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一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统技术方案

技术编号:22656382 阅读:164 留言:0更新日期:2019-11-28 02:11
本发明专利技术为一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统,其特征是用碳酸氢铵替代传统的尿素溶液,作为SCR还原剂氨气的提供物质,通过发动机的热水给固态的碳酸氢铵加热,碳酸氢铵热解生成氨气、二氧化碳和水,三种物质均为气态,将氨气、二氧化碳和水蒸气的混合物通过SCR控制器喷入柴油机排气管中,氨气与NOx发生还原反应生成无害的氮气和水,从而达到消除柴油机尾气中NOx的目的,由碳酸氢铵替代尿素溶液,第一解决了尿素结晶问题,第二解决了尿素在排气温度低于160度时不能处理NOx的问题,固态的碳酸氢铵与尿素溶液的含氨量基本相当,加注一次碳酸氢铵和尿素溶液的车辆行驶里程相当,而固态碳酸氢铵的成本更低。

A SCR ammonium bicarbonate injection system for diesel exhaust after treatment

The invention is a SCR ammonium bicarbonate injection system for diesel engine tail gas post-treatment, which is characterized in that ammonium bicarbonate is used to replace the traditional urea solution as the material to provide ammonia gas as SCR reducing agent, the solid ammonium bicarbonate is heated by hot water of the engine, the ammonium bicarbonate is pyrolyzed to generate ammonia gas, carbon dioxide and water, all of which are in gas state, and the ammonia, carbon dioxide and water vapor are converted into The mixture is injected into the exhaust pipe of diesel engine through SCR controller, and ammonia reacts with NOx to generate harmless nitrogen and water, so as to eliminate NOx in the exhaust gas of diesel engine. Ammonium bicarbonate replaces urea solution, which solves the problem of urea crystallization in the first place, the problem that urea can't deal with NOx when the exhaust temperature is lower than 160 \u2103, and the problem of solid ammonium bicarbonate and urea The ammonia content of the solution is basically the same, the driving mileage of the vehicle filled with primary ammonium bicarbonate and urea solution is the same, and the cost of solid ammonium bicarbonate is lower.

