專利名稱：用于還原廢氣中的氮氧化物的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及用于對廢氣中的氮氧化物進(jìn)行選擇性催化還原(SelectiveCatalytic Reduction, SCR)的設(shè)備,所述廢氣由燃燒過程、特別是車輛內(nèi)燃機(jī)中的空氣/燃料混合物的燃燒所產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
選擇性催化還原(SCR)是一種用于減少氮氧化物排放的化學(xué)過程，其中，將化學(xué)試齊IJ(典型地為含氮的還原劑，例如氨氣或尿素)添加到廢氣中，使其與廢氣中所含的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生分子態(tài)氮(N2)和水(H20)。在具有適當(dāng)?shù)拇呋瘎┑那闆r下，將所述化學(xué)試劑添加到廢氣中，所述催化劑能使氮氧化物的還原反應(yīng)發(fā)生在較低溫度(但一定高于250° C)，并且，與無催化劑時(shí)的自然還 原反應(yīng)相比，所述催化劑還能提高反應(yīng)的性能。在具有內(nèi)燃機(jī)的車輛中，還原劑通常為名為AdBlue的添加劑的形式。所述添加劑為穩(wěn)定的無色水狀液體，其中32. 5%為尿素，剩余為去離子水。其呈現(xiàn)出低毒性，無導(dǎo)致慢性病的風(fēng)險(xiǎn)，不易燃也不易爆，因此，可使用車輛上簡易罐對其進(jìn)行運(yùn)輸。所述添加劑通過補(bǔ)給線注入廢氣流中，該補(bǔ)給線直接流入排氣管中，位于SCR催化劑的上游并集成在內(nèi)燃機(jī)消音器中，所述SCR催化劑加速氮氧化物的還原。廢氣流在催化劑入口出進(jìn)入循環(huán)，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后迅速加熱催化劑，直到達(dá)到引發(fā)氮氧化物還原反應(yīng)所必須的相對高溫(約250° C)。當(dāng)液體添加劑進(jìn)入排氣管時(shí)，排氣管中的尿素分解為氨氣和二氮氧化物。氨氣為將NOx還原為分子態(tài)氮和水的試劑。所述添加劑的補(bǔ)給線包括貯存罐和泵，所述泵用于抽出罐內(nèi)的添加劑，將其傳輸至定量給料閥，該定量給料閥按給料定量將所述添加劑注入排氣管中。沿補(bǔ)給線還設(shè)置有過濾器，其通常位于所述泵的上游，用于過濾液體添加劑。所述過濾器包括外殼，該外殼具有添加劑用的入口和出口，該外殼包裹著所述添加劑流經(jīng)的濾芯，所述濾芯攔截添加劑中的雜質(zhì)。所述濾芯通常為具有褶形表面的薄膜，其形狀為星形，由基于纖維素的材料制成。然而，所述基于纖維素的材料在被水或水溶液淋濕后會(huì)軟化并迅速腐化，因此在過濾SCR處理所使用的添加劑方面其效率低，耐用性差。特別地，由這種材料制成的星形薄膜會(huì)迅速變形，喪失其褶形設(shè)置，并呈現(xiàn)出不確定形狀，而這極大地限制了可用過濾面積。為克服這一缺陷，常常用一些物質(zhì)來處理所述過濾薄膜的纖維素材料，以提高其與添加劑的兼容性，即，在使用特定添加劑時(shí)，所述物質(zhì)能增加所述過濾薄膜的耐性和穩(wěn)定性。然而，由于尿素和水溶液是腐蝕性的，盡管經(jīng)上述物質(zhì)處理，仍無法保證所述基于纖維素材料的過濾薄膜的穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的是，提供一種簡單合理且不昂貴的方案來克服所述缺陷。本發(fā)明目的是通過獨(dú)立權(quán)利要求所描述的特征來實(shí)現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的優(yōu)選和/或特別優(yōu)選的方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明特別提供了一種用于處理內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的廢氣的設(shè)備，該設(shè)備包括用于廢氣的管道，添加劑的補(bǔ)給線通向所述管道內(nèi)，所述添加劑使廢氣所含的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，所述設(shè)備還包括至少一個(gè)濾芯，其由聚合物材料制成，用于過濾所述添加劑。所述聚合物材料能很好地兼容水和SCR處理中使用的尿素添加劑，且不會(huì)顯著地受添加劑的腐蝕性影響；因此，與當(dāng)前本類型專利申請中使用的過濾器相比，所述濾芯更耐用，更穩(wěn)定?！?yōu)選地，所述過濾膜由聚丙烯制成，而聚丙烯是具有上述與添加劑最兼容的特性的可用聚合物之一。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，所述濾芯為深層過濾膜，其確保了高過濾效率，還表現(xiàn)出強(qiáng)積累能力，而這確保了更長的使用壽命。所述濾芯也可以是具有褶形表面的表面過濾膜，可具有星形形狀。所述濾芯可由聚合物纖維通過熔噴工藝制成。


