專利名稱：一種排氣支管余熱方式儲氨供氨的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種排氣支管余熱方式儲氨供氨的系統(tǒng)，主要應(yīng)用于汽車尾氣的SCR后處理行業(yè)，也適用于燃料電池的FCEV儲能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，全球面臨能源和環(huán)境的綜合挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)汽車的排放達標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，人們?nèi)匀幻媾R不少的難題，例如，如何選擇后處理的技術(shù)方式等方面。SCR (Selective Catalytic Reduction)催化轉(zhuǎn)化還原技術(shù)是傳統(tǒng)的后處理技術(shù)。這種采用液體尿素的傳統(tǒng)的SCR技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出氨，作為還原劑的氨和發(fā)動機排氣中的NOX在催化劑和溫度的綜合作用下進行反應(yīng)，理想工況下生成無 毒的N2和H2O,從而達到凈化的目的。傳統(tǒng)的SCR具有很多優(yōu)點，例如，可以在排氣溫度25(T550°C的范圍內(nèi)具有50 85%的NOX去除效率，并能有效降低PM的排放水平；傳統(tǒng)的SCR能輕松滿足歐4和歐5水平，也具有達到歐6水平的潛力；目前達到歐4采用的傳統(tǒng)的SCR技術(shù)，發(fā)動機的燃油耗可降低3^6% ;傳統(tǒng)的SCR催化劑不含有貴金屬，比成本相對較低；傳統(tǒng)的SCR對車用燃油的質(zhì)量，特別是硫含量不敏感?；谝陨戏治?，傳統(tǒng)的SCR后處理技術(shù)也比較適合中國的車輛狀況和車用燃油狀況。如果在中國推廣應(yīng)用傳統(tǒng)的車載SCR后處理技術(shù)，必須解決好載體、催化劑、尿素還原劑補加供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、尿素還原劑的劑量、尿素還原劑的霧化噴射、SCR催化劑轉(zhuǎn)換效率、氨泄露量以及系統(tǒng)匹配等至關(guān)重要的技術(shù)難點。機動車的排放標(biāo)準(zhǔn)的每一次升級，都對汽車行業(yè)產(chǎn)生這樣或那樣的沖擊效應(yīng)。中國的國4標(biāo)準(zhǔn)多次推遲實施的時間表，不僅僅是燃油標(biāo)準(zhǔn)不同步的唯一原因，也面臨復(fù)雜的社會配套體系和液體的尿素還原劑社會化的服務(wù)設(shè)施建設(shè)的問題，例如，國4標(biāo)準(zhǔn)實施后，立即會對傳統(tǒng)的SCR系統(tǒng)運轉(zhuǎn)所需的ECU (控制單元)和DCU (計量單元)產(chǎn)生需求，考慮到目前的車載E⑶等電控系統(tǒng)都是進口產(chǎn)品，國內(nèi)企業(yè)自主開發(fā)的D⑶很難與之進行通訊匹配，反之，如果E⑶和D⑶系統(tǒng)100%的采用進口品，不僅僅價格很高，用戶難以接受，而且存在貨源非常緊張的問題，還面臨復(fù)雜的售后服務(wù)技術(shù)和成本的問題，制約了整個汽車行業(yè)的發(fā)展和進步。此外，傳統(tǒng)的SCR系統(tǒng)所用的液體尿素還原劑面臨冬季結(jié)冰和保溫解凍的問題，這也造成了傳統(tǒng)的SCR系統(tǒng)復(fù)雜和穩(wěn)定性差的原因。因此，如何獲得低成本和高性能的后處理系統(tǒng)是推進該領(lǐng)域技術(shù)進步的核心內(nèi)容。無機鹽對氨吸附解吸特性可以作為未來的SCR系統(tǒng)的不錯的技術(shù)選擇。工業(yè)級的一些鹽類，例如，氯化鍶、氯化鈣或氯化鎂等氯化物以及它們的混合物，同氨配合使用的系統(tǒng)，即上述的氯化物和氨的吸附解吸過程的吸熱和放熱現(xiàn)象，已經(jīng)成熟的應(yīng)用于工業(yè)的大型冷庫的制冷系統(tǒng)。