排气处理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种排气处理系统(8)，该排气处理系统(8)被布置成接收来自内燃发动机(6)的排气，该系统包括排气导管(10)和设置在排气导管(10)中的选择性催化还原(SCR)催化剂(12)，其特征在于，该系统包括二氧化氮减少单元(701)，二氧化氮减少单元在排气导管(10)中被设置在SCR催化剂(12)的上游，其中二氧化氮减少单元(701)适于在低温下通过二氧化氮减少单元减少所接收的排气中的二氧化氮(NO2)。

Exhaust treatment system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气处理系统
本专利技术涉及一种排气处理系统，该排气处理系统被布置成接收来自内燃发动机(例如机动车辆的内燃发动机)的排气，该系统包括排气导管和被设置在该排气导管中的选择性催化还原催化剂。本专利技术能够被应用于重型车辆(诸如卡车、公共汽车)以及建筑设备(诸如轮式装载机、运输机和挖掘机)。尽管将针对卡车描述本专利技术，但是本专利技术不限于该特定车辆或任何其它类型的重型车辆，而是也可以被用于其它车辆(诸如客车)。本专利技术也可以被用于其它运输工具(诸如火车、轮船和船只)。
技术介绍
随着对适于柴油循环的内燃发动机排放限值的进一步要求，出现了对新技术解决方案的需求。需要解决的一个问题是在相对冷的操作期间(例如在冷启动操作期间)，氮氧化物(NOx)排放的减少。用于减少从例如适于柴油循环的内燃发动机排出的排气中所包含的NOx的设备可以在发动机的排气系统中包括选择性催化还原(SCR)催化剂。因此，还原剂(诸如尿素)被供应到排气中，用于生成待被吸附在SCR催化剂上的氨，从而选择性地还原排气中所包含的NOx。然而，SCR催化剂的性能在低温下受到限制，因此NOx还原将不会有效。US2016032803A1建议提供一种后处理系统，该后处理系统包括低温SCR催化剂，该低温SCR催化剂具有在β沸石支撑材料上提供的某些催化金属的混合物。然而，仍然期望避免下面这样的情况，即SCR催化剂的容量降低，由此排气中的NOx水平没有如期望的那样降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是减少来自内燃发动机的排放。本专利技术的另一个目的是改进低温下的内燃发动机排气处理。这些目的通过根据权利要求1所述的排气处理系统来实现。因此，本专利技术提供了一种被布置成接收来自内燃发动机的排气的排气处理系统，该系统包括排气导管和被设置在排气导管中的选择性催化还原(SCR)催化剂，其中该系统还包括二氧化氮减少单元，该二氧化氮减少单元被设置在SCR催化剂上游的排气导管中，其中该二氧化氮减少单元适于在低温下通过二氧化氮减少单元减少所接收的排气中的二氧化氮(NO2)。内燃发动机可以是柴油发动机。排气导管在此也被称为排气通路。排气导管可以被例示具有管、通道或具有一个或多个壁的其它结构，它们限定了用于排气流的空间。应当理解，选择性催化还原催化剂可以提供氮氧化物(NOx)还原。二氧化氮减少单元优选适于在二氧化氮减少单元的低温下通过二氧化氮减少单元减少所接收的排气中的二氧化氮。二氧化氮减少单元可以适于在SCR单元的低温下通过二氧化氮减少单元减少所接收的排气中的二氧化氮。因此，在排气比二氧化氮减少单元和SCR单元更热(例如在发动机的冷启动事件)的情况下，当在低温情况下暴露于排气时，二氧化氮减少单元适于通过二氧化氮减少单元减少所接收的排气中的二氧化氮。本专利技术基于这样的事实，即当SCR催化剂的温度低时，在SCR催化剂中，可能存在硝酸铵(NH4NO3)的沉积物的积聚，硝酸铵的沉积物是通过NO2和氨(NH3)的反应产生的，所述氨(NH3)是由被喷射的尿素(CO(NH2)2)的热解提供的，以提供用于SCR催化剂的还原剂。如果产生的硝酸铵量很大，即使在SCR催化剂的温度升高时，也可能需要很长时间移除所述硝酸铵。因此，SCR催化剂通过硝酸铵而中毒，并且从而降低了SCR催化剂的效率，由此排气中的NOx水平没有如期望的那样被降低。所述形成硝酸铵的反应可以在低于约200℃的温度下发生。这种堵塞硝酸铵可以在高于200℃的温度下被释放，但是在所有硝酸铵被释放之前，SCR催化剂可能不会恢复其全部容量。