本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將通過以下說明呈現(xiàn)出來，在說明書中結(jié)合附圖闡述了非限制性實(shí)施例，其中
圖I展示了根據(jù)本發(fā)明的用于處理車輛內(nèi)燃機(jī)廢氣的設(shè)備；
圖2為沿過濾器豎直面的剖視圖，該過濾器用于添加劑，并安裝在圖I的設(shè)備中。
具體實(shí)施例方式圖I展示了用于處理內(nèi)燃機(jī)2所排放廢氣的設(shè)備I，所述內(nèi)燃機(jī)2可以是但不限于柴油機(jī)，其安裝在車輛上，例如汽車、卡車、公共汽車或類似車輛。所述設(shè)備I用于使廢氣接受選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction,SRC)處理，在處理過程中廢氣中所含的氮氧化物(NOx)經(jīng)過化學(xué)還原反應(yīng)，生成分子態(tài)氮和水。所述設(shè)備I包括用于廢氣的管道3，在本實(shí)施例中其為連接發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣歧管與消音器的排氣管，所述設(shè)備還包括用于添加劑的補(bǔ)給線4，所述添加劑使廢氣中所含的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)。所述添加劑為還原劑，一般為含氮液體的形式，其中約32. 5%的成分為尿素，其余為去離子水，該添加劑名為AdBlue。所述補(bǔ)給線4包括罐40和泵41，所述泵41吸起罐40內(nèi)的添加劑，并將其送入定量給料閥42，該定量給料閥將所述添加劑按劑量注入廢氣管道3內(nèi)。特別地，所述定量給料閥42在催化劑30的上游向廢氣流中注入添加劑，所述催化劑30集成在消音器內(nèi)，其中具有能加速氮氧化物還原的催化物質(zhì)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)2啟動(dòng)后，廢氣流迅速加熱催化劑30，直到達(dá)到要引發(fā)氮氧化物的還原反應(yīng)所必須的較高溫度(約250° C)。這這種條件下，當(dāng)添加劑進(jìn)入排氣管3中時(shí)，添加劑中溶解的尿素分解為氨氣和二氮氧化物。由于高溫以及催化劑30，所述氨氣還原NOx，產(chǎn)生分子態(tài)氮和水，這些物質(zhì)接著通過消音器排入大氣中。為正確地進(jìn)行還原反應(yīng)，必須基于廢氣的溫度以及廢氣中所含NOx的比例、以校準(zhǔn)后的量注入添加劑。該校準(zhǔn)由電動(dòng)控制單元9自動(dòng)控制,所述電動(dòng)控制單元9控制所述泵41和定量給料閥42的操作，響應(yīng)來自溫度感應(yīng)器90和廢氣感應(yīng)器91的信號，所述溫度感應(yīng)器90和廢氣感應(yīng)器91安裝在排氣管3上，優(yōu)選地位于催化劑30的下游。補(bǔ)給線4進(jìn)一步包括用于過濾所述添加劑的過濾器5，該過濾器5優(yōu)選地位于所述罐40與所述泵41之間。
如圖2所示，所述過濾器5包括外殼50，該外殼50優(yōu)選地由聚合物材料制成，其內(nèi)部容積由芯筒6分為兩個(gè)不同腔，其中第一腔7與輸入管51連通，該輸入管51用于要過濾的添加劑，第二腔8與輸出管52相連,該輸出管52用于已過濾的添加劑。特別地，所述外殼50包括圓柱形杯狀底部容器53，該底部容器53的口由可開式上蓋54閉合，輸入管51和輸出管52分別固定安裝在靠近所述上蓋54的中央和邊緣位置。所述芯筒6包括位于兩個(gè)同軸支撐板之間的中央圓柱形籠60，其中底部板61完全封閉，上部板62具有位于中央的中空套管63，該套管63通過置入密封圈64可移除式插入在輸入管51的內(nèi)部。所述中央籠60與所述支撐板61和62都由聚合物材料制成,優(yōu)選地為與外殼50相同類型的材料。在所述中央籠60內(nèi)同軸地插有近似圓柱形的濾芯65，該濾芯65固定在所述芯筒6的支撐板61和62之間。所述添加劑流從所述第一腔7流向所述第二腔8，以截獲添加劑中含有的任何雜質(zhì)。所述濾芯65由聚合物材料制成，優(yōu)選地為能與要過濾的添加劑良好適配的聚丙烯，即，當(dāng)添加劑流經(jīng)并浸濕該材料時(shí)，其不會(huì)受到腐蝕、破壞或變得過軟。這樣，所述濾芯65比現(xiàn)有技術(shù)中這種類型的申請中使用的濾芯具有更長的壽命，且效率更好，穩(wěn)定性更好。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，所述濾芯65由與所述外殼50、中央籠60以及支撐板61和62相同的聚合物材料制成。這樣，盡管所述濾芯65、外殼50的其它部件以及芯筒6需要的加工工藝各有不同，其仍具有降低原材料的供應(yīng)成本和對過濾器5廢棄處置的成本的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鲞^濾器5可通過對聚合物材料已規(guī)定的簡單處理來整個(gè)進(jìn)行廢棄處置，無需拆卸或廢物分類。特別地，所述濾芯65可由聚合物纖維無紡布制成，可通過例如熔噴加工制成。在以上闡述的實(shí)施例中，所述濾芯65為深層過濾膜，該深層過濾膜處確保良好的過濾效果外，還使雜質(zhì)在浸透前便大量積聚，從而顯著地延長了所述過濾器5的使用壽命。盡管如此，本發(fā)明并不排除這種可能性所述濾芯65為薄型褶形表面膜的形式，其纏繞在中央軸上，以形成星形。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員能在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的范圍下，引入與上述設(shè)備I的技術(shù)本質(zhì)相同的大量修正例。
