專利名稱：脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種應用于發(fā)電機或動態(tài)不斷電系統(tǒng)之脫硝級智能型全功能柴油引擎 廢氣處理系統(tǒng)，特別指應用于處理發(fā)電機或動態(tài)不斷電系統(tǒng)所排出的引擎廢氣之脫硝級智 能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)。
背景技術：
應用于發(fā)電機或動態(tài)不斷電系統(tǒng)之柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，是業(yè)界已知之 技術，通常以下列兩種方式處理廢氣(1)利用黑煙過濾器處理固態(tài)的微細碳粒子 (Particulate) (2)利用氧化型觸媒轉化器處理氣態(tài)的碳氫化合物(Hydrocarbons)及一 氧化碳(Carbon Monoxide) 0以下為習知柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)中國臺灣專利公告第 373688號揭露一種改良型排氣管，其是以一倒J形管接于排氣管來形成兩出口端，其中一 出口端連接一濾煙器以濾除粒狀污染物；中國臺灣專利公告第M251021號揭露一種附微波 之引擎排氣濾心，尤指一種可藉微波之輻射直接對積置于濾心通道內之微粒子(積碳)加 熱燃燒，使其提早觸媒或擔體之工作及反應之溫度時間，有效提高其起燃之溫度；中國臺灣 專利公告第M299775號揭露一種柴油引擎排氣凈化裝置，一過濾組件系橫設于所述本體內 部中段，可過濾由排氣管導入廢氣中之各種微粒，一磁控管系插設于所述本體之鏤空內部， 并可產生電磁波以振蕩燃燒附著于過濾組件表面之微粒，藉以達到排氣污染控制之功效; 中國臺灣專利公告第M313724號揭露一種凈煙器之后噴系統(tǒng)，可加裝于各種舊形柴油車 上，主要系由一柴油汽化裝置及一濾煙器所組成，其中，柴油汽化裝置主要是將柴油加以汽 化，而濾煙器主要在藉由自燃及過濾而濾除一氧化碳、碳氫化合物、微顆粒、黑煙及臭氣；中 國臺灣專利公告第577482號揭露一種排煙凈化改良裝置，將一升溫控制單元之加熱器，作 為觸媒轉化器因引擎排氣之溫度不足，加熱補償瞬間溫升之不足；以及中國臺灣專利公告 第M317493號揭露一種柴油引擎排煙改善污染后處理輔助加熱器結構，利用氣體導入排煙 管的同時，藉由壓力差將燃油抽出，經空氣霧化點火后，與引擎所排放之未完全燃燒之廢氣 再次燃燒所產生的熱能，將排煙凈化器濾芯所補捉之碳粒子加熱再次燃燒，提升凈化器的 除煙除臭除毒之功能。此外，關于處理毒性的氮氧化物(NOx)部份，業(yè)界已知之技術包含以選擇性觸 媒還原法(Selective Catalytic Recovery簡稱為SCR)，來處理氮氧化物(NOx)，當?shù)?氧化物(NOx)通過脫硝觸媒時，利用氨氣作為選擇性觸媒還原法所使用的還原劑，將氮 氧化物(NOx)轉化成氮氣和水。以下為習知處理毒性的氮氧化物的技術美國專利公告 號5，489，420揭露一種藉由于高溫下將還原劑添加至氮氧化物以移除氮氧化物的技術， 其中使用氨氣于950°C或更高的高溫下，將氮氧化物移除；美國專利公告號5，443，805與 5，536，482揭露一種藉由在900°C至1200°C下，將聚合物加入氨氣中來移除氮氧化物的方 法；中國臺灣專利公告第M271135號揭露一種選擇性觸媒還原脫硝系統(tǒng)，是利用還原法，以 注入氨氣(Ammonia NH3)當還原劑，當?shù)趸镆约鞍睔饬鹘浻|媒床，即將氮氧化物還原成 氮氣(N2)及水(H2O)；以及中國臺灣專利公告第I 248504號揭露一種加氨子系統(tǒng)，包括氨蒸氣源、設置于進口管道中之氨注入柵網、與于氨蒸氣源與氨注入柵網間，提供流體通道之 氨蒸氣管以及設置于氨蒸氣管中之節(jié)流閥，混合氨蒸氣之步驟還包括藉由加氨控制器調節(jié) 節(jié)流閥來控制加氨氣之速率。一般而言，黑煙過濾器之目的在過濾固態(tài)的微細碳粒子(Particulate)，通常使用 的是多孔性陶瓷濾材，其出入口兩端呈現(xiàn)蜂巢狀。因此當黑煙廢氣經由過濾器入口端進入 蜂巢式信道后，因信道出口端被封閉，而無法穿過，碳粒子(Particulate)被蜂巢式濾材所 捕捉，進而達到過濾黑煙廢氣之效果。雖然黑煙過濾器確實能夠達成特定功效，但事實上， 單獨以此類傳統(tǒng)過濾器處理引擎廢氣仍有許多缺點(1)黑煙過濾器只能過濾黑煙，而且 濾材必須經常停機再生清理，以免堵塞，所以無法配合引擎長時間運轉。(2)蜂巢壁流式陶 瓷濾芯有很高的壓降，因此所裝設的傳統(tǒng)型「黑煙過濾器」數(shù)量亦非常龐大，系統(tǒng)設置費用 約為使用氧化型觸媒轉化器的5至15倍，價格非常昂貴。氧化型觸媒轉化器(Diesel Oxidation Catalyst)的目的在處理氣態(tài)碳氫化合 物(Hydrocarbons)與一氧化碳(Carbon Monoxide)。