氨生成和储存系统和方法技术方案

技术编号:22361415 阅读:41 留言:0更新日期:2019-10-23 03:49
本文描述的是说明性排气系统和方法,包括氨生成和储存。说明性系统可包括第一排气管和第二排气管,第一排气管接收来自第一发动机的第一排气流,第二排气管接收来自第二发动机的第二排气流。在说明性示例中,联接到第二发动机下游的第二排气管的排气处理设备可将第二排气流中的氮氧化物(NOx)转化成氨。联接到排气处理设备下游的第二排气管的氨储存设备可配置为接收和储存转化的氨的至少一部分作为储存的氨并将储存的氨的至少一部分释放到催化转化器。催化转化器可包括选择性催化还原催化剂,其配置为使用氨来还原NOx。

Ammonia generation and storage system and method

【技术实现步骤摘要】
氨生成和储存系统和方法
本文献总体上但不作为限制地涉及还原由发动机产生的氮氧化物(NOx)的排气系统和方法。特别地,本文描述的系统和方法可以包括车载氨生成和储存。所述系统和方法可以包括在用于燃气发动机,包括但不限于柴油发动机的排气系统中。
技术介绍
发动机的排气系统可以帮助控制发动机产生的污染量。一种形式的排气处理可包括具有选择性催化还原催化剂的催化转化器。选择性催化还原(SCR)是一种可用于控制氮氧化物(NOx)排放的方法。SCR是在氨基还原剂和催化剂的帮助下在催化转化器中将NOx转化为双原子氮(N2)和水(H2O)的方式。基于氨的NOx还原可包括使用尿素((NH2)2Co)或另一种氨基还原剂。尿素可以以第二流体的形式提供,例如柴油机排气液或DEF。柴油机排气液可包括由例如32.5%尿素和67.5%去离子水制成的尿素水溶液。当尿素SCR工作时,依赖尿素的排气系统和方法给使用者带来负担。使用者必须购买尿素(例如柴油机排气液)并将其运载在车辆上的储罐中。当柴油机排气液流出时,SCR系统将不再正常工作。如果使用者没有用柴油机排气液填充储罐,则可能降低或消除SCR系统的有益效果。使用包含尿素的化合物的另一个缺点是它在大约12华氏度时冻结,因此可能需要加热储存,特别是在较冷的气候中。虽然尿素确实给使用者带来了一些问题,但尿素可以成功地减少NOx排放。当在SCR过程中将尿素注入排气流中时,尿素在催化剂存在下分解成氨(NH3)和二氧化碳(CO2)。然后氨与NOx反应产生氮气(N2)和水蒸气(H2O),与NOx相比,这可以减少麻烦的排放。所公开的系统和方法旨在克服上述一个或多个问题。
技术实现思路
本文描述了说明性的氨生成和储存系统和方法,以及这种系统和方法在排气系统中的应用。在说明性氨生成和储存系统中,所述系统包括第一排气管和第二排气管,第一排气管配置为连接到第一发动机并从第一发动机接收第一排气流,并且第二排气管配置为连接到第二发动机并从第二发动机接收第二排气流。排气处理设备流体地联接到第二发动机下游的第二排气管,并且配置为将第二排气流中的至少一部分氮氧化物转化成氨。至少一部分氨可以储存在氨储存设备中,该氨储存设备流体联接到第二排气管。氨储存设备配置为接收并储存至少一部分转化的氨作为储存材料中的储存的氨。本文描述的另一个说明性示例包括排气系统。说明性排气系统包括第一排气管和第二排气管,第一排气管配置为连接到第一发动机并从第一发动机接收第一排气流,并且第二排气管配置为连接到第二发动机并从第二发动机接收第二排气流。排气处理设备流体地联接到第二发动机下游的第二排气管,并且配置为将第二排气流中的至少一部分氮氧化物转化成氨。氨可以储存在氨储存设备中,该氨储存设备流体联接到排气处理设备下游的第二排气管。氨储存设备配置为接收并储存至少一部分转化的氨作为储存的氨,并将至少一部分储存的氨释放到第一排气流和第二排气流中的至少一个中。具有选择性催化还原催化剂的催化转化器流体联接到第一发动机下游的第一排气管和排气处理设备下游的第二排气管,以还原排气流中的氮氧化物。本文描述的另一个说明性示例包括还原排气中的氮氧化物的方法。在说明性方法中,所述方法包括将包括来自第一发动机的第一氮氧化物的第一排气流接收到第一排气管中,以及将包括来自第二发动机的第二氮氧化物的第二排气流接收到第二排气管中。该说明性方法包括将所述第二排气流的至少一部分引导通过排气处理设备。使用第二排气流,所述方法可包括通过将所述第二排气流中的第二氮氧化物的至少一部分转化为氨来生成氨。在生成氨之后,所述方法可以进一步包括通过将至少一部分生成的氨引导到氨储存设备中来储存至少一部分氨。氨储存设备可包括储存材料。说明性方法包括从储存材料释放至少一部分储存的氨,并将释放的氨引导到催化转化器以还原第一排气流中的第一氮氧化物。附图说明在不一定按比例绘制的附图中,相同的数字可以描述不同视图中的类似组件。具有不同字母后缀的相同数字可表示类似组件的不同示例。附图通过示例而非通过限制的方式示出了本文件中讨论的各种示例。图1示出了根据至少一个示例的说明性排气系统图。图2示出了根据至少一个示例的另一说明性排气系统图。图3示出了根据至少一个示例的用于控制图1和图2的排气系统的控制系统。