通过提供适于在低温下通过二氧化氮减少单元减少所接收的排气中的NO2的二氧化氮减少单元，用于产生硝酸铵的所述反应的成分之一将被移除，并且从而可以避免硝酸铵的产生和SCR催化剂中毒的风险。因此，即使SCR催化剂温度低，氨也可以被设置为用于SCR催化剂的NOx还原过程的还原剂。因此，在低温下也有利于SCR催化剂的NOx转化过程。因此，来自发动机的排放减少了。优选地，二氧化氮减少单元适于在发动机的冷启动事件中减少排气中的二氧化氮。即，因为在发动机冷启动事件中将提供SCR催化剂的低温，所以二氧化氮减少单元将有利地适于在冷启动期间减少排气中的NO2。因此，在发动机的冷启动事件中，氨可以被设置为SCR催化剂的NOx还原过程的还原剂。优选地，二氧化氮减少单元适于在暴露在高温下时不减少排气中的二氧化氮。在冷启动事件之后，当排气处理系统被升温到正常操作温度时，或者当发动机在高负荷下被操作时，SCR催化剂可能呈现高温。因此，对于由氨和NO2形成硝酸铵来说，温度可能太高，并且消除了SCR催化剂中毒的风险。这意味着NO2可以被包括在产生氮气(N2)的正常SCR过程中。优选地，该系统包括用于在(例如，如通过二氧化氮减少单元所接收的)排气温度低时向排气供应氨的装置。优选地，该系统包括用于在低于200℃的排气温度下，在SCR催化剂的上游(例如在二氧化氮减少单元处)向排气供应氨(例如供应到排气导管中)的装置。通过向排气供应氨，而不是通过热解将尿素作为氨的前体，即使在低排气温度下，氨也可以容易地用于SCR催化剂的NOx还原过程。更具体地，在尿素被用作氨的前体，氨被用作SCR过程的还原剂的情况下，在低于160-180摄氏度的温度下不会形成氨。本专利技术的实施例提供了替代方案，例如通过氨源或氨发生器向排气供应氨，所述氨源或氨发生器被布置成将氨喷射到排气流中。因此，氨可以被提供给SCR催化剂，并且可以在低温下(例如在发动机冷启动时)提供SCR催化剂的NOx还原过程。因此，有利地提供用于供应氨的装置作为用于将尿素喷射到排气导管中的装置的替代。在后一种情况下，在低于160-180度的温度下不会形成氨。然而，用于向排气供应氨的装置可以确保在低排气温度下向SCR催化剂提供氨。因此，用于供应氨的装置可以在低排气温度下提供氨，同时二氧化氮减少单元可以减少或消除到达SCR催化剂的二氧化氮，由此可以避免从二氧化氮和铵产生的硝酸铵，并且因此避免SCR催化剂硝酸铵中毒，从而有效地确保了在低排气温度下SCR催化剂的NOx还原过程。在一些实施例中，用于供应氨的装置可以包括将前体喷射到排气导管中的装置，以及适于在低于200℃的排气温度下从被喷射的前体产生氨的氨产生催化剂。因此，排气导管可以包括主导管和旁路导管，所述旁路导管从主导管分支，并且被布置成将排气重新引入到SCR催化剂上游的主导管中，所述氨产生催化剂位于旁路导管中。因此，该系统可以在排气导管的两个分开位置之间延伸的附加导管，并且氨源可以包括被布置在附加导管中的催化转化器，该催化转化器被布置成从来自发动机的排气产生氨。因此，可以确保在低排气温度下用于SCR催化剂过程的氨的供应。在一些实施例中，用于供应氨的装置可以包括用于接收固态氨的装置。因此，可以提供在低排气温度下为SCR催化剂提供氨的另一种有效方式。应该注意的是，该系统还可以包括用于在排气处于高温时向排气供应尿素以蒸发或热解并形成氨的装置，该尿素供应装置被设置在SCR催化剂上游的排气导管中。在特别有利的实施例中，二氧化氮减少单元被布置成通过在二氧化氮减少单元中沉积的硝酸铵来减少排气中的二氧化氮，硝酸铵由排气中的二氧化氮与排气中的氨的反应产生硝酸铵而被提供。优选地，在系统包括用于在二氧化氮减少单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排气处理系统(8)，所述排气处理系统(8)被布置成接收来自内燃发动机(6)的排气，所述系统包括排气导管(10)和选择性催化还原(SCR)催化剂(12)，所述选择性催化还原(SCR)催化剂(12)被设置在所述排气导管(10)中，其特征在于，所述系统包括二氧化氮减少单元(701)，所述二氧化氮减少单元(701)在所述排气导管(10)中被设置在所述SCR催化剂(12)的上游，其中所述二氧化氮减少单元(701)适于在低温下减少由所述二氧化氮减少单元(701)接收的排气中的二氧化氮(NO2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