利用氧化型觸媒披覆在陶瓷或金屬 母材表面，用來降低氣態(tài)的碳氫化合物(Hydrocarbons)與一氧化碳(Carbon Monoxide)燃 燒溫度后，再利用引擎排氣溫度，來將廢氣中的氣態(tài)碳氫化合物(Hydrocarbons)與一氧化 碳(Carbon Monoxide)轉化成水與二氧化碳。然而，單獨只以氧化型觸媒轉化器(Diesel Oxidation Catalyst)處理引擎廢氣亦有(1)無法處理引擎瞬間起動時所產生大量黑 煙。(2)無法處理低引擎負載運轉；低排氣溫度(< 250°C )時，所產生的氣態(tài)碳氫化合物 (Hydrocarbons)與一氧化碳(Carbon Monoxide)等缺點。有關以選擇性觸媒還原法(SCR)，來處理毒性的氮氧化物(NOx)部份，因業(yè)界已知 之柴油引擎廢氣處理技術并不成熟，且受限于變動的引擎負載與變動的氮氧化物(NOx)排 放濃度；尤其在引擎無載運轉時，極低的排氣溫度(低于250°C -300°C )時，選擇性觸媒還 原法將無法進行。選擇以氨氣(Ammonia NH3)當還原劑時，因氨氣屬于毒性化學物質，在排 氣溫度極低時，因無法與氮氧化物(NOx)充分有效的進行還原反應，氨氣有溢出(Ammonia Slip)的危險。雖然氨氣應用在選擇性觸媒還原法(SCR)進行脫硝(DeNOx)時，是一個非常良好 的還原劑，惟其蒸汽壓為7. 76atm，其沸點為-33.4°C，亦即在常溫、常壓下，以氣體方式呈 現(xiàn)，屬于強烈毒性、腐蝕性的化學氣體。在高溫下，會分解成為可燃性氫氣與毒性氣體，火 場中儲存氨氣的壓力容器，亦會產生破裂與爆炸的危害。因此，氨氣儲存于室內時，安全性 更是必須加以慎重的考慮?；谏鲜龇N種限制與氨氣儲存使用上，安全性的考慮，目前業(yè) 界已知之技術，針對發(fā)電機或動態(tài)不斷電系統(tǒng)所排出的柴油弓I擎廢氣中所含毒性氮氧化物 (NOx)的部份，尚無經濟、有效的處理技術。另外選擇性觸媒還原法(SCR)，使用氨氣作為還原劑，為業(yè)界已知之技術，基本上 分為「液態(tài)氨」及「尿素水溶液」兩大類。如下所述，無論是液態(tài)氨或尿素水溶液，在應用上 仍有諸多缺點與不便( 一 ) HM (Liquefied Ammonia) (NH3)液態(tài)氨不易儲存，須以8kg/cm2以上的壓力，將液態(tài)氨儲存在壓力容器內，使用時 再以汽化方式，先將液態(tài)氨汽化后，再將氨氣直接噴入選擇性觸媒還原法(SCR)脫硝設備 中，其缺點為須以壓力容器儲存液態(tài)氨，且儲存液態(tài)氨的壓力容器，放在室內的密閉空間，
5若氨氣發(fā)生泄漏時，氨氣會與空氣混合，有發(fā)生爆炸的危險。(二)尿素水溶液(Aqueous Urea Solution) (CONH2)2尿素在常溫、常壓下，呈現(xiàn)無色結晶固體形狀，可以溶于水。傳統(tǒng)作法是將尿素 水溶液中所含尿素濃度調整在32. 5%左右，作為選擇性觸媒還原法(SCR)處理氮氧化物 (NOx)的還原劑。當排氣溫度高于160°C時，噴入選擇性觸媒還原法SCR脫硝設備中的尿素 水溶液，會在高溫下先行分解成為氨氣與二氧化碳，其中氨氣再與氮氧化物(NOx)反應，將 其轉變?yōu)榈獨馀c水后，再排放至大氣。尿素的缺點包括⑴尿素水溶液須先行分解成為氨氣再進行脫硝反應(DeNOx)， 屬于間接式氨氣注入法，因此由尿素轉換為氨氣的反應速度與效率，比較難以控制；(2)在 注入噴嘴部份，經常會有固體雜質產生，造成堆積與噴嘴堵塞，進而影響噴嘴噴霧的效果； (3)在常溫環(huán)境下(35°C -60°C )，會有部份尿素水溶液分解成為氨氣與二氧化碳，容易造成 氨氣外泄的危害；(4)在低溫環(huán)境下(< -11°C )，尿素水溶液會產生凝結現(xiàn)象；以及(5)與 液態(tài)氨比較，須有相當約2. 5-3倍容積空間來儲存，并且脫硝的效果并無法與液態(tài)氨相比。綜上，相關習知技術不外乎單獨依賴黑煙過濾器來過濾固態(tài)的微細碳粒子 (Particulate)、或是單獨依賴氧化型觸媒轉化器(Diesel Oxidation Catalyst)來處理 氣態(tài)的碳氫化合物(Hydrocarbons)與一氧化碳(Carbon Monoxide)之混合物、或是以 黑煙過濾器披覆氧化型觸媒來同時處理固態(tài)的微細碳粒子(Particulate)及碳氫化合物 (Hydrocarbons)、一氧化碳(Carbon Monoxide)、或是依賴儲存于高壓壓力容器內的液態(tài) 氨、或是利用需要大容量儲存空間、及諸多處理技術限制的尿素水溶液，以選擇性觸媒還原 法(SCR)脫硝設備處理氮氧化物(NOx)。不論是使用黑煙過濾器(含觸媒披覆)、或是使用氧化型觸媒轉化器、或是使用 以液態(tài)氨或尿素水溶液為還原劑的選擇性觸媒還原法(SCR)脫硝設備，皆無法同時經濟、 安全、有效處理含有毒性的氮氧化物(NOx)、氣態(tài)的碳氫化合物(Hydrocarbons)、一氧化 碳(Carbon Monoxide)與固態(tài)的微細碳粒子(Partculate)之引擎廢氣。因此，實有必要 提供一種可自動偵測廢氣污染狀況，以彈性、經濟、有效地運用碳化硅除煙數(shù)組、固態(tài)無機 鹽類氨儲存器、選擇性還原觸媒數(shù)組及氧化型觸媒除臭數(shù)組，以不同于上述常見的引擎 廢氣處理習知技術，全面凈化所有引擎廢氣中的污染物質，包括毒性的氮氧化物(NOx)、 氣態(tài)的碳氫化合物(Hydrocarbons)、一氧化碳(Carbon Monoxide)與固態(tài)的微細碳粒子 (Particulate)，專門應用于發(fā)電機或動態(tài)不斷電系統(tǒng)之柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)。