上述無水的氯化物和氨進行化學(xué)吸附是通用的化學(xué)原理，理論上一個分子的氯化物可以吸附61個分子的氨，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，加熱時氨脫出，隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)，這些氯化物和氨的吸附解吸模型和化學(xué)原理完全可以應(yīng)用于機動車尾氣凈化的SCR系統(tǒng)。在國家專利信息網(wǎng)，以儲氨為主題詞檢索，專利號為CN201120099229. 7的‘一種氣相法烏洛托品尾氣氨回收裝置’、專利號為CN201020677361. 7的‘用于冷庫機房的配氨連接機構(gòu)’和專利號為CN201020269811. 9的‘復(fù)合功能型儲氨器’不涉及到本發(fā)明中的特征成分。專利號為CN200520057558. X的‘一種蒸氨裝置’的專利是一種對氨氮工業(yè)廢水進行氨氮排脫處理的環(huán)保治理裝置，也不涉及到本發(fā)明中的特征成分。同本發(fā)明不相關(guān)。專利號為CN201010244091. 5的‘用于對SCR催化劑的工作進行檢驗的方法和系統(tǒng)’和專利號為CN200880104697. X的‘SCR排氣后處理系統(tǒng)的運行方法及診斷方法’的2個發(fā)明提供了一種用于選擇性催化還原(SCR)催化轉(zhuǎn)化器和傳統(tǒng)液體尿素分解的氨配給模塊和控制系統(tǒng)，沒有涉及到本發(fā)明的特征成分。 專利號為CN200910197860. 8的‘一種高效低溫儲氨材料的制備方法’的發(fā)明應(yīng)用
于SCR后處理系統(tǒng)，特征是采用氨基硼烷氨絡(luò)合物氨BH3 (NH3) n (n = f 3);室溫最大儲氨量可達62. 4wt%，但是，考慮到氨基硼烷的價格昂貴，具有較高的爆炸和燃燒等級，不適合普通工業(yè)領(lǐng)域的大批量推廣應(yīng)用。專利號為CN200580026626. 9的‘存儲和輸送氨的固體材料’的發(fā)明涉及存儲和輸送氨的固體材料。該存儲氨的固體材料包括Ma(NH3)nXz的離子性鹽，把鹽固體料通過模具直接高壓成型，例如，制成圓柱狀體，然后把很多這種圓柱狀體排列在一起。該專利的最大缺點是圓柱狀體過于密實，每次的氨解吸完成后再進行氨的飽和吸附需要很長時間，例如4飛小時，效率很低，這對于汽車上應(yīng)用的SCR儲氨系統(tǒng)來講非常的不方便，成為限制其應(yīng)用的原因。專利號為CN200580009219. 7的‘儲氨裝置在能量生產(chǎn)中的用途’，該發(fā)明涉及一種發(fā)電單元，包含通式為Ma(NH3) nXz的氨吸收與釋放鹽，該專利主要主要適用于燃料電池系統(tǒng)。在該專利的權(quán)利要求4中提到了特征物質(zhì)為該類鹽或位于多孔載體材料上，并沒有聲明是何種多孔材料，本專業(yè)技術(shù)人員無法實施。專利號為CN200710156866. I的‘一種氨基絡(luò)合物及其制備方法和用途’的發(fā)明公開了一種氨基絡(luò)合物及其制備方法和用途。該氨基絡(luò)合物的成分為MXm(NH3)n,該發(fā)明對合成氨工藝所用循環(huán)氣中氨的分離。權(quán)利要求僅僅涉及到該氨基金屬絡(luò)合物的制備工藝過程。專利號為CN200680005886. 2的‘氨的高密度存儲’的專利包含氨吸收/解吸固體材料的固體氨存儲和輸送材料，所述已被壓實到密度大于理論骨架密度的50%的存儲和輸送材料提供固體氨存儲材料，該專利所述的金屬鹽固體料也是直接模壓成型，聲明采用了粘結(jié)劑，僅僅聲明了可能是采用了二氧化硅纖維粘結(jié)劑，也并沒有加量比例，沒有明確說明其它所采用的成分的細項，本專業(yè)的技術(shù)人員幾乎無法實施。上述專利的檢索和分析表明，以活性儲氨化合物來吸附和解析氨，形成了在車輛上應(yīng)用的后處理系統(tǒng)還沒見報道。