CN103883432A - 柴油机排放脱硝前处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开并提供一种在线产生稳定乳化油、提高燃油设备节油率、有效降低氮氧化物排放从而保护环境的柴油机排放脱硝前处理系统。所述柴油机排放脱硝前处理系统包括控制装置、加水装置、燃油均质机及供油装置，所述加水装置、所述燃油均质机和所述供油装置均与所述控制装置电连接，所述加水装置的出水口和所述供油装置的出油口均与所述燃油均质机的进油端口相连通。通过控制装置分别控制加水装置和供油装置，让水和油按设定比例混合后进入燃油均质机中进行均质，从而为柴油机等燃油设备在线提供稳定的油包水乳化油。

Description

柴油机排放脱硝前处理系统

技术领域

本发明涉及一种柴油机排放脱硝系统。

背景技术

能源和环境保护是人类面临的两大问题。研究开发新型代用燃料，已成为解决能源短缺和环境污染等问题的主要方法之一。

柴油机燃烧后生成HC、CO、NO、和碳烟/颗粒物等有害排放物。据北京环保局的测试，北京大气中68%的NOx,76%的CO和88%的HC来自内燃机的尾气排放。可见柴油机燃烧后尾气排放对大气污染的严重性。

传统技术上采用后置处理装置，即在内燃机排气管处安装氧化还原装置来减少氮氧化物NOx的排放；使用乳化燃油也能达到目的，乳化燃油能改善燃烧状况并减少气缸内的混合其中的O2浓度，降低燃烧温度和缩短高温滞留时间，从而达到降低NOx排放的目的。但传统技术存在以下不足，由于后置处理装置体积庞大价格昂贵，从而造成使用安装不便和运行成本高等缺点；而目前乳化油生产时使用油泵将油和水混合，由于没有均质，混合后不是油包水状态，油水在短时间内即分离，从而对机器部件造成腐蚀。

发明内容

 本发明所要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种在线产生稳定乳化油、提高燃油设备节油率、有效降低氮氧化物排放从而保护环境的柴油机排放脱硝前处理系统。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括控制装置、加水装置、燃油均质机以及供油装置，所述加水装置、所述燃油均质机和所述供油装置均与所述控制装置电连接，所述加水装置的出水口和所述供油装置的出油口均与所述燃油均质机的进油端口相连通。

所述加水装置包括从前到后依次连通的水箱、高压柱塞泵和单向喷射管，所述高压柱塞泵与所述单向喷射管的连接管道上设有水流量传感器，所述单向喷射管与所述燃油均质机相连通，所述供油装置的出油口设有油流量传感器，所述高压柱塞泵、所述水流量传感器和所述油流量传感器均与所述控制装置电连接。

所述水箱的进水口依次接有过滤器和电磁阀，所述水箱上装有液位指示计和液位变送器，所述电磁阀、所述液位指示计和所述液位变送器均与所述控制装置电连接。

所述单向喷射管包括止回阀、在所述止回阀出水口分出的两条管道以及分别设在两条管道上的电磁阀，所述单向喷射管的两条管道分别与所述供油装置的输油管相连通，所述电磁阀与所述控制装置电连接。

所述燃油均质机包括底座和设置在所述底座上的电机、通过磁性联轴器与所述电机相连接的燃油均质装置，所述燃油均质装置包括前端盖、转子、定子、后端盖、保护罩、阶梯轴、进油口以及出油口，所述前端盖、所述后端盖分别与所述定子的两端固定连接，所述进油口设置在所述前端盖上，所述出油口设置在所述定子的侧壁上，所述定子为带有圆柱形内腔的壳体，所述定子固定连接于所述底座上，所述保护罩的两端分别与所述电机和所述定子相连接且包罩于所述磁性联轴器的外部，所述转子固定连接于所述阶梯轴上。

所述转子位于所述定子的内腔的中部并将所述内腔分为前腔、后腔，所述进油口、所述出油口分别与所述前腔、所述后腔相连通，所述转子的前端设置有凹槽，所述转子前端的侧壁上设置有与所述凹槽相连通的离心通孔，所述转子的外周设有若干螺旋槽A和若干直槽A，所述定子的内腔设有若干螺旋槽B和若干直槽B，所述若干螺旋槽A、所述若干直槽A、所述若干螺旋槽B以及若干直槽B的走向均与所述转子的轴向一致、深度由所述前腔侧向所述后腔侧逐渐变小，所述转子的外径由所述前腔侧向所述后腔侧逐渐变大，所述定子与所述螺旋槽B部分对应的内腔的内径由所述前腔侧向所述后腔侧逐渐变小，所述前端盖、所述后端盖上均设有油孔，所述油孔分别与所述前腔、所述后腔相连通。

所述燃油均质装置还包括摩擦环A、摩擦环B、滑动轴承，所述摩擦环A、所述摩擦环B均套设在所述阶梯轴上且端面相滑动配合，所述滑动轴承套设在所述阶梯轴上与其滑动配合且与所述后端盖固定连接。

所述磁性联轴器包括若干块永磁体、隔离套、外磁转子、内磁转子，所述隔离套与所述后端盖相密封固定连接，所述外磁转子与所述电机的输出轴相固定连接，所述内磁转子与所述阶梯轴的尾部相固定连接，若干块所述永磁体成两圈对应设置于所述隔离套的内、外侧且分别与所述外磁转子的内壁、所述内磁转子的外壁相固定连接。

所述燃油均质机的进油端口设有温度传感器，所述燃油均质机的出油端口设有压力传感器，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述控制装置电连接。

本发明的有益效果是：由于所述柴油机排放脱硝前处理系统包括控制装置、加水装置、燃油均质机和供油装置，所述加水装置、所述燃油均质机和所述供油装置均与所述控制装置电连接，所述加水装置的出水口和所述供油装置的出油口均与所述燃油均质机的进油端口相连通，所述燃油均质机的出油端口管道连接于后续的燃油设备，用所述控制装置操作，让燃油通过所述供油装置输送到所述燃油均质机的进油端口，在所述供油装置的输油管道上连接了所述单向喷射管，所加淡水通过所述电磁阀喷射以高脉冲喷出形式进入输油管，与燃油混合后进入所述燃油均质机内所述前腔，在离心力的作用下通过所述离心通孔喷射到所述转子及所述定子的间隙中，在所述离心通孔的离心力作用下、所述若干螺旋槽A、所述若干直槽A、所述若干螺旋槽B以及所述若干直槽B的剪切力的作用下以及所述转子的外径与所述定子的内径之间挤压力的共同作用下，同时产生机械超声波，在累积的高频震动超声波作用下,在线将燃油与水的混合液体均质化成平均直径3-5微米的油包水结构，形成性能稳定的乳化燃料通过输油管输出，以供燃油设备使用，本发明能通过控制装置进行加水比例0-30%的在线实时调节，可在线生产3-25m3/小时的乳化燃油，故能为柴油机或锅炉等燃油设备在线提供更加稳定的乳化油，有效降低达到30%的NOx排放。

由于本发明所述燃油均质机的联轴器包括若干块永磁体、隔离套、外磁转子、内磁转子，所述隔离套与所述后端盖相密封固定连接，所述外磁转子与所述电机的输出轴相固定连接，所述内磁转子与所述阶梯轴的尾部相固定连接，若干块所述永磁体成两圈对应设置于所述隔离套的内、外侧且分别与所述外磁转子的内壁、所述内磁转子的外壁相固定连接，即采用非接触的磁性联轴器，所述外磁转子、所述内磁转子之间形成磁场，所述内磁转子在所述外磁转子的磁场力带动下旋转，避免了因采用机械密封不牢靠产生的泄漏问题及检修的问题，故本发明燃油无泄漏、提高设备节油率。

附图说明

图1是本发明的工作原理示意图；

图2是本发明中燃油均质机的结构示意图；

图3是本发明中燃油均质机的俯视结构示意图；

图4是本发明中燃油均质机定子的局部剖视图；

图5是本发明中燃油均质机转子的结构示意图；

图6是本发明中燃油均质机转子的剖视图；

图7是本发明中燃油均质机转子的外周面的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括控制装置1、加水装置2、燃油均质机3和供油装置4，所述加水装置2、所述燃油均质机3和所述供油装置4均与所述控制装置1电连接，所述加水装置2的出水口与所述供油装置4的出油口均与所述燃油均质机3的进油端口管道相连通。所述加水装置2包括水箱22、高压柱塞泵23、单向喷射管25，管道Ⅰ连接于所述水箱22的顶部，管道Ⅰ上接有电磁阀21，为了确保加入水为淡水，管道Ⅰ上还接有过滤器27，为保证所述水箱22的水位并进行实时调整，所述水箱22上装有液位指示计28、液位变送器29，所述液位变送器29安装在所述水箱22的下方1/3的部位，所述水箱22通过管道Ⅱ连接于所述高压柱塞泵23，所述高压柱塞泵23上装有安全阀，所述高压柱塞泵23通过管道Ⅲ与所述单向喷射管25连接，为实时了解和调控水流量，在管道Ⅲ上设有所述水流量传感器24。所述单向喷射管25包括止回阀26、在所述止回阀26出水口分出的两条管道以及分别设在两条管道上的电磁阀21，所述单向喷射管25的两条管道分别连通于所述供油装置4的输油管Ⅳ中，为了对输油量进行实时调控，在所述供油装置4的输油管Ⅳ上设有油流量传感器5。