發(fā)明內容
本發(fā)明之目的，在提供一種可克服前述習知技術缺點，應用于發(fā)電機或動態(tài)不斷 電系統(tǒng)，可自動偵測廢氣污染狀況，以彈性、經濟、有效地運用碳化硅除煙數(shù)組、固態(tài)無機鹽 類氨儲存器、選擇性還原觸媒數(shù)組及氧化型觸媒除臭數(shù)組之脫硝級智能型全功能柴油引擎 廢氣處理系統(tǒng)。本發(fā)明針對傳統(tǒng)黑煙過濾器及氧化型觸媒轉化器之缺點加以整合改良，并 以先進的氨氣儲存供應區(qū)結合選擇性還原觸媒數(shù)組(SCR)，以達全功能的最佳廢氣處理效 果。本發(fā)明所采用之氨氣儲存供應區(qū)包括固態(tài)無機鹽類氨儲存器、氨氣定量控制閥、氨氣 產生加熱器等，完全不同于傳統(tǒng)的液態(tài)氨與尿素水溶液氨氣儲存供應方式。處理后的引擎 廢氣，能夠符合2009年中國非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值(中國二階段)、2015年歐洲EURO 4環(huán)保四期、2011年美國Tier 4環(huán)保四期非公路柴油引擎排放標準與 2004年中國臺灣電力設施空氣污染物排放標準。本發(fā)明是關于一種包括一廢氣流動區(qū)之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理 系統(tǒng)，用來處理引擎所排出之引擎廢氣。所述廢氣流動區(qū)包括一用以供引擎廢氣導入廢氣 流動區(qū)之中間聯(lián)絡管、至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組、至少一選擇性還原觸媒數(shù)組、至少一碳 化硅除煙數(shù)組及一排氣主管。所述至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組與中間聯(lián)絡管直接或間接相 通，以處理來自中間聯(lián)絡管之碳氫化合物(Hydrocarbons)或一氧化碳(Carbon Monoxide) 廢氣。所述至少一選擇性還原觸媒數(shù)組與中間聯(lián)絡管直接或間接相通，以處理來自中間聯(lián) 絡管之氮氧化物(NOx)廢氣。所述至少一碳化硅除煙數(shù)組與中間聯(lián)絡管直接或間接相通， 以過濾來自中間聯(lián)絡管含有固態(tài)微細碳粒子的廢氣。所述排氣主管與所述碳化硅除煙數(shù)組 間接或直接相通，以將經由碳化硅除煙數(shù)組過濾后之廢氣排放至大氣。所述廢氣流動區(qū)界 定出第一廢氣處理路徑及一第二廢氣處理路徑。所述第一廢氣處理路徑及第二廢氣處理路 徑均延伸于所述中間聯(lián)絡管及所述排氣主管之間；且在所述第一廢氣處理路徑中，廢氣先 后通過所述中間聯(lián)絡管、所述至少一碳化硅除煙數(shù)組、所述至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組、所 述至少一選擇性還原觸媒數(shù)組，及所述排氣主管；而在所述第二廢氣處理路徑中，廢氣先后 通過所述中間聯(lián)絡管、所述至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組、所述至少一選擇性還原觸媒數(shù)組、 所述消音器及所述排氣主管。所述廢氣流動區(qū)可在其適當位置處藉一排氣偵測裝置偵測一 引擎廢氣數(shù)據(jù)，因此當所述引擎廢氣經由中間聯(lián)絡管進入所述脫硝級智能型全功能柴油引 擎氣處理系統(tǒng)后，所述脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)可利用一微電腦控制器 對所述引擎廢氣數(shù)據(jù)做出最佳判斷，以決定將引擎廢氣導引通過第一廢氣處理路徑或第二 廢氣處理路徑處理后，再排放至大氣。根據(jù)本發(fā)明，排氣偵測裝置設于所述等廢氣處理路徑中，以全方位地連續(xù)偵測引 擎所排出之廢氣排氣數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、流量、不透光率、碳氫化合物、一氧化碳、硫氧化 物、氮氧化物等。微電腦控制器再根據(jù)排氣數(shù)據(jù)判斷引擎廢氣污染程度，下達指令選擇適當 的廢氣處理路徑，以達最佳處理效果，使引擎廢氣的黑煙顆粒、碳氫化合物、氮氧化物及一 氧化碳，經過碳化硅除煙數(shù)組及氧化型觸媒除臭數(shù)組及選擇性還原觸媒數(shù)組處理。此外，本發(fā)明進一步建議所述碳化硅除煙數(shù)組采用自動再生之加熱型黑煙過濾 器，所述氧化型觸媒除臭數(shù)組采用低溫型觸媒轉化器，并以固態(tài)無機鹽類氨儲存器取代傳 統(tǒng)的液態(tài)氨、尿素水溶液等氨氣儲存供應方式。加熱型黑煙過濾器之優(yōu)點在于高效率處理 黑煙、且濾材可自動再生；而低溫觸媒轉化器之優(yōu)點在于購置成本低廉、零操作費用、可在 低排氣溫度下，處理碳氫化合物、一氧化碳及部份黑煙、引擎可以連續(xù)運轉，不須要停機。固 態(tài)無機鹽類氨儲存器，具有在常溫常壓下，能夠安全無害的儲存供應高純度氨氣(Ammonia NH3)以及只需要極小室內儲存空間的優(yōu)點。以上三種裝置經由本發(fā)明之系統(tǒng)整合后，可獲 得一不可預期之功效。
