一種用于發(fā)動機(jī)scr的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)。屬于發(fā)動機(jī)SCR【技術(shù)領(lǐng)域】。包括：SCR后處理器，氨氣反生器，控制單元，電加熱器，電磁開關(guān)閥，加熱盤管，氨氣發(fā)生器溫度、壓力傳感器，加料口，流量控制閥，輸氨管，氨氣噴嘴。碳酸氫氨固體在氨氣發(fā)生器中被加熱分解釋放氨氣，水蒸氣，二氧化碳混合氣?；旌蠚馔ㄟ^流量控制閥計(jì)量噴入發(fā)動機(jī)排氣管，在催化劑作用下，氨氣將NOx還原成N2。碳酸氫銨運(yùn)輸儲存方便安全，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于尿素還原劑，采用碳酸氫銨作為還原劑干法熱解制氧，碳酸氫氨用量容易控制，氨氣生成穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)簡沽，高效，結(jié)構(gòu)簡單。提供了一種成本較低、安全性好的發(fā)動機(jī)SCR系統(tǒng)的氨氣制備及計(jì)量噴射系統(tǒng)。
【專利說明】—種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)排氣SCR凈化系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。特別涉及一種碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)排放出的煙氣含有NOx嚴(yán)重污染環(huán)境。日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求發(fā)動機(jī)組必須配置排氣凈化裝置。常用的發(fā)動機(jī)排氣后處理技術(shù)一般是將一定量的尿素溶液噴入發(fā)動機(jī)排氣管中，尿素在發(fā)動機(jī)排氣管中霧化分解釋放氨氣。在催化劑的作用下，NOx被氨氣還原成N2。
[0003]SCR，指選擇性催化還原；SCR反應(yīng)以氨作為還原劑，在發(fā)動機(jī)的排氣通路中配置SCR催化劑，通過向SCR催化劑供給氨，使氨與排氣中的NOx (氮氧化物)發(fā)生還原發(fā)生，形成水蒸氣(H20)和氮(N2)，從而能夠有效地降低柴油機(jī)NOx的排放，凈化了排氣。為了將氨向SCR催化劑供給，通常向排氣通路中供給與氨相比處理更容易的尿素水，因此需要使用尿素水噴射器將尿素水溶液經(jīng)過精細(xì)霧化計(jì)量噴射進(jìn)排氣管道中，使霧狀的尿素水利用排氣的熱量分解而生成氨，從而將生成的氨吸附在SCR催化劑上，使NOx與氨反應(yīng)分解成水蒸氣(H20)和氮(N2)而排出。如何向排氣管中噴射定量霧化良好的尿素溶液是SCR系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前的技術(shù)普遍采用計(jì)量泵對尿素溶液加壓。由于在汽車和其他車船中都需要由蓄電池向該計(jì)量泵供電，而計(jì)量泵需要較高壓力，以利于尿素的霧化，因此加大了蓄電池電能的損耗；同時(shí)，目前計(jì)量泵主要由國外廠家控制，還不能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)，而且價(jià)格較貴，且計(jì)量泵屬于精密設(shè)備，也是SCR系統(tǒng)中最容易出故障的設(shè)備之一，出故障后只能更換，因此設(shè)備后期維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也非常高。
[0004]碳酸氫銨常溫常壓下以固態(tài)存在，碳酸氫氨在儲存和運(yùn)輸方面不存在安全問題，與尿素相比，碳酸氫銨價(jià)格便宜，分解溫度低，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更好。因此，從安全性和經(jīng)濟(jì)性角度考慮，碳酸氫銨適合作為柴油機(jī)SCR排氣后處理系統(tǒng)的還原劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的SCR反應(yīng)還原劑計(jì)量噴射系統(tǒng)需要計(jì)量泵使得成本較高、或者使得蓄電池能耗過高且尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差等問題，提供一種用于SCR反應(yīng)的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，所述一種碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)的步驟為:1)將碳酸氫氨固體加入氨氣發(fā)生器，在氨氣發(fā)生器中引入利用發(fā)動機(jī)排氣的加熱盤管或采用電加熱來加熱碳酸氫銨，碳酸氫銨高溫加熱分解為氨氣，二氧化碳和水蒸氣混合氣；隨后混合氣經(jīng)過流量控制閥和氨氣噴嘴進(jìn)入發(fā)動機(jī)排氣管，在排氣管中與發(fā)動機(jī)排氣混合，并在催化劑作用下，在SCR后處理器中將NOx還原為N2。
[0007]本發(fā)明的有益效果為:
1.本發(fā)明采用碳酸氫銨作為還原劑，由于碳酸氫銨無毒，且受熱易分解，制氨過程容易控制，氨氣生成速率穩(wěn)定。運(yùn)輸儲存方便安全。系統(tǒng)運(yùn)行十分安全。