燃油通过所述供油装置4的输油管Ⅳ往燃油均质机3输送时，在所述输油管Ⅳ上连接的所述单向喷射管25可有效防止输入的燃油进入输水管道，对加水装置进行腐蚀，提高所述系统的使用寿命，而淡水由所述高压柱塞泵23从所述水箱22中抽出，并通过单向喷射管25中的电磁阀21喷出，以高脉冲喷出的形式加入输油管Ⅳ中与油混合后进入所述燃油均质机3内。所述燃油均质机3的进油端口与温度传感器6连接，保证对燃油均质机3进油端口温度的实时监控，所述燃油均质机3的出油端口与压力传感器7连接，保证对燃油均质机3出油端口压力的实时监控。

如图2和图3所示，所述燃油均质机包括底座31和设置在所述底座31上的电机32、通过磁性联轴器与所述电机32相连接的燃油均质装置，所述燃油均质装置包括前端盖33、转子34、定子35、后端盖36、保护罩37、阶梯轴38、进油口39、出油口30，所述前端盖33、所述后端盖36分别与所述定子35的两端固定连接，所述进油口39设置在所述前端盖33上，所述出油口30设置在所述定子35的侧壁上，所述定子35为带有圆柱形内腔的壳体，所述定子35的固定连接于所述底座31上，所述保护罩37的两端分别与所述电机32和所述定子35相连接且包罩于所述磁性联轴器的外部，用于保护所述磁性联轴器并增加操作的安全性，所述转子34固定连接于所述阶梯轴38上。

如图2、图4、图5、图6和图7所示，所述转子34位于所述定子35的内腔的中部并将所述内腔分为前腔35a、后腔35b，所述进油口39、所述出油口30分别与所述前腔35a、所述后腔35b相连通，所述转子34的前端设置有凹槽42，所述转子34前端的侧壁上设置有与所述凹槽42相连通的离心通孔43，所述转子34的外周设有若干螺旋槽A40和若干直槽A41，所述定子35的内腔设有若干螺旋槽B50和若干直槽B51，所述若干螺旋槽A40、所述若干直槽A41、所述若干螺旋槽B50以及若干直槽B51的走向均与所述转子34的轴向一致、深度由所述前腔35a侧向所述后腔35b侧逐渐变小，所述转子34的外径由所述前腔35a侧向所述后腔35b侧逐渐变大，所述定子35与所述螺旋槽B50部分对应的内腔的内径由所述前腔35a侧向所述后腔35b侧逐渐变小，所述摩擦环A11、所述摩擦环B12均套设置在所述阶梯轴38上且端面相滑动配合，所述滑动轴承13套设在所述阶梯轴38上与其滑动配合且与所述后端盖36固定连接，所述前端盖33、所述后端盖36上均设有油孔18，所述油孔18分别与所述前腔35a、所述后腔35b相连通，所述磁性联轴器包括若干块永磁体14、隔离套15、外磁转子16、内磁转子17，所述隔离套15与所述后端盖36相密封固定连接，所述外磁转子16与所述电机32的输出轴相固定连接，所述内磁转子17与所述阶梯轴38的尾部相固定连接，若干块所述永磁体14成两圈对应设置于所述隔离套15的内、外侧且分别与所述外磁转子16的内壁、所述内磁转子17的外壁相固定连接。

所述输水管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为1/2不锈钢管，所述输油管Ⅳ、Ⅴ为D45/d34镀锌管，所述电磁阀21、液位指示计28、液位变送器29、高压柱塞泵23、水流量传感器24、油流量传感器5、温度传感器6和压力传感器7均与所述控制装置1电连接，并可通过所述控制装置1进行实时监控。

本发明可广泛使用于柴油机、锅炉等燃油设备，为其在线提供稳定的乳化油，提高设备节油率，有效降低氮氧化物的排放。

Claims (9)

1.一种柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述柴油机排放脱硝前处理系统包括控制装置（1）、加水装置（2）、燃油均质机（3）和供油装置（4），所述加水装置（2）、所述燃油均质机（3）和所述供油装置（4）均与所述控制装置（1）电连接，所述加水装置（2）的出水口和所述供油装置（4）的出油口均与所述燃油均质机（4）的进油端口相连通。

