LNG内燃机尾气催化还原综合处理系统及运行方法与流程

本发明涉及一种lng内燃机尾气催化还原综合处理系统及运行方法。

背景技术：

1、尽管lng内燃机属于低碳环保型内燃机，但依然存在二氧化碳排放。且传统内燃机在不同工况下，燃料燃烧有很大部分热能随尾气和冷却系统散发浪费掉了，其中尾气带走的热量约35～50％，冷却系统带走的热量约10～25％，造成传统内燃发动机的热效率不高，同时内燃发动机浪费的热量散发到大气中，导致大气热污染。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种lng内燃机尾气催化还原综合处理系统及运行方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种lng内燃机尾气催化还原综合处理系统，包括ecu、内燃机、尾气催化还原综合处理系统、合成气管和排气总管，所述内燃机分别通过所述合成气管、所述排气总管与所述尾气催化还原综合处理系统连接；

3、所述内燃机一侧设有进气总管，所述进气总管上设有第一传感器；所述排气总管上设有第二传感器；

4、所述尾气催化还原综合处理系统包括气体热交换装置、三元催化器、气体分离器；所述排气总管的出气口连接气体热交换装置进气口，所述气体热交换装置出气口连接所述三元催化器进气口，所述三元催化器出气口连接所述气体分离器进气口，所述气体分离器出口连接第一连接通道进气口，所述第一连接通道出气口连通气水分离器进气口，所述气水分离器出口通过第二连接通道连接二氧化碳液化器连接，所述二氧化碳液化器分别通过第二lng管连接lng罐和lng热交换器；

5、所述气体分离器上设有氮气排放口，所述气水分离器底端设有水箱；所述ecu分别连接第一传感器和第二传感器。

6、在本发明的一个较佳实施例中，所述第一连接通道上设有可控气体阀，所述可控气体阀通过第二连接管连接气体热交换装置，所述ecu连接可控气体阀；

7、且所述第一连接通道内设有lng热交换器，所述lng热交换器通过第一lng管连接所述气体热交换装置；

8、所述第二连接通道上设有压缩机，所述压缩机连接ecu。

9、在本发明的一个较佳实施例中，所述气体热交换装置包括外壳、内胆、第一喷嘴和第二喷嘴，所述内胆设置在外壳内，且所述外壳内壁与所述内胆外壁间留有空隙形成尾气通道；所述第一喷嘴和所述第二喷嘴均贯穿外壳和内胆且伸入至内胆内，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴均位于内胆低温端，所述第一喷嘴通过第二连接管连接可控气体阀，所述第二喷嘴通过第一lng管连接lng热交换器。

10、在本发明的一个较佳实施例中，，所述尾气催化还原综合处理系统还包括催化还原器，所述催化还原器内设有催化剂，所述催化还原器连接第一连接管一端，所述第一连接管另一端贯穿气体热交换装置的外壳和内胆且与内胆连通，所述第一连接管位于内胆的高温端。

11、在本发明的一个较佳实施例中，所述二氧化碳液化器底端设有液化二氧化碳储罐，且所述二氧化碳液化器上设有安全阀；所述二氧化碳液化器和所述lng热交换器之间的第二lng管上设有lng泵，所述ecu连接lng泵。

12、一种lng内燃机尾气催化还原综合处理系统的运行方法，所述内燃机燃烧做功后的高温尾气由所述排气总管进入所述气体热交换器，穿过所述外壳和所述内胆之间的尾气通道后进入三元催化器，尾气被三元催化器还原为二氧化碳、水气和氮气后进入所述气体分离器，其中二氧化碳和水气与氮气分离，氮气由所述氮气排放口直接排入大气，二氧化碳和水气则进入所述第一连接通道，其中一部分二氧化碳和水气由可控气体阀控制经由第二连接管进入气体热交换器，另一部分二氧化碳和水气通过所述lng热交换器降温后进入所述气水分离器中，除去水分的二氧化碳通过所述第二连接通道由所述压缩机压入所述二氧化碳液化器中，二氧化碳在所述二氧化碳液化器中受压力和lng冷能的双重作用下被液化并储存至所述液化二氧化碳储罐中，极微量残余未液化的气体可由所述安全阀排出；

13、lng罐内的lng通过所述二氧化碳液化器和所述lng热交换器升温后，经第一lng管、第二喷嘴进入所述气体热交换装置中的所述内胆内气化，与由所述可控气体阀控制的通过所述第二连接管进入所述内胆的二氧化碳和水气混合，混合气体与高温尾气热交换后进入所述催化还原器，二氧化碳和水气被催化还原为一氧化碳和氢气，组成一氧化碳、氢气和lng气体的混合气体后通过所述合成气管进入所述进气总管内参与所述内燃机燃烧做功运行；根据所述内燃机的工况和所述第一传感器、所述第二传感器检测的信息，由所述ecu控制所述可控气体阀控制进入所述内胆内的二氧化碳和水气的量，及控制所述lng泵控制进入所述内胆内的lng量。