從隨后參考附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述內容中，將更明白本發(fā)明的上述目標 和優(yōu)點，其中圖1是本發(fā)明脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)采水平對稱配置結構之一實施例。圖2顯示圖1實施例之示意圖。圖3是本發(fā)明脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)采垂直對稱配置結構 之另一實施例。
具體實施例方式圖1所示為本發(fā)明之水平對稱配置結構之實施例，所述圖所示脫硝級智能型全功 能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1大致包括一由組件編號為10，20，30，40，50，60，70，80，150等 構件組成之廢氣流動區(qū)、一由組件編號為160，161，162等構件組成之氨氣儲存供應區(qū)、一 微電腦控制器100、及一連接于廢氣流動區(qū)、氨氣儲存供應區(qū)及微電腦控制器100之間之排 氣偵測裝置110。廢氣流動區(qū)如上所述，較佳包括一中間聯(lián)絡管10、至少一下集管20、至少一氧化 型觸媒除臭數(shù)組30、至少一中間集管40、至少一碳化硅除煙數(shù)組50、至少一上集管60、一排 氣主管70、一消音器80、及至少一選擇性還原觸媒數(shù)組150。中間聯(lián)絡管10具有一入口端IL，其連接至引擎排氣口以接納由引擎排出之未處 理廢氣。所述至少一下集管20使中間聯(lián)絡管10與所述至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組30、及 至少一選擇性還原觸媒數(shù)組150相連通。所述至少一中間集管40使中間聯(lián)絡管10與所述 至少一碳化硅除煙數(shù)組50相連通。藉此，中間聯(lián)絡管10可與所述至少一氧化型觸媒除臭 數(shù)組30、及至少一選擇性還原觸媒數(shù)組150或至少一碳化硅除煙數(shù)組50溝通。氧化型觸媒 除臭數(shù)組30、及至少一選擇性還原觸媒數(shù)組150與碳化硅除煙數(shù)組50之間可透過中間集管 40相互溝通。每個氧化型觸媒除臭數(shù)組30，較佳由至少一個低溫型觸媒轉化器所組成，在處理 引擎低負載、低排氣溫度所產生的一氧化碳及碳氫化合物之廢氣時，可得最理想之處理功 效。每個碳化硅除煙數(shù)組50，較佳由至少一個加熱型黑煙過濾器所組成，在高效率過濾黑 煙、且濾材可自動再生，可得最理想之處理功效。氨氣儲存供應區(qū)，較佳由至少一個固態(tài)無機鹽類氨儲存器160、至少一氨氣定量控 制閥161、至少一氨氣產生加熱器162所組成。氨氣儲存供應區(qū)在常溫常壓下，可以安全無 害的方式，將高純度的氨氣(Ammonia NH3)，釋放出并注入選擇性還原觸媒數(shù)組150中，藉此 在處理氮氧化物(NOx)，可最得理想之處理功效。每組氧化型觸媒除臭數(shù)組30較佳包括1至20個低溫型觸媒轉化器，而氨氣儲存 供應區(qū)，較佳包括1至20個固態(tài)無機鹽類氨儲存器160、1至20個氨氣定量控制閥161、以 及1至20個氨氣產生加熱器162。每組碳化硅除煙數(shù)組50、較佳包括1至20個加熱型黑 煙過濾器，而每組選擇性還原觸媒數(shù)組150、較佳包括1至20個脫硝觸媒轉化器(De NOx Catalyst) 0如圖1所示，在本較佳實施例中，構組脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理 系統(tǒng)1時，是以對稱方式分別配置氧化型觸媒除臭數(shù)組30、固態(tài)無機鹽類氨儲存器160、氨 氣定量控制閥161、氨氣產生加熱器162、選擇性還原觸媒數(shù)組150及碳化硅除煙數(shù)組50。至少一上集管60使至少一碳化硅除煙數(shù)組50與排氣主管70相連通，如此經由碳 化硅除煙數(shù)組50之處理過之凈化氣體可流通至排氣主管70。消音器80之一端透過中間聯(lián) 絡管10及中間集管40與所述至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150溝通，并可提供消音功能。尤特別的是，如圖2所示，廢氣流動區(qū)界定出一第一廢氣處理路徑A及一第二廢氣 處理路徑B，以處理不同污染程度之廢氣。所述第一廢氣處理路徑A及第二廢氣處理路徑B 均延伸于所述中間聯(lián)絡管10及所述排氣主管70之間。如圖1及圖2所示，第一廢氣處理 路徑A，通過至少一碳化硅除煙數(shù)組50、至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組30與至少一選擇性還 原觸媒數(shù)組150。所述第二廢氣處理路徑B則通過至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組30與至少一 選擇性還原觸媒數(shù)組150。當引擎廢氣自中間聯(lián)絡管10進入脫硝級智能型全功能柴油引擎 廢氣處理系統(tǒng)1后，微電腦控制器100可根據(jù)引擎廢氣污染程度，來選擇較佳之廢氣處理路 徑，即第一廢氣處理路徑A或第二廢氣處理路徑B，以進行最佳廢氣處理后，再排放至大氣。 經實驗證明，處理后的引擎廢氣，能夠符合2009年中國非道路移動機械用柴油機排氣污染 物排放限值(中國二階段)、2015年歐洲EUR04環(huán)保四期、2011年美國Tier 4環(huán)保四期非 公路柴油引擎排放標準與2004年中國臺灣電力設施空氣污染物排放標準。此外，脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1進一步包括一安裝于中間聯(lián) 絡管10及排氣主管70之間適當位置處之路徑選擇控制閥90。所述路徑選擇控制閥90受 所述微電腦控制器100控制，自動選擇第一廢氣處理路徑A或第二廢氣處理路徑B，以選擇 最佳方式來處理引擎廢氣。在脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1安排之第一廢氣處理路徑A中， 廢氣先后通過中間聯(lián)絡管10、下集管20、碳化硅除煙數(shù)組50、氧化型觸媒除臭數(shù)組30與選 擇性還原觸媒數(shù)組150、及排氣主管70。在第二廢氣處理路徑B中，廢氣先后通過所述中間 聯(lián)絡管10、氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150、消音器80、及排氣主管70。 碳化硅除煙數(shù)組50，較佳為至少一個加熱型黑煙過濾器。氧化型觸媒除臭數(shù)組30，較佳為 至少一個低溫型觸媒轉化器。選擇性還原觸媒數(shù)組150，較佳為至少一脫硝觸媒轉化器(De NOxCatalyst)。為達到最佳之廢氣處理效果，氨氣儲存供應區(qū)，較佳由至少一固態(tài)無機鹽類 氨儲存器160、至少一氨氣定量控制閥161及至少一氨氣產生加熱器162所組成。排氣偵測裝置110設于所述中間聯(lián)絡管10，以全方位地連續(xù)偵測進入第一廢氣處 理路徑、第二廢氣處理路徑前之引擎排氣數(shù)據(jù)，諸如溫度、壓力、流量、不透光率、碳氫化合 物、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等。茲就排氣偵測裝置110如何偵測廢氣排氣數(shù)據(jù)，提供給微電腦控制器100選擇適 當之廢氣處理路徑，例舉說明如后1.根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，當排氣偵測裝置110，測得排氣溫度超過250°C時， 脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦即先后通過 中間聯(lián)絡管10、氧化型觸媒除臭陣30、選擇性還原觸媒數(shù)組150、消音器80、及排氣主管70， 而后將廢氣排放至大氣。若排氣偵測裝置110，測得排氣溫度低于250°C時，脫硝級智能型 全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第一廢氣處理路徑A，亦即先后通過中間聯(lián)絡管10、 下集管20、碳化硅除煙數(shù)組50，氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150、及排氣 主管70，而后將處理后的廢氣排放至大氣。2.根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，當排氣偵測裝置110，測得排氣系統(tǒng)壓力超過引擎 最大容許排氣壓力(Maxima Engine Allowable Back Pressure)時，脫硝級智能型全功能 柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦即先后通過中間聯(lián)絡管10、氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150、消音器80、及排氣主管70，而后將處理后的廢 氣排放至大氣。