2.如权利要求1所述的柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述加水装置（2）包括从前到后依次连通的水箱（22）、高压柱塞泵（23）和单向喷射管（25），所述高压柱塞泵（23）与所述单向喷射管（25）的连接管道上设有水流量传感器（24），所述单向喷射管（25）与所述燃油均质机（3）的进油端口相连通，所述供油装置（4）的出油口设有油流量传感器（5），所述高压柱塞泵（23）、所述水流量传感器（24）和所述油流量传感器（5）均与所述控制装置（1）电连接。

3.如权利要求2所述的柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述水箱（22）的进水口依次接有过滤器（27）和电磁阀（21），所述水箱（22）上装有液位指示计（28）和液位变送器（29），所述电磁阀（21）、所述液位指示计（28）和所述液位变送器（29）均与所述控制装置（1）电连接。

4.如权利要求2所述的柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述单向喷射管（25）包括止回阀（26）、在所述止回阀（26）出水口处分出的两条管道以及分别设在两条管道上的电磁阀（21），所述单向喷射管（25）的两条管道分别与所述供油装置（4）的输油管相连通，所述电磁阀（21）与所述控制装置（1）电连接。

5.如权利要求1所述的柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述燃油均质机（3）包括底座（31）和设置在所述底座（31）上的电机（32）、通过磁性联轴器与所述电机（32）相连接的燃油均质装置，所述燃油均质装置包括前端盖（33）、转子（34）、定子（35）、后端盖（36）、保护罩（37）、阶梯轴（38）、进油口（39）以及出油口（30），所述前端盖（33）、所述后端盖（36）分别与所述定子（35）的两端固定连接，所述进油口（39）设置在所述前端盖（33）上，所述出油口（30）设置在所述定子（35）的侧壁上，所述定子（35）为带有圆柱形内腔的壳体，所述定子（35）固定连接于所述底座（31）上，所述保护罩（37）的两端分别与所述电机（32）和所述定子（35）相连接且包罩于所述磁性联轴器的外部，所述转子（34）固定连接于所述阶梯轴（38）上。

6.如权利要求5所述的柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述转子（34）位于所述定子（35）的内腔的中部并将所述内腔分为前腔（35a）和后腔（35b），所述进油口（39）、所述出油口（30）分别与所述前腔（35a）和所述后腔（35b）相连通，所述转子（34）的前端设置有凹槽（42），所述转子（34）前端的侧壁上设置有与所述凹槽（42）相连通的离心通孔（43），所述转子（34）的外周设有若干螺旋槽A（40）和若干直槽A（41），所述定子（35）的内腔设有若干螺旋槽B（50）和若干直槽B（51），所述若干螺旋槽A（40）、所述若干直槽A（41）、所述若干螺旋槽B（50）以及若干直槽B（51）的走向均与所述转子（34）的轴向一致、深度由所述前腔（35a）侧向所述后腔（35b）侧逐渐变小，所述转子（34）的外径由所述前腔（35a）侧向所述后腔（35b）侧逐渐变大，所述定子（35）与所述螺旋槽B（50）部分对应的内腔的内径由所述前腔（35a）侧向所述后腔（35b）侧逐渐变小，所述前端盖（33）、所述后端盖（36）上均设有油孔（18），所述油孔（18）分别与所述前腔（35a）、所述后腔（35b）相连通。

7.如权利要求5所述的柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述燃油均质装置还包括摩擦环Ⅰ（11）、摩擦环Ⅱ（12）、滑动轴承（13），所述摩擦环Ⅰ（11）、所述摩擦环Ⅱ（12）均套设在所述阶梯轴（38）上且端面相滑动配合，所述滑动轴承（13）套设在所述阶梯轴（38）上与其滑动配合且与所述后端盖（36）固定连接。

8.如权利要求5所述的柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述磁性联轴器包括若干块永磁体（14）、隔离套（15）、外磁转子（16）、内磁转子（17），所述隔离套（15）与所述后端盖（36）相密封固定连接，所述外磁转子（16）与所述电机（32）的输出轴相固定连接，所述内磁转子（17）与所述阶梯轴（38）的尾部相固定连接，若干块所述永磁体（14）成两圈对应设置于所述隔离套（15）的内、外侧且分别与所述外磁转子（16）的内壁、所述内磁转子（17）的外壁相固定连接。

9.如权利要求1或5所述的柴油机排放脱硝前处理系统，其特征在于：所述燃油均质机（3）的进油端口设有温度传感器（6），所述燃油均质机（3）的出油端口设有压力传感器（7），所述温度传感器（6）和所述压力传感器（7）均与所述控制装置（1）电连接。

Images