14、本发明的有益效果是：本发明将lng内燃机尾气经三元催化器催化后，利用气体分离器将气体中的二氧化碳、水气和氮气分离，氮气直接排入大气，分离的二氧化碳和水气一部分与气化lng混合重新加热被催化还原成为一氧化碳和氢气的合成气后再循环至内燃机，充分利用了尾气的余热，且部分二氧化碳和水气与气化lng混合气体经催化还原生成的一氧化碳和氢气合成气相当于再生燃料，可节约燃料并有助于提高热效率；分离的二氧化碳和水气的另外部分经气水分离器先除去水分，除去水分的二氧化碳由压缩机压入二氧化碳液化装置，在压力和lng的冷能作用下将二氧化碳液化回收处理，可节省燃料并实现仅排放氮气的尾气零碳排放，减少环境污染。

技术特征：

1.一种lng内燃机尾气催化还原综合处理系统，其特征在于，包括ecu(30)、内燃机(1)、尾气催化还原综合处理系统(4)、合成气管(2)和排气总管(17)，所述内燃机(1)分别通过所述合成气管(2)、所述排气总管(17)与所述尾气催化还原综合处理系统(4)连接；

2.根据权利要求1所述lng内燃机尾气催化还原综合处理系统，其特征在于，所述第一连接通道(13)上设有可控气体阀(28)，所述可控气体阀(28)通过第二连接管(29)连接气体热交换装置(19)，所述ecu(30)连接可控气体阀(28)；

3.根据权利要求2所述lng内燃机尾气催化还原综合处理系统，其特征在于，所述气体热交换装置(19)包括外壳(31)、内胆(32)、第一喷嘴(33)和第二喷嘴(34)，所述内胆(32)设置在外壳(31)内，且所述外壳(31)内壁与所述内胆(32)外壁间留有空隙形成尾气通道；所述第一喷嘴(33)和所述第二喷嘴(34)均贯穿外壳(31)和内胆(32)伸入至内胆(32)内，所述第一喷嘴(33)和所述第二喷嘴(34)均位于内胆(32)低温端，所述第一喷嘴(33)通过第二连接管(29)连接可控气体阀(28)，所述第二喷嘴(34)通过第一lng管(11)连接lng热交换器(10)。

4.根据权利要求3所述lng内燃机尾气催化还原综合处理系统，其特征在于，所述尾气催化还原综合处理系统(4)还包括催化还原器(3)，所述催化还原器(3)内设有催化剂(12)，所述催化还原器(3)连接第一连接管(14)一端，所述第一连接管(14)另一端贯穿气体热交换装置(19)外壳(31)和内胆(32)且与内胆(32)连通，所述第一连接管(14)位于内胆的高温端。

5.根据权利要求4所述lng内燃机尾气催化还原综合处理系统，其特征在于，所述二氧化碳液化器(7)底端设有液化二氧化碳储罐(6)，所述二氧化碳液化器(7)上设有安全阀(24)；所述二氧化碳液化器(7)和所述lng热交换器(10)之间的第二lng管(25)上设有lng泵(26)，所述ecu(30)连接lng泵(26)。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述lng内燃机尾气催化还原综合处理系统的运行方法，其特征在于，所述内燃机(1)燃烧做功后的高温尾气由所述排气总管(17)进入所述气体热交换器(19)，穿过所述外壳(31)和所述内胆(32)之间的尾气通道后进入三元催化器(20)，尾气被三元催化器(20)还原为二氧化碳、水气和氮气后进入所述气体分离器(21)，其中二氧化碳和水气与氮气分离，氮气由所述氮气排放口(22)直接排入大气，二氧化碳和水气则进入所述第一连接通道(13)，其中一部分二氧化碳和水气由可控气体阀(28)控制经由第二连接管(29)进入气体热交换器(19)，另一部分二氧化碳和水气通过所述lng热交换器(10)降温后进入所述气水分离器(9)中，除去水分的二氧化碳通过所述第二连接通道(23)由所述压缩机(8)压入所述二氧化碳液化器(7)中，二氧化碳在所述二氧化碳液化器(7)中受压力和lng冷能的双重作用下被液化并储存至所述液化二氧化碳储罐(6)中，极微量残余未液化的气体可由所述安全阀(24)排出；

技术总结本发明涉及一种LNG内燃机尾气催化还原综合处理系统和运行方法，包括ECU、内燃机、尾气催化还原综合处理系统、合成气管和排气总管，所述内燃机分别通过所述合成气管、所述排气总管与所述尾气催化还原综合处理系统连接；所述尾气催化还原综合处理系统包括气体热交换装置、三元催化器、气体分离器。LNG内燃机尾气经三元催化器催化后，利用气体分离器将气体中的二氧化碳、水气和氮气分离，氮气直接排入大气，分离的二氧化碳和水气一部分与气化LNG混合重新加热被催化还原成为一氧化碳和氢气的合成气后再循环至内燃机，充分利用了尾气的余热，提高了热效率和节省燃料；利用LNG的冷能回收利用二氧化碳，可实现仅排放氮气的尾气零碳排放，减少环境污染。技术研发人员：邓哲受保护的技术使用者：扬州澳美智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11