當排氣偵測裝置110，測得排氣系統(tǒng)壓力低于引擎最大容許排氣壓力時，脫 硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第一廢氣處理路徑A，亦即先后通過中 間聯(lián)絡管10、下集管20、碳化硅除煙數(shù)組50，氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組 150、排氣主管70，而后將處理后的廢氣排放至大氣。3.根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，當排氣偵測裝置110，測得不透光率超過20%時，脫 硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第一廢氣處理路徑A，亦即先后通過中 間聯(lián)絡管10、下集管20、碳化硅除煙數(shù)組50，氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組 150、及排氣主管70，而后將處理后的廢氣排至大氣。而若排氣偵測裝置110，測得不透光率 低于20%時，脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦 即先后通過中間聯(lián)絡管10、氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150、消音器80、 及排氣主管70，而后將處理后的廢氣排至大氣。4.根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，當排氣偵測裝置110，測得碳氫化合物低于120ppm 時，脫硝級-智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦即先 后通過中間聯(lián)絡管10、氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150、消音器80、及排 氣主管70，而后將凈化后之廢氣排放至大氣。當排氣偵測裝置110，測得碳氫化合物超過 120ppm時，脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第一廢氣處理路徑A，亦即 先后通過中間聯(lián)絡管10、下集管20、碳化硅除煙數(shù)組50，氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還 原觸媒數(shù)組150、及排氣主管70，而后將凈化后之廢氣排放至大氣。5.根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，當排氣偵測裝置110，測得一氧化碳低于300ppm時， 脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦即先后通過 中間聯(lián)絡管10、氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150、消音器80、及排氣主管 70而后將凈化后之廢氣排放至大氣。當排氣偵測裝置110，測得一氧化碳超過300ppm時， 脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第一廢氣處理路徑A，亦即先后通過 中間聯(lián)絡管10、下集管20、碳化硅除煙數(shù)組50，氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù) 組150、及排氣管70，而后將凈化后之廢氣排放至大氣。6.根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，當排氣偵測裝置110，測得氮氧化物超過235ppm時， 脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第二廢氣處理路徑B，亦即先后通過 中間聯(lián)絡管10、氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150、消音器80、及排氣主管 70，而后將凈化后之廢氣排放至大氣。當排氣偵測裝置110，測得氮氧化物低于235ppm時， 脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1會選擇第一廢氣處理路徑A，亦即先后通過 中間聯(lián)絡管10、下集管20、碳化硅除煙數(shù)組50，氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù) 組150、排氣管70，而后將凈化后之廢氣排放至大氣。7.根據(jù)本發(fā)明之較佳實施例，當排氣偵測裝置110，測得氮氧化物超過235ppm時， 脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1，會起動氨氣產生加熱器162，將所述固態(tài)無 機鹽類氨儲存器160適當加熱后，釋放出高純度的氨氣(Ammonia NH3)，氨氣定量控制閥161 以自動定量的方式注入脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)中的選擇性還原觸媒 數(shù)組150，以處理氮氧化物(NOx)，將其還原為氮氣與水后，排入大氣。綜上所述，排氣偵測裝置110，將所述等排氣數(shù)據(jù)傳輸至微電腦控制器100，供微
10電腦控制器100判別污染程度后，再由脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1決定 應令廢氣通過第一廢氣處理路徑A或第二廢氣處理路徑B來達成凈化廢氣之目的。圖2所示為本發(fā)明之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1用來處理引擎 廢氣之流程之示意圖。如圖1所示，當引擎廢氣由入口端IL進氣、導入中間聯(lián)絡管10后， 一排氣偵測裝置110將廢氣之排氣數(shù)據(jù)傳送至微電腦控制器100，用以判斷廢氣應導入第 一廢氣處理路徑A或第二廢氣處理路徑B。若廢氣導入第一廢氣處理路徑A，經由下集管20通過碳化硅除煙數(shù)組50，氧化型 觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150。碳化硅除煙數(shù)組50連接至一由一控制盤120 啟動之再生加熱器(未顯示)及一空氣幫浦(未示)以必要時進行碳化硅除煙數(shù)組再生清 理。在廢氣經氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒數(shù)組150及碳化硅除煙數(shù)組50凈化 后，經過上集管60，由排氣主管70之出口端OL排出。若廢氣導入第二廢氣處理路徑B，進入氧化型觸媒除臭數(shù)組30、選擇性還原觸媒 數(shù)組150進行廢氣處理，而后通過消音器、經由排氣主管70之出口端OL排出。路徑選擇控 制閥90可安裝于中間聯(lián)絡管10與排氣主管70之間之適當位置，較佳設于消音器80與排 氣主管70之間。脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處系統(tǒng)1會令微電腦控制器100進行 廢氣最佳處理路徑選擇。路徑選擇控制閥90亦可如圖2所示設于氧化型觸媒除臭數(shù)組30、 選擇性還原觸媒數(shù)組150與消音器80之間。此外，控制盤120較佳同時由一 UPS電源(不斷電電源)130及一緊急電源140控 制，可由一設于控制盤120內之微處理控制器自動選擇電源種類，避免脫硝級智能型全功 能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1因跳電而無法操作。圖3所示是本發(fā)明技術思想建構而成之另一實施例，其顯示本發(fā)明采垂直對稱配 置結構之實施狀態(tài)。如圖3所示，脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)1’大致包括 一由組件編號為10，，20，，30，，40，，50，，60，，70，，80，，150，等構件組成之廢氣流動區(qū)、一微 電腦控制器100’、一由組件編號為160’，161’，162’等構件組成之氨氣儲存供應區(qū)、及一連 接于廢氣流動區(qū)、氨氣儲存供應區(qū)、微電腦控制器100’之間之排氣偵測裝置110’。此外， 一左集管41’及一右集管42’分別架設于上集管60’、下集管20’之間、并各位于中間集管 40’之左右側。
權利要求
一種脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，用來處理引擎所排出之引擎廢氣，其包括一廢氣流動區(qū)，其特征在于所述廢氣流動區(qū)包括一中間聯(lián)絡管，用以供引擎廢氣導入廢氣流動區(qū)；至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組，其與中間聯(lián)絡管直接或間接相通，以處理來自中間聯(lián)絡管之碳氫化合物(Hydrocarbons)或一氧化碳(CarbonMonoxide)廢氣；至少一選擇性還原觸媒數(shù)組，其與中間聯(lián)絡管直接或間接相通，以處理來自中間聯(lián)絡管之氮氧化物(NOx)廢氣；至少一碳化硅除煙數(shù)組，其與中間聯(lián)絡管直接或間接相通，以過濾來自中間聯(lián)絡管含有固態(tài)微細碳粒子的廢氣一排氣主管，其與所述碳化硅除煙數(shù)組間接或直接相通，以將經由碳化硅除煙數(shù)組過濾后之廢氣排放至大氣其中所述廢氣流動區(qū)界定出第一廢氣處理路徑及一第二廢氣處理路徑，所述第一廢氣處理路徑及第二廢氣處理路徑均延伸于所述中間聯(lián)絡管及所述排氣主管之間，且在所述第一廢氣處理路徑中，廢氣先后通過所述中間聯(lián)絡管、所述至少一碳化硅除煙數(shù)組、所述氧化型觸媒除臭數(shù)組、所述至少一選擇性還原觸媒數(shù)組，及所述排氣主管，而在所述第二廢氣處理路徑中，廢氣先后通過所述中間聯(lián)絡管、所述至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組、所述至少一選擇性還原觸媒數(shù)組、所述消音器及所述排氣主管；且其中所述廢氣流動區(qū)可在其適當位置處藉一排氣偵測裝置偵測一引擎廢氣數(shù)據(jù)；因此當所述引擎廢氣經由中間聯(lián)絡管進入所述脫硝級智能型全功能柴油引擎氣處理系統(tǒng)后，所述脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)可利用一微電腦控制器對所述引擎廢氣數(shù)據(jù)做出最佳判斷，以決定將引擎廢氣導引通過第一廢氣處理路徑或第二廢氣處理路徑處理后，再排放至大氣。
