3能够根据后氮氧传感器252的测试数据进行闭环控制,对尿素喷射量进行修正。

优选地,在步骤S5之前,当步骤S3中对所述颗粒捕集器21进行吹灰仍不能将背压降低到设定值时,所述控制系统4提高尾气温度以对所述颗粒捕集器21进行再生。

相较于现有技术,本发明针对颗粒物采用了颗粒吸附法,净化效率高、成本低,并针对吸附法存在的再生困难以及维护麻烦等缺点设计专门的操作方式,可有效解决堵塞及维护问题;同时,脱硝采用的根据固定设备的实时工作状态进行计算,并采用闭环控制,可有效解决传统SCR转化效率不足或超标和催化剂老化带来的结晶或排放不达标问题;同时,通过设计旁通管路12,在维护设备时,在某些特定工况下尾气可以直接通过旁通管路12,这样可以保证在尾气后处理系统不停机的情况下,对封装系统2进行维护。

以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础,尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换,而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

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