选择性催化还原系统技术方案

本发明专利技术涉及一种选择性催化还原(SCR)系统，其中还原剂的加入是由控制部所管理并且利用位于催化部上游的喷射部将还原剂喷射入一种气体中。在本发明专利技术的一些实施方式中，所述喷射部包括多个喷射喷嘴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种排气处理系统，特别是涉及一种包括隔音装置的选择性催化还原(SCR)系统。本专利技术的主要重点是用于较大柴油发动机(例如功率大于750KW)的选择性催化还原。
技术介绍
为了满足未来的排放标准，NOx, SOx和颗粒物(PM)的排放是较大柴油发动机使用者的主要关注点。柴油车辆和船舶与汽油车辆和船舶相比具有显著的优点，包括发动机的效率更高、燃料经济性更高、以及HC、CO和CO2的排放更低。例如，柴油车辆可能具有比目前的汽油车辆高40%的燃料经济性以及低20%的CO2排放。由于排气中的氧气含量高，因而在柴油车辆或船舶中对NOx或控制并非不重要的任务。这种高氧燃料系统通常称之为稀燃系统。在这种稀燃系统中，由于排气中的O2浓度高因而对NOx的控制更加困难，使得常规的三效催化剂变得无效。用于在稀燃环境中还原NOx的有效技术包括选择性催化还原(SCR)，其中通过主动喷射还原剂到催化剂上而连续地去除NOx ；以及稀燃NOx捕集器(LNT)，该捕集器中有在稀燃条件下吸收NOx的材料并且必须定期地进行再生。采用基于氨的还原剂(例如尿素水溶液)的技术在以最小的燃料经济性损失实现高NOxR化中已显示其潜力。使用氨作为还原剂的选择性催化还原(SCR)已广泛用于固定源NOx控制。在高O2环境中氨与NOx反应的高选择性使得人们对于把选择性催化还原应用于柴油车辆产生了兴趣。与氨相比，尿素水溶液在车辆上的使用要简便得多。发现选择性催化还原(SCR)技术是符合未来排放标准的最有效方法之一。这项基本技术是众所周知的并且应用于载重汽车和客车的用途(例如发动机功率< 750KW)。但是，由于空间要求、由催化剂产生的额外背压导致的燃料经济性损失以及传统选择性催化还原系统的效率问题等原因，仅有少量安装安装于较大柴油发动机装置(通常发动机功率> 750KW)中。另外，催化元件在已知的系统中是排气系统的单独部件，并且该催化元件通常是放置在对排气系统进行隔音的消声器的上游。因此，当把催化元件设置在排气系统中时排气系统占据的空间增大。此外，将选择性催化还原系统包括在排气系统中也需要占据空间，并且选择性催化还原系统经常需要在管道内设置一些混合装置用以确保还原剂与排气之间的混合。还应考虑的又一个问题是用于使导入排气中的液体还原剂雾化(或者类似的微滴形成)的压缩空气的量。从燃料消耗方面来看，消声器、选择性催化还原系统、混合装置和压缩空气的使用都意味着对发动机的功率消耗并且该已知系统的后果是消声器和选择性催化还原系统、混合装置的引入以及压缩空气的使用导致更高的燃料消耗以及排气系统所占据的空间更大。一种用于选择性催化还原的高度紧凑的改进系统将会是有利的，特别是一种更高效率和/或可靠的还原剂定量给料和利用将会是有利的。专利技术目的本专利技术的一个目的是提供一种的改进方法，在选择性催化还原系统中对还原剂进行定量给料同时具有非常高效率混合的高效系统。本专利技术的另一个目的是制造一种可以用作并代替传统消声器且无需额外空间或产生额外背压的非常紧凑的选择性催化还原系统。
技术实现思路
因此，在本专利技术的第一方面中意图通过提供一种选择性催化还原系统而达到上述目的和若干其他目的；该选择性催化还原系统包括待催化还原气体的进口 ；管理与待催化还原气体混合的还原剂的量的控制部；测定由控制部所管理的还原剂量的定量给料器部； 将还原剂喷射入待催化还原气体中的喷射部；将待催化还原气体还原成经还原气体的催化部；经还原气体的出口。在本文的上下文中术语“部”被用来指示本专利技术的特征。术语“部”是以对于本领域技术人员一般所了解的含义而使用，优选地表示是机械实体或电气实体或者该实体的一部分的元件、部分、区域等。注意到喷射部通常是以无空气的方式而喷射还原剂，在此方式中以液体形式喷射液体状态的还原剂并且在无雾化流体(例如压缩空气)协助下实施雾化或微滴形成。通常，通过形成喷出物而实施雾化，喷出物相互撞击而形成微滴。此外，本文中所公开专利技术的重点是NOx的去除。然而，注意到通过使用合适的催化齐U，本专利技术也可实现对其他物质(例如sox)的去除。本专利技术的一个优点是可把催化部设计成起消声器的作用。在本专利技术的一个优选实施方式中，喷射部包括多个喷射喷嘴。优选地，这些喷射喷嘴适合于在无需压缩空气促进雾化的情况下使还原剂雾化。有利的是，具有在将还原剂喷射入待催化还原气体中时提供均匀喷射的一系列喷射喷嘴。在本专利技术的另一个优选实施方式中，多个喷射喷嘴中的各喷嘴对还原剂的喷射是由控制部单独地控制。在本专利技术的一些实施方式，可能有利的是在经过一系列喷射喷嘴喷射还原剂时分别由各喷嘴对喷射进行控制。