种排气处理系统(8)，所述排气处理系统(8)被布置成接收来自内燃发动机(6)的排气，所述系统包括排气导管(10)和选择性催化还原(SCR)催化剂(12)，所述选择性催化还原(SCR)催化剂(12)被设置在所述排气导管(10)中，其特征在于，所述系统包括二氧化氮减少单元(701)，所述二氧化氮减少单元(701)在所述排气导管(10)中被设置在所述SCR催化剂(12)的上游，其中所述二氧化氮减少单元(701)适于在低温下减少由所述二氧化氮减少单元(701)接收的排气中的二氧化氮(NO2)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二氧化氮减少单元(701)适于在所述发动机(6)的冷启动事件中减少所述排气中的二氧化氮。3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述二氧化氮减少单元(701)适于在高温下不减少所述排气中的二氧化氮。4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括装置(711)，所述装置(711)用于在排气的温度低时向所述排气供应氨(NH3)。5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括装置(711)，所述装置(711)用于在低于200℃的排气温度下在所述SCR催化剂(12)的上游向所述排气供应氨(NH3)。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，用于供应氨的所述装置(711)包括将前体喷射到所述排气导管(10)中的装置，并且包括氨产生催化剂(715)，所述氨产生催化剂(715)适于在低于200℃的排气温度下由被喷射的所述前体产生氨。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述排气导管(10)包括主导管(102)和旁路导管(101)，所述旁路导管从所述主导管分支并被布置成将排气重新引入到所述SCR催化剂(12)上游的主导管中，所述氨产生催化剂(715)位于所述旁路导管中。8.根据权利要求5-7中的任一项所述的系统，其特征在于，用于供应氨的所述装置(711)包括用于接收固态氨的装置。9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述二氧化氮减少单元(701)被布置成通过在所述二氧化氮减少单元(701)中沉积硝酸铵来减少所述排气中的二氧化氮，所述硝酸铵由所述排气中的二氧化氮与所述排气中的氨的反应生成所述硝酸铵而被提供。10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括装置(711)，所述装置(711)用于在所述二氧化氮减少单元(701)的上游供应氨，所述二氧化氮减少单元(701)和所述SCR催化剂(12)适于使得在所述二氧化氮减少单元(701)中由氨和二氧化氮形成硝酸铵(NH4NO3)的速度快于在所述SCR催化剂(12)中由氨和二氧化氮形成硝酸铵的速度。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述二氧化氮减少单元(701)被布置成存储在所述二氧化氮减少单元(701)中形成的硝酸铵。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述二氧化氮减少单元(701)呈现一定长度和/或位点密度，以使所述二氧化氮减少单元(701)从所述氨和大致所有到达所述二氧化氮减少单元(701)的二氧化氮形成所述硝酸铵，并存储大致所有形成的硝酸铵。13.根据权利要求11-12中的任一项所述的系统，其特征在于，所述二氧化氮减少单元(701)和所述SCR催化剂(12)被布置成使得存储在所述二氧化氮减少单元(701)中的硝酸铵在低于所述SCR催化剂(12)中的温度下不会从所述二氧化氮减少单元(70...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·布洛姆格伦，索兰·什万，马斯亚斯·马格纳森，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE