本發(fā)明涉及用于通過來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣再生催化劑的系統(tǒng)和方法。具體地，本發(fā)明涉及船用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔應(yīng)用中的催化劑再生，包括渦輪增壓器，用于移除存在于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的碳?xì)浠衔镆约耙蕴紵?、灰和重金屬形式的微粒物質(zhì)。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境規(guī)定的增長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的清潔變得更加重要和迫切。清潔系統(tǒng)要求額外的能量和額外的空間，這增加了用于船只的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的整體花費(fèi)。

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔系統(tǒng)典型地包括可以與過濾器系統(tǒng)組合的催化劑。排氣清潔過濾器經(jīng)常成形為壁流式過濾器，這保證了最高的清潔效率，但是也可以采用其他過濾器類型。所述過濾器類型可以設(shè)置有氧化催化劑。

包含于排氣清潔系統(tǒng)中的催化劑需要再生。這要求具有適合用于再生催化劑的溫度范圍的氣流。再生系統(tǒng)因此要求額外的熱能，這對(duì)船只推進(jìn)系統(tǒng)的整體效率具有不利的影響并增加了裝備花費(fèi)和能量消耗。

需要催化劑再生系統(tǒng)和方法，所述催化劑再生系統(tǒng)和方法使用于提供所需的額外熱能的花費(fèi)最小。所述系統(tǒng)必須再生排氣清潔系統(tǒng)的催化劑，來保證低或無污染排放，尤其在海上，從而使在港口和沿海區(qū)域航行的環(huán)境足跡和影響最小，但同時(shí)使安裝和操作再生系統(tǒng)的花費(fèi)最小。優(yōu)選地，再生系統(tǒng)必須與已有發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)兼容，尤其是船用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供用于再生催化劑的系統(tǒng)和方法，尤其在包括渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的船用排氣清潔系統(tǒng)中。所述系統(tǒng)進(jìn)一步是緊湊和簡(jiǎn)單的，所述系統(tǒng)和方法以低操作花費(fèi)并且也以低安裝花費(fèi)提供催化劑再生。由于其緊湊性和簡(jiǎn)單性，很適合用于改裝，用來升級(jí)已有船用應(yīng)用，但也很適合用于新建的應(yīng)用，因?yàn)榫o湊的設(shè)計(jì)節(jié)省空間和花費(fèi)。

在用于催化劑再生的本系統(tǒng)和方法中，用于催化劑熱再生的熱氣體在渦輪增壓器渦輪機(jī)之前從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣集管（header）被直接引入。在渦輪機(jī)之前涌出的所述排氣進(jìn)入噴射器。由于氣體在噴射器中膨脹，冷空氣的受控流由調(diào)節(jié)閥引入。調(diào)制空氣閥，從而保持在噴射器之后的排氣的正確設(shè)定點(diǎn)溫度。隨后將所述氣體引導(dǎo)到需要再生的催化劑，且因此不需要額外的熱能。

發(fā)明特征

1.用于熱再生發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的催化碳煙過濾器的系統(tǒng)，包括：

連接到渦輪增壓器的渦輪機(jī)的一個(gè)或更多個(gè)排氣管；

包括原動(dòng)流入口（motiveinlet，或動(dòng)力入口）、抽吸入口和出口的噴射器；

在渦輪增壓器的渦輪機(jī)上游將所述一個(gè)或更多個(gè)排氣管與噴射器的原動(dòng)流入口連接的一個(gè)或更多個(gè)排氣分流管；

連接到噴射器的抽吸入口的空氣管；

安裝在空氣管中的流量調(diào)節(jié)閥；和

將噴射器出口與催化碳煙過濾器連接的噴射器出口管。

2.根據(jù)特征1所述的用于熱再生發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的催化碳煙過濾器的系統(tǒng)，其中，流量調(diào)節(jié)閥適于調(diào)節(jié)吸入到噴射器中的空氣量，來實(shí)現(xiàn)離開噴射器的氣體的恒定溫度范圍。

3.根據(jù)特征2所述的用于熱再生發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的催化碳煙過濾器的系統(tǒng)，其中，溫度范圍是380℃-500℃。

4.根據(jù)前述特征中的任一項(xiàng)所述的用于熱再生發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的催化碳煙過濾器的系統(tǒng)，其中，催化碳煙過濾器是緊湊組合的dpf過濾器。

5.根據(jù)前述特征中的任一項(xiàng)所述的用于熱再生發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的催化碳煙過濾器的系統(tǒng)，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)是船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

6.根據(jù)前述特征中的任一項(xiàng)所述的用于熱再生發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的催化碳煙過濾器的系統(tǒng)，還包括：布置在所述一個(gè)或更多個(gè)排氣分流管中的調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥適于打開、關(guān)閉或調(diào)節(jié)到噴射器的原動(dòng)流入口的排氣流。

7.根據(jù)前述特征中的任一項(xiàng)所述的用于熱再生發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的催化碳煙過濾器的系統(tǒng)，其中，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣具有400℃-520℃的溫度。