在本专利技术的优选实施方式中，以均等分配各喷嘴使用的方式，利用多个喷射喷嘴来控制喷射。这将确保把各喷嘴的磨损保持在最低程度。在许多实际的实施方式中，排气系统包括在管道中的一些转向和弯曲，这导致排气在管道中的速度分布发生偏态。在其他情况下，发动机自身也可引入这种偏态的速度分布。因此，在例如排气系统的管道的截面中将存在质量流量的差异。如果不通过使流量中的被喷射的还原剂量匹配而使此偏态匹配，那么将需要在喷射的下游形成强混合以提供还原剂在排气中的均匀分布。使用多个单独喷嘴的一个重要优点是可以使还原剂的导入以及分布与排气系统中的偏移的速度分布相匹配。因此，本专利技术提出了使还原剂的量与排气流中的偏态相匹配。在一些实施方式中，通过使用多个喷射喷嘴(例如可以分布在排气系统中的不同位置的喷射喷嘴)而实现此目的。因此，在本专利技术的优选实施方式中，优选地在无需会产生额外背压而导致燃料经济性损失的静态混合器和/或空气处理单元的情况下，通过控制多个喷射喷嘴的喷射，而使还原剂与待催化还原气体之间的混合最大化。通过对若干喷嘴的喷射的控制，可以提供还原剂与气体之间更好的混合，从而提高选择性催化还原系统的效率。在本专利技术的优选实施方式中，催化部适合于对来自发动机(连接到选择性催化还原部)的排气进行隔音。优选地，利用其间留有空隙的串联布置的催化元件来实现隔音。 因此，当气体流经催化部时气体被压缩并膨胀多次，因此催化部的作用类似于所谓的“扩张室式消声器”。通过利用催化部来提供隔音可消除对传统消声器的需要，本专利技术的优选实施方式可有利地不包括单独的隔音元件。另外，当催化部也起到消声器的作用时，比需要消声器的传统装置的背压更小。这意味着在这种选择性催化还原装置中没有燃料损失。在本专利技术的优选实施方式中，催化部包括用于去除烟灰堆积的吹灰部。这种吹灰部有利地与催化剂元件之间的空隙相一致。在本专利技术的优选实施方式中，传感装置测定待催化还原气体中的待还原物的含量。在本专利技术的优选实施方式中，控制部利用来自传感装置的信息来管理喷射入待催化还原气体中的还原剂的量。在本专利技术的优选实施方式中，在待还原物离开选择性催化还原系统之前传感装置测定待还原物的含量。在本专利技术的优选实施方式中，将来自传感装置的在待还原物离开所述系统之前所测定的待还原物含量的信息反馈至控制部。在本专利技术的其他优选实施方式中，喷射入待催化还原气体中的还原剂的量是从“尿素定量给料图”中取得，例如与存储在控制部中的定量给料量表在一起的发电机负荷。这意味着可以省略测定待还原物含量的传感装置。对于给定的发动机负荷，可以通过改变还原剂的量并且检查本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.20 DK PA2009702171. 一种选择性催化还原的系统，包括 g.待催化还原的气体的入口； h.控制部，所述控制部管理用于与待催化还原的气体混合的还原剂的量； i.定量给料部，所述定量给料部量出由所述控制部管理的还原剂的量； j.喷射部，所述喷射部在催化部上游，用于将所述还原剂喷射入待催化还原的气体中； k.催化部，所述催化部将待催化还原的气体还原成经还原气体； 1.经还原气体的出口。2.根据权利要求I所述的系统，其中所述喷射部包括多个喷射喷嘴。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述喷射喷嘴适合于雾化所述还原剂，而无需促进雾化的压缩空气。4.根据权利要求2或3所述的选择性催化还原系统，其中多个喷射喷嘴中各喷射喷嘴对还原剂的喷射是由所述控制部单独地控制。5.根据权利要求4所述的选择性催化还原系统，其中以均等使用各喷射喷嘴的方式，对所述多个喷射喷嘴的喷射进行控制。6.根据权利要求4或5所述的选择性催化还原系统，其中以使还原剂与待催化还原的气体之间的混合最大化的方式，对所述多个喷射喷嘴的喷射进行控制。7.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原系统，其中所述催化部适合于对来自连接到所述选择性催化部的发动机的排气进行隔音。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述隔音是由催化剂元件(16)所提供的，催化剂元件(16)以串联的方式布置并且在各催化剂元件(16)之间留有空隙。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统不包括作为隔音...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯·E·詹森，安德斯·费驰·韦斯，安德烈亚斯·阿比让·盖姆博格，斯蒂恩·凯勒，斯诺瑞·克罗·彼贺，
申请(专利权)人：丹麦技术制造公司，
类型：发明
国别省市：