2.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述第一 廢氣處理路徑設有至少一下集管，以將來自中間聯(lián)絡管之引擎廢氣導引至所述第一廢氣處 理路徑之其它構件。
3.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述第一 廢氣處理路徑設有至少一上集管，以將經由所述第一廢氣處理路徑處理后之引擎廢氣導引 至排氣主管，再排放至大氣。
4.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于進一步包 括至少一中間集管，以使所述至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組、至少一選擇性還原觸媒數(shù)組與 所述至少一碳化硅除煙數(shù)組相互溝通。
5.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述至少 一氧化型觸媒除臭數(shù)組由1至20個低溫型觸媒轉化器所構成。
6.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述至少 一碳化硅除煙數(shù)組由1至20個加熱型黑煙過濾器所構成。
7.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于進一步包 括一氨氣儲存供應區(qū)，以在常溫常壓下將高純度的氨氣(Ammonia NH3)，注入所述至少一選 擇性還原觸媒數(shù)組中。
8.如權利要求7之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述氨氣儲存供應區(qū)由至少一固態(tài)無機鹽類氨儲存器、至少一氨氣定量控制閥及至少一氨氣產生加 熱器所組成。
9.如權利要求8之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述至少 一固態(tài)無機鹽類氨儲存器，內含具有氨成份的固態(tài)無機鹽類，在常溫常壓下，所述固態(tài)無機 鹽類可經由加熱的方式進行逆向反應，將氨氣(Ammonia NH3)從其中釋放出來，作為處理氮 氧化物(NOx)廢氣的還原劑。
10.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述至 少一選擇性還原觸媒數(shù)組由1至20個脫硝觸媒轉化器所構成。
11.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于進一步 包括一路徑選擇控制閥，所述路徑選擇控制閥可受所述微電腦控制器控制而自動選擇第一 廢氣處理路徑或第二廢氣處理路徑。
12.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述至 少一碳化硅除煙數(shù)組連接至少由一控制盤啟動之再生加熱器及一空氣幫浦，以在必要時進 行「碳化硅除煙數(shù)組」再生清理。
13.如權利要求1之脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于所述系 統(tǒng)之電源供應，是連接至一 UPS不斷電電源及一緊急電源，經由一微電腦控制器控制，可自 動選擇所述UPS不斷電電源或所述緊急電源其中之一，不會因為供電異常而造成所述脫硝 級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)無法操作。
全文摘要
一種脫硝級智能型全功能柴油引擎廢氣處理系統(tǒng)，其包括一廢氣流動區(qū)、一氨氣儲存供應區(qū)、一微電腦控制器、及一連接于所述廢氣流動區(qū)、所述氨氣儲存供應區(qū)及所述微電腦控制器之間的一排氣偵測裝置。所述廢氣流動區(qū)包含一中間聯(lián)絡管、至少一氧化型觸媒除臭數(shù)組、至少一選擇性還原觸媒數(shù)組、至少一碳化硅除煙數(shù)組及一排氣主管。所述廢氣流動區(qū)并由包含上述組件之不同組合界定出第一廢氣處理路徑及一第二廢氣處理路徑。所述微電腦控制器根據(jù)所述排氣偵測裝置所測得引擎廢氣污染程度，選擇所述第一或第二廢氣處理路徑凈化引擎廢氣。
文檔編號F01N3/10GK101956593SQ20091016003
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權日2009年7月16日
發(fā)明者徐承武 申請人:采炬企業(yè)有限公司