8.根據(jù)前述特征中的任一項(xiàng)所述的用于熱再生發(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的催化碳煙過濾器的系統(tǒng)，其中，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣具有1-2.5barg的壓力。

9.用于受控?zé)嵩偕l(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的排氣和環(huán)境空氣的混合物處于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度的催化碳煙過濾器的方法，包括步驟：

提供來自上游渦輪增壓器的加壓排氣分流；

將處于排氣溫度的加壓分流傳遞到噴射器的原動(dòng)流入口中，并通過噴射器的抽吸入口吸入溫度低于排氣溫度的低壓環(huán)境空氣；

控制通過噴射器的抽吸入口吸入的環(huán)境空氣量來獲得預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度；和

使因此獲得的排氣空氣混合物與催化碳煙過濾器接觸足夠的時(shí)間，用于過濾器的碳煙再生。

10.根據(jù)特征9所述的用于受控?zé)嵩偕l(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的排氣和環(huán)境空氣的混合物處于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度的催化碳煙過濾器的方法，其中，設(shè)定點(diǎn)溫度在380℃-500℃的范圍。

11.根據(jù)特征9或10所述的用于受控?zé)嵩偕l(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的排氣和環(huán)境空氣的混合物處于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度的催化碳煙過濾器的方法，其中，催化碳煙過濾器是緊湊組合的dpf過濾器。

12.根據(jù)特征9-11中任一項(xiàng)所述的用于受控?zé)嵩偕l(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的排氣和環(huán)境空氣的混合物處于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度的催化碳煙過濾器的方法，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)是船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

13.根據(jù)特征9-12中任一項(xiàng)所述的用于受控?zé)嵩偕l(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的排氣和環(huán)境空氣的混合物處于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度的催化碳煙過濾器的方法，還包括：布置在所述一個(gè)或更多個(gè)排氣分流管中的調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥適于打開、關(guān)閉或調(diào)節(jié)到噴射器的原動(dòng)流入口的排氣流。

14.根據(jù)特征9-13中任一項(xiàng)所述的用于受控?zé)嵩偕l(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的排氣和環(huán)境空氣的混合物處于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度的催化碳煙過濾器的方法，其中，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣具有400℃-520℃的溫度。

15.根據(jù)特征9-14中任一項(xiàng)所述的用于受控?zé)嵩偕l(fā)動(dòng)機(jī)排氣清潔單元中的排氣和環(huán)境空氣的混合物處于預(yù)定設(shè)定點(diǎn)溫度的催化碳煙過濾器的方法，其中，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣具有1-2.5barg的壓力。

附圖標(biāo)記

01.催化劑熱再生系統(tǒng)。

02.排氣管。

03.渦輪增壓器渦輪機(jī)。

04.噴射器。

05.噴射器原動(dòng)流入口。

06.噴射器抽吸入口。

07.噴射器出口。

08.排氣分流管。

09.空氣管。

10.流量調(diào)節(jié)閥。

11.噴射器出口管。

12.排氣調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式

所述方法和系統(tǒng)的更詳細(xì)描述將參考附圖從具體實(shí)施例的下述描述顯而易見，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的催化劑熱再生系統(tǒng)01。兩根排氣管02將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣集管與兩個(gè)渦輪增壓器渦輪機(jī)03連接。排氣的一部分通過排氣分流管08從排氣管涌出到噴射器04。所述排氣分流通過排氣調(diào)節(jié)閥12連接到噴射器原動(dòng)流入口05，所述排氣調(diào)節(jié)閥12適于根據(jù)催化劑（未示出）再生的需求調(diào)節(jié)氣體分流的流量。氣體分流可以是脈動(dòng)流，其僅在由沒有再生的操作階段分開的再生階段期間連接到催化劑。當(dāng)通過噴射器時(shí)，由于在噴射器中的氣體膨脹，排氣分流能夠通過噴射器抽吸入口06從空氣管09吸入環(huán)境（更冷的）空氣流。

包括排氣分流和一定量的冷空氣的組合流通過噴射器出口07離開噴射器并由噴射器出口管11引導(dǎo)至將被再生的催化劑。盡管由于存在位于空氣管中的流量調(diào)節(jié)閥10，排氣溫度會(huì)變化，但組合流的溫度能夠被保持在期望的恒定范圍。流量調(diào)節(jié)閥適于調(diào)節(jié)相對(duì)于排氣分流更冷的環(huán)境空氣量，因此使組合的氣流保持在恒定的溫度范圍。

示例

在催化劑熱再生系統(tǒng)中，來自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載具有1-2.5barg的壓力和400℃-520℃的溫度。

流量調(diào)節(jié)閥調(diào)制和調(diào)節(jié)更冷的環(huán)境空氣的流量（吸力），從而使噴射器之后的組合氣流的溫度保持在適合用于再生催化劑的380℃-500℃的范圍。