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種排氣支管余熱方式儲氨供氨的系統(tǒng)，其采用了活性材料、多孔材料以及粘結(jié)劑組成的組合物作為儲氨和放氨的載體；把發(fā)動機的排氣管并聯(lián)分成a和b兩路，在其中一路的管路上安裝儲氨系統(tǒng)，利用發(fā)動機排氣的余熱進行加熱，依靠控制單元和一組電磁閥或比例閥，實現(xiàn)氨的劑量輸送并方便的導(dǎo)入SCR后處理系統(tǒng)、對NOX去除，簡化了系統(tǒng)，提高可靠性，也大幅度的降低成本，提高了充放氨的效率。本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種排氣支管余熱方式儲氨供氨的系統(tǒng)，其特征在于尾氣進氣管與后處理器進氣端連接，后處理器另一端與排氣管連接，排氣管由排氣管a、排氣管b并聯(lián)而成，外法蘭盤套在排氣管的排氣管a上，兩個內(nèi)法蘭盤與耐壓罐內(nèi)壁筒、耐壓罐外壁筒組成一個環(huán)狀的空腔結(jié)構(gòu)的耐壓罐罐體套在排氣管的排氣管a管上，耐壓罐罐體內(nèi)填充固體儲氨材料，填充量為罐體體積容量的40%，兩個內(nèi)法蘭盤與兩個外法蘭盤固定連接，耐壓罐內(nèi)壁筒與排氣管的a管之間為l(T20mm的間隙，此間隙是封閉的也可以是不封閉的空氣空腔，耐壓罐外壁筒上開有加料口，備用管閥、空氣過濾器、耐壓罐溫度傳感器連接在耐壓罐外壁筒上，耐壓罐溫度傳感器感應(yīng)端插入固體儲氨材料內(nèi)部，空氣過濾器連接還原劑導(dǎo)管，還原劑導(dǎo)管管路上有精密比例閥，還原劑導(dǎo)管噴嘴端探入尾氣進氣 管管內(nèi)，進氣管溫度傳感器和NOX傳感器連接在尾氣進氣管上，感應(yīng)端探入尾氣進氣管內(nèi)，進氣管溫度傳感器和NOX傳感器、耐壓罐溫度傳感器通過信號線連接電子控制單元信號輸入端，電子控制單元控制端通過信號線連接精密比例閥。本實用新型的積極效果是系統(tǒng)一次充氨后，可以保證車輛行駛的里程為2000(T40000km，具有充分的實用性、經(jīng)濟性和先進性；該技術(shù)在車載SCR上應(yīng)用具有現(xiàn)實的意義。

圖I為本實用新型的系統(tǒng)布置圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明一種排氣支管余熱方式儲氨供氨的系統(tǒng)，其特征在于尾氣進氣管13與后處理器I進氣端連接，后處理器I另一端與排氣管14連接，排氣管14由排氣管a、排氣管b管理并聯(lián)而成，外法蘭盤16套在排氣管14的排氣管a管上，兩個內(nèi)法蘭盤17與耐壓罐內(nèi)壁筒15、耐壓罐外壁筒2組成一個環(huán)狀的空腔結(jié)構(gòu)的耐壓罐罐體套在排氣管14的排氣管a管上，耐壓罐罐體內(nèi)填充固體儲氨材料5，填充量為罐體體積容量的40%，兩個內(nèi)法蘭盤17與兩個外法蘭盤16固定連接，耐壓罐內(nèi)壁筒15與排氣管14的a管之間為l(T20mm的間隙，此間隙是封閉的也可以是不封閉的空氣空腔，耐壓罐外壁筒2上開有加料口 3，備用管閥4、空氣過濾器6、耐壓罐溫度傳感器7連接在耐壓罐外壁筒2上，耐壓罐溫度傳感器7感應(yīng)端插入固體儲氨材料5內(nèi)部，空氣過濾器6連接還原劑導(dǎo)管10，還原劑導(dǎo)管10管路上有精密比例閥11，還原劑導(dǎo)管10噴嘴端探入尾氣進氣管13管內(nèi)，進氣管溫度傳感器8和NOX傳感器9連接在尾氣進氣管13上，感應(yīng)端探入尾氣進氣管13內(nèi)，進氣管溫度傳感器8和NOX傳感器9、耐壓罐溫度傳感器7通過信號線連接電子控制單元12信號輸入端，電子控制單元12控制端通過信號線連接精密比例閥11。實施例I先把耐壓罐內(nèi)壁筒15的兩端和2個內(nèi)法蘭盤17分別焊接在一起，再把耐壓罐外壁筒2的兩端和這兩個內(nèi)法蘭盤17焊接在一起，這樣在耐壓罐內(nèi)壁筒15、耐壓罐外壁筒2、內(nèi)法蘭盤17形成了活性物料儲存空間；加料口 3焊接在耐壓罐外壁筒2上；備用管閥4焊接在耐壓罐外壁筒2上；在耐壓罐外壁筒2連接空氣過濾器6和溫度傳感器7，還原劑導(dǎo)管10連接空氣過濾器6，完成耐壓罐體的制作；采用工業(yè)的無水氯化鈣60份，膨脹石墨2份，去離子水13份，工業(yè)乙醇10份和工業(yè)球粘土 15份，總量配制12kg，物料體積約為12. 