实现船用尿素舱自动温控的系统和方法与流程

本发明涉及船舶，特别涉及一种实现船用尿素舱自动温控的系统和方法。

背景技术：

1、为了满足国际海事组织规定的对船舶氮氧化物(nox)排放的限制要求，目前新造船和改装船多采用选择性催化还原(scr)技术以降低nox排放，scr技术可实现最高达95％nox减排。尿素水溶液由于具有高效脱硝，安全性高、储运方便以及成本效益等优势，在船用scr系统中被广泛使用。具体过程为尿素溶液作为scr反应的还原剂喷入排气管路中，在高温废气中分解成氨气，在催化剂作用下有选择性地将废气中的nox还原成无污染的氮气和水。尿素溶液储存在船上的尿素舱中，对储存的温度要求较为苛刻。当溶液温度低于5℃时会析出晶体，溶液浓度降低；当溶液温度大于35℃，尿素易分解变质。尿素溶液储存温度过高和过低都会干扰scr反应的正常进行，降低脱硝效率，且尿素在高温下分解变质也会对船东造成不小的损失。因此需要将尿素舱内温度控制在正常范围内，通常为5～35℃。中国船级社和美国船级社都对尿素储存作出了配置必要温控系统的要求。

2、传统的给尿素舱加热的方式包括锅炉加热或电加热，前一种方式需要为尿素舱加大锅炉容量，于船上空间、管路布置及成本控制方面不利；电加热需在舱内安装加热棒，由于加热棒相较于尿素舱尺寸小，加热效果不佳，且存在加热不均的问题。

3、传统的冷却方式采用海水冷却，然而海水容易造成管路腐蚀，且海水设计工况温度通常为32℃，换热温差小，冷却效果不理想。极端环境下海水温度甚至达到和超过35℃，不能用于尿素舱的冷却。此外，现有的尿素舱温控方式仅仅是单一的加热或降温过程，温度调节的灵活性不足，在环境温度不稳定或船舶改变航线的情况下难以保证尿素舱温度在正常范围内。

4、现有的船用尿素舱温控方式仅仅是单一的加热或降温过程，不能实现尿素舱灵活有效的温度调控，且简单的控制逻辑易造成系统的温度调节过冷过热，影响尿素品质。且加热和冷却方式存在一定的局限性，如采用电加热会增大耗电量，采用海水冷却易造成管路腐蚀且冷却效果不理想。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种实现船用尿素舱自动温控的系统和方法。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种实现船用尿素舱自动温控的系统，其包括设于尿素舱内的热交换管，其还包括热媒源、冷媒源和能够检测尿素舱内温度的温度传感器；热交换管的两端分别连接有第一总管和第二总管；冷媒源的冷媒出口连接有冷媒第一支管，热媒源的热媒出口连接有热媒第一支管；冷媒源的冷媒入口连接有冷媒第二支管，热媒源的热媒入口连接有热媒第二支管；冷媒第一支管和热媒第一支管均连接于第一总管，冷媒第二支管和热媒第二支管均连接于第二总管；冷媒第一支管、热媒第一支管、冷媒第二支管、热媒第二支管上均设有电动阀门；所述实现船用尿素舱自动温控的系统还包括控制器；温度传感器和电动阀门均连接于控制器。

4、进一步地，冷媒源为空调制冷系统的冷媒水。

5、进一步地，热媒源为主机缸套水。

6、进一步地，热媒源为低温淡水冷却器进口前的低温淡水。

7、进一步地，电动阀门和控制器之间通过无线通讯方式连接。

8、进一步地，电动阀门和控制器之间通过电缆线连接。

9、进一步地，温度传感器和控制器通过无线通讯方式连接。

10、进一步地，温度传感器和控制器之间通过电缆线连接。

11、进一步地，电动阀门为电动遥控球阀。

12、进一步地，第一总管上设有进水阀。

13、一种实现船用尿素舱自动温控的方法，其采用前述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其包括：

14、步骤1，当温度传感器测得的温度低于第一设定值时，进入步骤2；当温度传感器测得的温度高于第二设定值时，进入步骤3；当温度传感器测得的温度处于第一设定值和第二设定值之间时，冷媒第一支管、热媒第一支管、冷媒第二支管、热媒第二支管上的电动阀门均关闭；

15、步骤2，控制器将热媒第一支管和热媒第二支管上的电动阀门打开，并将冷媒第一支管和冷媒第二支管上的电动阀门关闭；热媒源的热媒依次流经热媒第一支管、第一总管、热交换管、第二总管和热媒第二支管；热交换管对尿素舱进行加热；直到温度传感器测得的温度达到第三设定值时，控制器将热媒第一支管和热媒第二支管上的电动阀门关闭，停止对尿素舱的加热；返回步骤1；

16、步骤3，控制器将冷媒第一支管和冷媒第二支管上电动阀门打开，并将热媒第一支管和热媒第二支管上的电动阀门关闭；冷媒源的冷媒依次流经冷媒第一支管、第一总管、热交换管、第二总管和冷媒第二支管，热交换管对尿素舱进行冷却；直到温度传感器测得的温度达到第四设定值时，控制器将冷媒第一支管和冷媒第二支管上电动阀门关闭，停止对尿素舱的冷却；返回步骤1。