图4显示了根据至少一个示例的使用图1和2的说明性排气系统还原氮氧化物(NOx)的方法。具体实施方式存在于内燃机排气中的氮氧化物(NOx)对于环境是不利的。因此,需要减少NOx排放。如上所述,使用诸如尿素的氨基还原剂的选择性催化还原(SCR)可以还原排气中的NOx。然而,依赖尿素的系统和方法给使用者带来了负担。使用者必须购买尿素(例如,以柴油机排气液或DEF的形式)并将其运载在车辆上车载的储罐中。在化学反应中,尿素被分解成氨(NH3,实际上需要的还原剂)和二氧化碳(CO2)。然后氨可以用于选择性催化还原过程以还原NOx。在包括SCR的排气系统中,如果使用者允许尿素用完并且氨不可用,则排气中的NOx可能增加。在这种情况下,SCR的益处可能会丢失。本文所述的排气系统可直接使用氨,而不是提供尿素作为还原剂并将其分解成氨。然而,尽管含有尿素的柴油机排气液可广泛获得,但缺乏用于氨的更换和再充的基础设施。缺乏基础设施使得难以实施基于氨的系统,因为使用者难以重新填充(例如,再充)氨。为了克服缺乏氨的可用性,并且在没有基于尿素的排气系统中当前所需的重要基础设施的情况下,说明性排气系统和方法可以包括氨生成和储存(例如,车载氨生成和储存)。生成和储存的氨可用于在SCR过程中还原排气中的NOx,而不用担心氨耗尽。例如在排气系统中生成和储存氨消除了当前用尿素重新填充储罐的需要。如本文所述,术语流体联接可以定义为两个或更多个成分的流体内容物彼此流体连通。换句话说,流体联接可以包括机械联接,其允许在成分内和成分之间流通流体,包括气态物质和颗粒物质。例如,第一成分的内容物(或内容物的一部分)可以与第二成分的内容物(或内容物的一部分)“流体连通”。图1示出了说明性排气系统100。说明性排气系统100可以提供用于氮氧化物(NOx)还原的车载氨生成和储存。排气系统100可以以受控的方式生成、储存和释放氨以还原排气中的NOx。如图1所示,排气系统100可包括第一发动机102和第二发动机104或与第一发动机102和第二发动机104一起使用。在说明性示例中,第一发动机102可配置为提供发电,第二发动机104可配置生成NOx。然而,第一发动机102也可以产生NOx。在排气系统100联接到车辆的示例中,第一发动机102可以向车辆提供动力,并且第二发动机104可以不向车辆提供动力。在其他示例中,第一发动机102或第二发动机104中的任一个可以提供动力或者可以不提供动力。虽然在该示例中描述了两个发动机(例如,102、104),但是可以提供其他发动机布置,包括用作两个发动机或多于两个发动机的单个发动机。在单个发动机可以用作第一发动机102和第二发动机104的实施例中,该实施例可以包括将第一组汽缸分组为第一发动机102,并将第二组汽缸分组为第二发动机104。这可以例如,使用排气歧管布置来实现,该排气歧管布置将来自各个汽缸的流转向成两个单独的排气流。返回图1的示例,第一发动本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种氨生成和储存系统,包括:第一排气管,配置为连接到第一发动机并从所述第一发动机接收第一排气流;第二排气管,配置为连接到第二发动机并从所述第二发动机接收第二排气流;排气处理设备,流体地联接到所述第二发动机下游的所述第二排气管,并且配置为将所述第二排气流中的至少一部分氮氧化物转化成氨;以及氨储存设备,流体地联接到所述第二排气管,所述氨储存设备配置为在储存材料中接收并储存所述转化的氨的至少一部分作为储存的氨。

【技术特征摘要】
2018.03.26 US 15/935,4221.一种氨生成和储存系统,包括:第一排气管,配置为连接到第一发动机并从所述第一发动机接收第一排气流;第二排气管,配置为连接到第二发动机并从所述第二发动机接收第二排气流;排气处理设备,流体地联接到所述第二发动机下游的所述第二排气管,并且配置为将所述第二排气流中的至少一部分氮氧化物转化成氨;以及氨储存设备,流体地联接到所述第二排气管,所述氨储存设备配置为在储存材料中接收并储存所述转化的氨的至少一部分作为储存的氨。2.根据权利要求1所述的系统,还包括控制系统,用于控制将所述储存的氨的至少一部分释放到催化转化器。3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统,其中所述储存材料包括盐。4.根据权利要求3所述的系统,其中所述盐被激活以在预定操作条件下释放所述储存的氨的至少一部分。5.根据权利要求4所述的系统,其中所述预定操作条件是所述盐的温度,并且其中所述盐的温度由可操作地耦合到所述氨储存设备的控制系统控制。6.根据权利要求1-5...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·J·德里斯科尔E·L·施罗德
申请(专利权)人:卡特彼勒公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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