8L，上述材料采用機械的和面機攪拌均勻成為濕態(tài)的粉料,混合時間5 15min，通過加料口 3填充到耐壓罐體中，采用機械震蕩的方法震蕩該耐壓罐體5 IOmin ;整個耐壓罐體放入真空烘箱中，常壓下從室溫25°C開始加熱，平均5°C /lOmin，升溫到70°C，注意加熱干燥時3-加料口是敞開的；此溫度下保持30min，然后在此溫度下啟動真空泵，逐步抽真空，分三次使真空度達到550mabr，保溫保壓30min ；完成耐壓罐體中的物料填充和脫水干燥處理；采用高純工業(yè)氨瓶，通過減壓閥連接到備用管閥4上，事先把不銹鋼的耐壓 罐放入一個水量足夠大的水槽中，在自然通風(fēng)的環(huán)境下，通過減壓閥和干燥系統(tǒng)，在O. 02、. 2Mpa的出口壓力范圍內(nèi)緩緩的進行充氨，通入氨氣2h ;充氨前后的耐壓罐增重6. 5kg，即通入并被吸收6. 5kg的氨氣；完成充氨后，整個系統(tǒng)的閥門關(guān)閉，確保不泄露；把完成裝填的耐壓罐體上先后連接上型號為FUJIKURA的11_精密比例閥，型號為XWP-ND805的電子控制單元12 ;并把該系統(tǒng)連接到體積為24L的后處理器I上，安裝進氣管溫度傳感器8和市售的NOX傳感器9 ;把上述系統(tǒng)和元件連接到一臺發(fā)動機排量為8. 6L的重型柴油卡車上，該耐壓儲罐和系統(tǒng)分別固定在底盤上，電源取自車載電瓶，啟動車輛和該系統(tǒng)，設(shè)定氨氣的供給量為理論需求量的80%，測試在滿載行駛工況下的NOX轉(zhuǎn)化率，在氨泄漏量小于15ppm的情況下，NOX轉(zhuǎn)化率維持在5廣70%范圍內(nèi)；滿足要求。
權(quán)利要求1 一種排氣支管余熱方式儲氨供氨的系統(tǒng)，其特征在于尾氣進氣管與后處理器進氣端連接，后處理器另一端與排氣管連接，排氣管由排氣管a、排氣管b管理并聯(lián)而成，外法蘭盤套在排氣管的a管上，兩個內(nèi)法蘭盤與耐壓罐內(nèi)壁筒、耐壓罐外壁筒組成一個環(huán)狀的空腔結(jié)構(gòu)的耐壓罐罐體套在排氣管的排氣管a管上，耐壓罐罐體內(nèi)填充固體儲氨材料，填充量為罐體體積容量的40%，兩個內(nèi)法蘭盤與兩個外法蘭盤固定連接，耐壓罐內(nèi)壁筒與排氣管的排氣管a管之間為l(T20mm的間隙，此間隙是封閉的也可以是不封閉的空氣空腔，耐壓罐外壁筒上開有加料口，備用管閥、空氣過濾器、耐壓罐溫度傳感器連接在耐壓罐外壁筒上，耐壓罐溫度傳感器感應(yīng)端插入固體儲氨材料內(nèi)部，空氣過濾器連接還原劑導(dǎo)管，還原劑導(dǎo)管管路上有精密比例閥，還原劑導(dǎo)管噴嘴端探入尾氣進氣管管內(nèi)，進氣管溫度傳感器和NOX傳感器連接在尾氣進氣管上，感應(yīng)端探入尾氣進氣管內(nèi)，進氣管溫度傳感器和NOX傳感器、耐壓罐溫度傳感器通過信號線連接電子控制單元信號輸入端，電子控制單元控制端通過信號線連接精密比例閥。
專利摘要本實用新型涉及一種排氣支管余熱方式儲氨供氨的系統(tǒng)，其特征在于把發(fā)動機的排氣管并聯(lián)分成a和b兩路，在其中一路的管路上安裝儲氨系統(tǒng)，利用余熱的方式，加熱活性的儲氨化合物，釋放出氨，根據(jù)發(fā)動機排氣工況水平，依靠控制單元把氨導(dǎo)入SCR后處理器的前端，實現(xiàn)無液體尿素輸送噴射和霧化分解的SCR系統(tǒng)；該系統(tǒng)具備靈活的特點，不僅能滿足車輛低溫冷啟動時排放控制目標(biāo)，價廉，可靠性高，使用方便；適用于輕型柴油車以及中型柴油車SCR國4以上系統(tǒng)，也可以應(yīng)用于FCEV系統(tǒng)，滿足未來汽車工業(yè)的應(yīng)用需求，具有實用價值。
文檔編號F01N3/28GK202673414SQ20122031491
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者張克金, 崔龍, 陳慧明, 王金興, 榮常如, 姜濤, 安宇鵬 申請人:中國第一汽車股份有限公司