17、进一步地，步骤1中，第一设定值为5℃。

18、进一步地，步骤1中，第二设定值为35℃。

19、进一步地，步骤2中，第三设定值为8℃。

20、进一步地，步骤3中，第四设定值为32℃。

21、进一步地，步骤1中，当温度传感器测得的温度低于第五设定值，在进入步骤2的同时，控制器向外输出报警信号。

22、进一步地，第五设定值为4℃。

23、进一步地，步骤1中，当温度传感器测得的温度高于第六设定值，在进入步骤3的同时，控制器向外输出报警信号。

24、进一步地，第六设定值为36℃。

25、本发明的有益效果在于：本发明的实现船用尿素舱自动温控的系统和方法，同时具备自动加热和冷却功能，通过一套装置实现尿素舱的加热或冷却，改进加热和冷却方式，通过设置温度监测和控制装置，调节加热/冷却工质的阀门的开闭，实现加热水和冷却水的自动切换，无需人工操作，调温灵活，以确保将尿素舱温度控制在正常的储存温度范围内，减小营运和维护成本。本发明以缸套水作为加热工质，充分利用主机余热，有利于节能减排，减少营运成本；采用空调制冷系统冷媒水作为冷却介质，达到充分冷却的效果，避免采用海水冷却造成的管路腐蚀问题。

技术特征：

1.一种实现船用尿素舱自动温控的系统，其包括设于尿素舱内的热交换管，其特征在于，其还包括热媒源、冷媒源和能够检测尿素舱内温度的温度传感器；热交换管的两端分别连接有第一总管和第二总管；冷媒源的冷媒出口连接有冷媒第一支管，热媒源的热媒出口连接有热媒第一支管；冷媒源的冷媒入口连接有冷媒第二支管，热媒源的热媒入口连接有热媒第二支管；冷媒第一支管和热媒第一支管均连接于第一总管，冷媒第二支管和热媒第二支管均连接于第二总管；冷媒第一支管、热媒第一支管、冷媒第二支管、热媒第二支管上均设有电动阀门；所述实现船用尿素舱自动温控的系统还包括控制器；温度传感器和电动阀门均连接于控制器。

2.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，冷媒源为空调制冷系统的冷媒水。

3.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，热媒源为主机缸套水。

4.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，热媒源为低温淡水冷却器进口前的低温淡水。

5.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，电动阀门和控制器之间通过无线通讯方式连接。

6.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，电动阀门和控制器之间通过电缆线连接。

7.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，温度传感器和控制器通过无线通讯方式连接。

8.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，温度传感器和控制器之间通过电缆线连接。

9.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，电动阀门为电动遥控球阀。

10.如权利要求1所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其特征在于，第一总管上设有进水阀。

11.一种实现船用尿素舱自动温控的方法，其采用权利要求1～10任意一项所述的实现船用尿素舱自动温控的系统，其包括：

12.如权利要求11所述的实现船用尿素舱自动温控的方法，其特征在于，步骤1中，第一设定值为5℃。

13.如权利要求11所述的实现船用尿素舱自动温控的方法，其特征在于，步骤1中，第二设定值为35℃。

14.如权利要求11所述的实现船用尿素舱自动温控的方法，其特征在于，步骤2中，第三设定值为8℃。

15.如权利要求11所述的实现船用尿素舱自动温控的方法，其特征在于，步骤3中，第四设定值为32℃。

16.如权利要求11所述的实现船用尿素舱自动温控的方法，其特征在于，步骤1中，当温度传感器测得的温度低于第五设定值，在进入步骤2的同时，控制器向外输出报警信号。

17.如权利要求16所述的实现船用尿素舱自动温控的方法，其特征在于，第五设定值为4℃。

18.如权利要求11所述的实现船用尿素舱自动温控的方法，其特征在于，步骤1中，当温度传感器测得的温度高于第六设定值，在进入步骤3的同时，控制器向外输出报警信号。

19.如权利要求18所述的实现船用尿素舱自动温控的方法，其特征在于，第六设定值为36℃。

技术总结
本发明公开了一种实现船用尿素舱自动温控的系统和方法，其中，实现船用尿素舱自动温控的系统包括热交换管、热媒源、冷媒源、温度传感器和控制器；热交换管的两端分别连接有第一总管和第二总管；还包括连接于第一总管的冷媒第一支管和热媒第一支管，连接于第二总管的冷媒第二支管和热媒第二支管；冷媒第一支管、热媒第一支管、冷媒第二支管、热媒第二支管上均设有电动阀门；温度传感器和电动阀门均连接于控制器。本发明实现加热水和冷却水的自动切换，无需人工操作，调温灵活，以确保将尿素舱温度控制在正常的储存温度范围内，减小营运和维护成本。

技术研发人员：杨睿杰,王宇辉,张尚耀,李世锋
受保护的技术使用者：上海船舶研究设计院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/12