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统
本专利技术为一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统,其特征是用碳酸氢铵替代传统的尿素溶液,作为SCR还原剂氨气的提供物质,通过发动机的热水给固态的碳酸氢铵加热,碳酸氢铵热解生成氨气、二氧化碳和水,三种物质均为气态,将氨气、二氧化碳和水蒸气的混合物通过SCR控制器喷入柴油机排气管中,氨气与NOx发生还原反应生成无害的氮气和水,从而达到消除柴油机尾气中NOx的目的,由碳酸氢铵替代尿素溶液,第一解决了尿素结晶问题,第二解决了尿素在排气温度低于160度时不能处理NOx的问题,SCR尿素喷射系统不能满足国六B法规要求,固态的碳酸氢铵与尿素溶液的含氨量基本相当,加注一次碳酸氢铵和尿素溶液的车辆行驶里程相当,而固态碳酸氢铵的成本更低。
技术介绍
关于汽车排放法规,欧洲于2014年实施的欧VI标准非常严格,根据欧VI标准,柴油车每公里氮氧化物的排放量不应超过80毫克,比目前标准规定的排放量减少68%,中国也将在2020年执行国六标准,国六A标准作为国六标准的过渡可以执行到2023年,从2023年开始全面执行国六B标准,当前汽车行业常用的SCR尿素溶液喷射系统已经不能满足国六B的要求,另外一种技术罐装固态铵(ASDS)通过二氯化锶存储氨气,再通过加热直接将氨气释放到汽车排气管内,不存在发动机排气温度低不处理NOx的问题,能够满足国六B标准要求,但技术还不成熟,后期氨气罐体更换、维护保养等配套设施还不健全,不能满足市场实际需求,为了满足国六B排放法规需求,迫切需要找到SCR尿素溶液及罐装固态铵的替代产品。专利技术目的及优点本专利技术为一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统,其特征是用碳酸氢铵替代传统的尿素溶液,作为SCR还原剂氨气的提供物质,通过发动机的热水给固态的碳酸氢铵加热,碳酸氢铵热解生成氨气、二氧化碳和水,三种物质均为气态,在发动机ECU控制下,将氨气、二氧化碳和水蒸气的混合物通过SCR控制器喷入柴油机排气管中,氨气与氮氧化物NOx发生还原反应生成无害的氮气和水,从而达到消除柴油机尾气中NOx的目的,由碳酸氢铵替代尿素溶液,第一解决了尿素结晶问题,第二解决了尿素在发动机排气温度低于160度时不能处理NOx的问题,SCR尿素喷射系统不能满足国六B法规要求,但SCR碳酸氢铵喷射系统可以完全满足国六B法规要求,固态的碳酸氢铵与尿素溶液的含氨量基本相当,加注一次碳酸氢铵和尿素溶液的车辆行驶里程相当,而固态碳酸氢铵的成本更低。
技术实现思路
本专利技术是一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统(见图1),为干法制氨系统,目的是优化柴油机尾气后处理技术,满足国六B法规要求,其特征是SCR碳酸氢铵喷射系统由两个大瓶(包含大瓶I和大瓶II)、一个小瓶、SCR控制器和发动机ECU组成,大瓶是可以承受高压的钢瓶,内部装填了固态的碳酸氢铵无水干料,大瓶内部有加热管(8)与发动机出水管连接,给大瓶内的碳酸氢铵加热使其热解产生氨气、二氧化碳和水,碳酸氢铵在30度左右就可以分解,在60度左右分解速度很快,热解后产生的气体经SCR控制器内的隔膜泵经过单向阀抽到小瓶内,在小瓶内存储起来,小瓶是耐高压的钢瓶,单向阀可以保持小瓶内的压力,小瓶瓶体上有加热器,小瓶内高压的气体经氨气传感器、减压阀和流量阀,在ECU的控制下按照标定的程序以合适的剂量通过氨气喷管和氨气喷嘴喷入发动机排气管内,整个管路中都是气态的氨气、二氧化碳和水蒸气的混合物,喷入排气管内的混合物质经发动机排气的高温加热瞬间释放出气态的氨气,氨气将NOx还原成无害的氮气和水,碳酸氢铵在30度左右就可以分解,不会发生结晶的问题,隔膜泵持续将大瓶内的气体抽走,让大瓶始终处于负压状态,碳酸氢铵热解产生的水蒸气绝大部分被抽走,只有微量水蒸气被碳酸氢铵吸收,因而碳酸氢铵始终处于干料状态,不会吸湿成水溶液,因而此结构叫做干法制氨系统,在干法制氨系统中,两个大瓶互为备份,一个大瓶持续提供氨气,另一个大瓶作为备份不工作,两个大瓶都通过独立的单向阀与隔膜泵连接,相互不串气,当一个大瓶内的碳酸氢铵物料消耗尽时,ECU通过切换发动机水管将这个大瓶关闭,同时启动另一个大瓶,这段时间内可以去加油站或汽车服务店补充碳酸氢铵新料,两个大瓶互为备份可以保证在车辆行驶的任何时间内SCR系统都在工作。如图2所示,为湿法制氨系统,由两个大瓶(包含大瓶I和大瓶II)、一个小瓶、SCR控制器和发动机ECU组成,跟图1相比较SCR控制器内少了隔膜泵,发动机的热水给大瓶加热使碳酸氢铵热解产生氨气、二氧化碳和水,大瓶内压力升高,部分水蒸气被碳酸氢铵吸收,大瓶内的碳酸氢铵逐渐变湿,因而叫做湿法制氨系统,大瓶压力高于小瓶压力,大瓶内的气体逐渐被压缩进小瓶内,发动机ECU控制流量阀将适量的气体释放,通过氨气喷管和氨气喷嘴喷入到发动机排气管内,氨气将NOx还原成无害的氮气和水,在湿法制氨系统中,两个大瓶互为备份可以保证在车辆行驶的任何时间内SCR系统都在工作。SCR碳酸氢铵喷射系统的原理,发动机排气管中的SCR载体前布置了上游温度传感器和氨气喷嘴,SCR载体之后布置了氮氧化物传感器和下游温度传感器(见图1、图2),SCR控制器内有氨气传感器检测氨气的浓度,大瓶I有压力传感器I,大瓶II有压力传感器II,小瓶上有压力传感器III,发动机ECU采集这些传感器的信号,通过ECU输出端发出指令给电磁阀、隔膜泵、加热器和流量阀,针对尾气中NOx的含量多少,喷入最合适剂量的氨气,在整个SCR碳酸氢铵喷射系统中,随着碳酸氢铵消耗量的增加以及环境温度的变化,大瓶和小瓶内的物质比例也在不断变化,必须测定氨气的浓度,换算成合适的喷射剂量喷入到排气管中,才能最大限度地去除尾气中的NOx,在尾气中查到有NOx就要增加氨气喷射量,直到NOx的含量低于标准为止。大瓶结构由大瓶体(1)、大瓶嘴(2)、大瓶盖(3)、加热管(8)、压力传感器(13)、加料盖(9)、泄压阀(10)、抽真空接头(17)组成(见图3、图4),所有材料都要具备耐氨气、氨水腐蚀的能力,大瓶体(1)是密闭中空的罐体,上部与大瓶嘴(2)焊接在一起,大瓶嘴(2)中心有贯穿的螺纹孔,大瓶盖(3)通过螺纹与大瓶嘴(2)装配在一起,并通过密封垫密封,大瓶盖(3)上加工了进水道(4)、出水道(5)、气压通道(6)和氨气通道(7),加热管(8)为U形或螺旋形的弯管(见图3和图8),中间密封不漏水,上部的两个端头分别插入进水道(4)、出水道(5)内并通过焊接密封连接,进水道(4)、出水道(5)的外部出口分别焊接了进水管接头(11)和出水管接头(12),进水管接头(11)连接发动机出水管,出水管接头(12)连接发动机回水管,滤清器(15)装在氨气通道(7)进口上,过滤掉大瓶内的颗粒物,氨气通道(7)出口上螺纹连接了压力管接头(14),压力管接头(14)连接氨气管路,气压通道(6)内口与大瓶体(1)内部相通,出口螺纹连接压力传感器(13)探测大瓶内的气体压力,大瓶盖(3)中心有贯通的螺纹孔,加料盖(9)通过螺纹装配在大瓶盖(3)上并通过密封垫密封,拆下加料盖(9)可以直接将碳本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统,为干法制氨系统,其特征是SCR碳酸氢铵喷射系统由两个大瓶(包含大瓶I和大瓶II)、一个小瓶、SCR控制器和发动机ECU组成,大瓶是可以承受高压的钢瓶,内部装填了固态的碳酸氢铵无水干料,大瓶内部有加热管(8)与发动机出水管连接,给大瓶内的碳酸氢铵加热使其热解产生氨气、二氧化碳和水,热解后产生的气体经SCR控制器内的隔膜泵经过单向阀抽到小瓶内,在小瓶内存储起来,小瓶是耐高压的钢瓶,单向阀可以保持小瓶内的压力,小瓶瓶体上有加热器,小瓶内高压的气体经氨气传感器、减压阀和流量阀,在ECU的控制下按照标定的程序以合适的剂量通过氨气喷管和氨气喷嘴喷入发动机排气管内,整个管路中都是气态的氨气、二氧化碳和水蒸气的混合物,喷入排气管内的混合物质经发动机排气的高温加热瞬间释放出气态的氨气,氨气将NOx还原成无害的氮气和水,碳酸氢铵在30度左右就可以分解,不会发生结晶的问题,隔膜泵持续将大瓶内的气体抽走,让大瓶始终处于负压状态,碳酸氢铵始终处于干料状态,在干法制氨系统中,两个大瓶互为备份。/n