權(quán)利要求
1.一種用于處理燃燒過程產(chǎn)生的廢氣的設(shè)備，該設(shè)備包括用于廢氣的管道(3)，添加劑的補(bǔ)給線(4)通向所述管道(3)內(nèi)，所述添加劑使廢氣所含的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，所述設(shè)備還包括用于過濾所述添加劑的濾芯(65)，其特征在于，所述濾芯(65)由聚合物材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述濾芯(65)由聚丙烯制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述濾芯(65)為深層過濾膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述濾芯(65)為褶膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述濾芯(65)通過熔噴工藝制得。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述濾芯(65)包含在由聚合物材料制成的殼體(50)內(nèi)，該殼體(50)具有用于要過濾的添加劑的至少一個(gè)入口(51)和一個(gè)出口(52),所述濾芯(65)由與所述殼體(50)相同的聚合物材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述濾芯(65)受到由聚合物材料制成的支撐裝置(60，61，62)的限制，所述濾芯(65)借助所述支撐裝置(60，61，62)安裝在殼體內(nèi)，該殼體具有用于要過濾的添加劑的至少一個(gè)入口(51)和一個(gè)出口(52)，所述濾芯(65)由與所述支撐裝置(60，61，62)相同的聚合物材料制成。
8.由聚合物材料制成的濾芯(65)的用途，所述濾芯用于過濾添加劑，所述添加劑操作設(shè)備內(nèi)氮氧化物的還原反應(yīng)，所述設(shè)備用于處理內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的廢氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾芯的用途，其特征在于所述濾芯(65)由聚丙烯制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾芯的用途，其特征在于所述濾芯(65)為深層過濾膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾芯的用途，其特征在于所述濾芯(65)為褶膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾芯的用途，其特征在于所述濾芯(65)通過熔噴工藝制得。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾芯的用途，其特征在于所述濾芯(65)容納在由聚合物材料制成的殼體(50)內(nèi)，該殼體(50)具有用于要過濾的添加劑的至少一個(gè)入口(51)和一個(gè)出口( 52 )，所述濾芯(65 )由與所述殼體(50 )相同的聚合物材料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濾芯的用途，其特征在于所述濾芯(65)受到由聚合物材料制成的支撐裝置(60，61，62)的限制，所述濾芯(65)借助所述支撐裝置(60，61，62)安裝在殼體內(nèi)，該殼體具有用于要過濾的添加劑的至少一個(gè)入口(51)和一個(gè)出口(52)，所述濾芯(65)由與所述支撐裝置(60，61，62)相同的聚合物材料制成。
全文摘要
一種用于處理內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的廢氣的設(shè)備，該設(shè)備包括用于廢氣的管道(3)，添加劑的補(bǔ)給線(4)通向所述管道(3)內(nèi)，所述添加劑使廢氣所含的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，所述設(shè)備還包括用于過濾所述添加劑的濾芯(65)，其特征在于，所述濾芯(65)由聚合物材料制成。
文檔編號B01D53/56GK102935331SQ20111023269
公開日2013年2月20日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者喬治歐·吉倫迪 申請人:上海索菲瑪汽車濾清器有限公司