一种氨制造技术

本发明专利技术涉及一种氨

【技术实现步骤摘要】
一种氨/氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统及方法


[0001]本专利技术属于内燃机
，涉及一种氨
/
氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统及方法
。

技术介绍

[0002]低碳或零碳燃料作为内燃机替代燃料是一条可行的道路
。
氨
(NH3)
作为一种零碳燃料，因为其富含氢元素
(
氢含量
17.75
％
wt)
且液态氨具有较高的能量密度
(11.5mJ/L)
，成为了潜在的替代燃料
。
当前采用氨气和氢气
(H2)
共同作为燃料输入内燃机中进行燃烧，是一种较为普遍的做法
。
[0003]由于氨分子中包含氮原子，因此在燃烧过程中生成燃料型氮氧化物
(NO
x
)。
这种氮氧化物是无法避免的
。
虽然燃烧过程中不产生含碳污染物，但是较高浓度的氮氧化物排放依然需要得到重视
。
目前，对于氮氧化物的处理在不同的车辆上采用的手段并不相同
。
在乘用车上一般采用三效催化器，在商用车中则采用
Urea
‑
SCR
催化器
。
这些处理手段主要还是针对诸如汽油
、
柴油等传统含碳燃料
。
对于氨
/
氢燃料而言，燃烧温度较低，氮氧化物的排放浓度更高的问题，若直接采用目前的催化剂，会导致处理效率低下，处理不完全等问题
。
[0004]根据最新研究表明，氨
/
氢燃料内燃机在运行过程中，会生成较高浓度的一氧化二氮
(N2O)
，该产物在传统燃料发动机中并不产生
。
一氧化二氮是一种温室效应极强的气体，其温室效应是二氧化碳
(CO2)
的
298
倍
。
因此，在氨
/
氢燃料发动机中，控制一氧化二氮的排放是极其重要的
。
[0005]与传统燃料内燃机后处理系统相比，氨
/
氢内燃机后处理系统的工作特性
、
温度区间
、
还原剂的选择性都有很大差异，开发针对氮氧化物
、
一氧化二氮和氨气的专门后处理系统非常有必要
。
[0006]氨
/
氨氢发动机的排放与传统汽油机或者柴油机的排放有很大的不同，排放物中基本不含碳氢化合物
(HC)、
一氧化碳
(CO)
和二氧化碳等这种含碳的排放物，但是氮氧化物排放会比汽柴油机的浓度大，而且一氧化二氮的排放在汽柴油机里面是基本没有的，氨
/
氨氢发动机排放中浓度是比较大的
。
[0007]专利
CN115111031A
公开了一种基于氨氢燃料动力系统的污染物排放处理系统，通过发动机缸内离子电流传感器和缸外多个传感器
(
第一氮氧化物传感器
、
第一温度传感器
、
第一氨气传感器
、
第二氮氧化物传感器
、
第二温度传感器以及第二氨气传感器
)
对污染物
‑
氮氧化物进行精确计量，通过氨气喷射系统对后处理装置进行精准的化学反应控制，以达到排放污染物高效还原的目的；通过缸内外各传感器对进入氨裂解器的氨气量进行控制，以达到缸内最优燃烧，从源头改善排气中污染物成分；通过电加热催化转化器模块和氨气氧化催化器模块，在冷启动阶段提高了排气温度，可有效解决氨燃烧冷启动高氨高氮氧化物排放的问题
。
该专利采用选择性催化还原器
(SCR)、
氨氧化催化器
(ASC)
和电加热催化转化器
(EHC)
，其中选择性催化还原器是用来处理氮氧化物的，氨氧化催化器是用来处理氨气的，但是该结构中不包含专门的一氧化二氮处理催化器，系统结构复杂，后处理系统控制及
结构复杂，处理效率不高
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的至少一种缺陷而提供一种氨
/
氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统及方法，本专利技术通过多个氨气
/
氮氧化物传感器对发动机燃烧污染物进行精确计量，并通过氨气喷射器和氨气传感器对三效合一催化器进行精准的氨气
、
氮氧化物和一氧化二氮化学反应控制，以达到排放污染物高效还原和低污染物排放的目的
。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]本专利技术的技术方案之一在于，提供一种氨
/
氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统，所述燃料在发动机缸体内进行燃烧，该燃烧废气排气中含有少量未燃氨气
(NH3)
以及一定量的氮氧化物
(NO
x
)
和一氧化二氮
(N2O)
，所述排气通过排气管流出进入后处理系统，所述排气管上设有催化装置，所述排气管内在催化装置前后设有检测装置，该检测装置连接控制器；
[0011]由于氨氢混合燃料中氨燃料燃烧产生的排气温度比较低，所述氨
/
氨氢内燃机燃烧产物中存在一定量的氨气，所述催化装置包括三效合一
(DeNH3、DeNO
x
和
DeN2O)
催化器，对排气中的氨气
、
氮氧化物和一氧化二氮进行分解；
[0012]所述三效合一催化器前的排气管内设有氨气喷射器，该氨气喷射器连接氨气罐，该氨气罐连接控制器，所述控制器实时控制氨气罐，为后处理系统提供催化还原剂，并通过三效合一催化器后的氨气传感器进行反馈调节，保证三效合一催化器中氨气
、
氮氧化物和一氧化二氮能够充分反应；
[0013]所述三效合一催化器前后的排气管内分别设有检测装置，该检测装置包括氨气传感器，分别检测三效合一催化器前后排气的氨气浓度，并将信号传递给控制器
。
[0014]作为优选的技术方案，所述三效合一催化器内的催化剂包括分层涂覆或分段涂覆的氨氧化分解催化剂和氮氧化物选择催化剂，所述氨氧化分解催化剂包括贵金属合金或贵金属氧化物，所述贵金属合金包括银铜合金，所述贵金属氧化物包括铂
、
钯或铑氧化物，所述氮氧化物选择催化剂包括分子筛，该分子筛包括铜基
、
铁基或锰基分子筛，在气体通过催化剂时，吸收氨对氮氧化物进行还原，同时将多余的氨通过氨氧化催化剂进行氧化，达到同时处理的效果，一氧化二氮排放，通过三效合一催化器这种复合型催化器时，贵金属相关催化剂对其产生分解作用，另外氮氧化物选择催化剂中采用的诸如铁基分子筛也对其有分解的效果
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氨
/
氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统，其特征在于，所述燃料在发动机
(7)
缸体内进行燃烧，该燃烧废气排气中含有氨气以及氮氧化物和一氧化二氮，所述排气通过排气管流出进入后处理系统，所述排气管上设有催化装置，所述排气管内在催化装置前后设有检测装置，该检测装置连接控制器
(6)
；所述催化装置包括三效合一催化器
(9)
，对排气中的氨气
、
氮氧化物和一氧化二氮进行分解；所述三效合一催化器
(9)
前的排气管内设有氨气喷射器
(2)
，该氨气喷射器
(2)
连接氨气罐
(8)
，该氨气罐
(8)
连接控制器
(6)
；所述三效合一催化器
(9)
前后的排气管内分别设有检测装置，该检测装置包括氨气传感器
(3)。2.
根据权利要求1所述的一种氨
/
氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统，其特征在于，所述排气管上设有两段催化装置，其中前段催化装置包括三效合一催化器
(9)
，后段催化装置包括氨氧化催化器
(11)。3.
根据权利要求2所述的一种氨
/
氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统，其特征在于，所述前段催化装置前的排气管内设有检测装置，该检测装置包括氮氧化物传感器
(5)
和温度传感器
(4)。4.
根据权利要求2所述的一种氨
/
氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统，其特征在于，所述前段和后段催化装置后的排气管内分别设有检测装置，该检测装置包括温度传感器
(4)。5.
根据权利要求2所述的一种氨
/
氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统，其特征在于，所述前段催化装置包括加热器
(10)
，该加热器
(10)
设于三效合一催化器
(9)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：商权波，邓俊，冀蒙，李理光，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：