【技术特征摘要】
1.一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统,为干法制氨系统,其特征是SCR碳酸氢铵喷射系统由两个大瓶(包含大瓶I和大瓶II)、一个小瓶、SCR控制器和发动机ECU组成,大瓶是可以承受高压的钢瓶,内部装填了固态的碳酸氢铵无水干料,大瓶内部有加热管(8)与发动机出水管连接,给大瓶内的碳酸氢铵加热使其热解产生氨气、二氧化碳和水,热解后产生的气体经SCR控制器内的隔膜泵经过单向阀抽到小瓶内,在小瓶内存储起来,小瓶是耐高压的钢瓶,单向阀可以保持小瓶内的压力,小瓶瓶体上有加热器,小瓶内高压的气体经氨气传感器、减压阀和流量阀,在ECU的控制下按照标定的程序以合适的剂量通过氨气喷管和氨气喷嘴喷入发动机排气管内,整个管路中都是气态的氨气、二氧化碳和水蒸气的混合物,喷入排气管内的混合物质经发动机排气的高温加热瞬间释放出气态的氨气,氨气将NOx还原成无害的氮气和水,碳酸氢铵在30度左右就可以分解,不会发生结晶的问题,隔膜泵持续将大瓶内的气体抽走,让大瓶始终处于负压状态,碳酸氢铵始终处于干料状态,在干法制氨系统中,两个大瓶互为备份。


2.如权利要求1所述的一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统,其特征是湿法制氨系统,由两个大瓶(包含大瓶I和大瓶II)、一个小瓶、SCR控制器和发动机ECU组成,SCR控制器内少了隔膜泵,发动机的热水给大瓶加热使碳酸氢铵热解产生氨气、二氧化碳和水,大瓶内压力升高,部分水蒸气被碳酸氢铵吸收,大瓶内的碳酸氢铵逐渐变湿,大瓶压力高于小瓶压力,大瓶内的气体逐渐被压缩进小瓶内,发动机ECU控制流量阀将适量的气体释放,通过氨气喷管和氨气喷嘴喷入到发动机排气管内,氨气将NOx还原成无害的氮气和水,在湿法制氨系统中,两个大瓶互为备份。


3.如权利要求1所述的一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统,其特征是SCR碳酸氢铵喷射系统的原理,发动机排气管中的SCR载体前布置了上游温度传感器和氨气喷嘴,SCR载体之后布置了氮氧化物传感器和下游温度传感器,SCR控制器内有氨气传感器检测氨气的浓度,大瓶I有压力传感器I,大瓶II有压力传感器II,小瓶上有压力传感器III,发动机ECU采集这些传感器的信号,通过ECU输出端发出指令给电磁阀、隔膜泵、加热器和流量阀,针对尾气中NOx的含量多少,喷入最合适剂量的氨气,在整个SCR碳酸氢铵喷射系统中,随着碳酸氢铵消耗量的增加以及环境温度的变化,大瓶和小瓶内的物质比例也在不断变化,必须测定氨气的浓度,换算成合适的喷射剂量喷入到排气管中,最大限度地去除尾气中的NOx,在尾气中查到有NOx就要增加氨气喷射量,直到NOx的含量低于标准为止。


4.如权利要求1所述的一种柴油机尾气后处理SCR碳酸氢铵喷射系统,其特征是大瓶结构由大瓶体(1)、大瓶嘴(2)、大瓶盖(3)、加热管(8)、压力传感器(13)、加料盖(9)、泄压阀(10)、抽真空接头(17)组成,所有材料都要具备耐氨气、氨水腐蚀的能力,大瓶体(1)是密闭中空的罐体,上部与大瓶嘴(2)焊接在一起,大瓶嘴(2)中心有贯穿的螺纹孔,大瓶盖(3)通过螺纹与大瓶嘴(2)装配在一起,并通过密封垫密封,大瓶盖(3)上加工了进水道(4)、出水道(5)、气压通道(6)和氨气通道(7),加热管(8)为U形或螺旋形的弯管,中间密封不漏水,上部的两个端头分别插入进水道(4)、出水道(5)内并通过焊接密封连接,进水道(4)、出水道(5)的外部出口分别焊接了进水管接头(11)和出水管接头...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁天宇
申请(专利权)人:梁天宇
类型:发明
国别省市:江苏;32

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