[0008]2.本發(fā)明采用碳酸氫銨作為還原劑，按SCR反應(yīng)所需的氨氣量折算，還原劑采用碳酸氫銨比采用尿素便宜，經(jīng)濟(jì)性好。碳酸氫銨含氧量為21.5%,尿素含氧量為56.7%。國內(nèi)碳酸氫銨的平均價(jià)格約在480元/噸左右，尿素的平均銷售價(jià)格在1800元/噸左右。每生成I公斤氨氣，采用碳酸氫接作為還原劑，需要花費(fèi)2.23元；而采用尿素作為還原劑，則需要花費(fèi)3.17元。明顯，碳酸氫銨作為還原劑比尿素更為經(jīng)濟(jì)。
[0009]3、本發(fā)明采用氣體或蒸汽流量控制閥控制噴入發(fā)動機(jī)排氣管中的還原劑氨氣的量，不需要制造精密且價(jià)格昂貴的尿素溶液計(jì)量泵，因而能大大地降低產(chǎn)品成本及維護(hù)費(fèi)用，擺脫對進(jìn)口產(chǎn)品的依賴；同時(shí)由于采用氣體流量控制閥計(jì)量噴入排氣管中的氨氣量，計(jì)量精度非常高，價(jià)格便宜能國產(chǎn)化，設(shè)備技術(shù)成熟，成本低廉，所有設(shè)備都可選用國產(chǎn)化設(shè)備，容易依靠國內(nèi)資源實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。
[0010]4.碳酸氫銨分解的混合氣采用氣態(tài)噴入發(fā)動機(jī)排氣管，因而更容易與排氣管的廢氣均勻混合，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，而且不會存在尿素溶液結(jié)晶和堵塞等問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是所述一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨濕法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中標(biāo)號:1:SCR后處理器，2:氨氣反生器，3:控制單元，4:電加熱器，5:電磁開關(guān)閥，6:加熱盤管，7:氨氣發(fā)生器壓力溫度，壓力傳感器，8:加料口，9:流量控制閥，10:輸氨管，11:氨氣噴嘴。
[0013]
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明提供了一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)，以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0015]如圖1所示，一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)，包括1:SCR后處理器，2:氨氣反生器，3:控制單元，4:電加熱器，5:電磁開關(guān)閥，6:加熱盤管，7:氨氣發(fā)生器壓力溫度，壓力傳感器，8:加料口，9:流量控制閥，10:輸氨管，11:氨氣噴嘴。
[0016]所述碳酸氫銨儲存在氨氣發(fā)生器內(nèi)，碳酸氫銨在氨氣發(fā)生器中被加熱分解產(chǎn)生氨氣，二氧化碳，水蒸氣混合氣；氨氣發(fā)生器2上設(shè)置有溫度、壓力傳感器7，所述的溫度、壓力傳感器7與控制器3或車載ECU電連接，溫度、壓力傳感器7將氨氣反發(fā)生器2的溫度與壓力等參數(shù)都反饋給電控單元3或車載ECU。氨氣發(fā)生器2可利用引入發(fā)動機(jī)廢氣的加熱盤管6來加熱，加熱盤管6加熱由電磁開關(guān)閥5控制發(fā)動機(jī)排氣的引入與否控制加熱，電磁開關(guān)閥的開關(guān)由電控單元3或車載ECU控制；也可以采用電加熱器4等其他形式的加熱方式。其目的都是為氨氣發(fā)生器2中的碳酸氫銨反應(yīng)提供熱量。氨氣發(fā)生器2通過輸氨管10與氨氣噴嘴11相連接，所述的輸氨管10上設(shè)置流量控制閥9 ;所述的流量控制閥9與控制單元3或車載ECU電連接，控制單元3或車載ECU控制流量控制閥9的開啟大小從而控制氨氣、二氧化碳與水蒸氣混合物的輸送量，由此實(shí)現(xiàn)流量控制閥9精確控制噴入排氣管混合氣量。SCR后處理器I設(shè)置在氨氣噴嘴11下游，主要是由載體和催化劑組成，其作用是在催化劑的作用下，將發(fā)動機(jī)排氣中的NOx與噴射的氨氣反應(yīng)生成無害的氮?dú)夂退?，達(dá)到降低、凈化排氣內(nèi)NOx的效果。
[0017]參見圖1,工作過程具體包括如下:一、啟動系統(tǒng):發(fā)動機(jī)啟動時(shí)，該用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)將啟動，電控單元3通過氨氣發(fā)生器溫度、壓力傳感器7檢測氨氣發(fā)生器2內(nèi)的溫度和壓力參數(shù)，當(dāng)氨氣發(fā)生器2的壓力下降到流量控制閥9的工作壓力最小值時(shí)，電控單元3發(fā)送指令向氨氣發(fā)生器2泵入一定量的碳酸氫銨溶液，當(dāng)氨氣發(fā)生器2的工作壓力達(dá)到流量控制閥9的工作壓力最大值時(shí)，暫停向氨氣發(fā)生器2泵送碳酸氫銨溶液；此處的流量控制閥9保證正常計(jì)量氣體時(shí)，其通常有一個(gè)工作壓力范圍，在這個(gè)工作壓力范圍內(nèi)，流量控制閥9能實(shí)現(xiàn)正確計(jì)量功能，流量控制閥9工作壓力的最大值和最小值由其設(shè)計(jì)決定。二、碳酸氫銨溶液分解:碳酸氫銨溶液在氨氣發(fā)生器2內(nèi)在排氣管或電加熱器加熱的作用下分解為氨氣、二氧化碳和水蒸氣混合氣，混合氣使氨氣發(fā)生器2壓力升高到流量控制閥9的工作壓力范圍。三、氨氣噴射:當(dāng)氨氣發(fā)生器2壓力升高到流量控制閥9的工作壓力范圍后，氨氣、二氧化碳與水蒸氣的混合氣通過輸氨管10輸送到氨氣噴嘴11，然后將氨氣與水蒸氣的混合氣噴入排氣管內(nèi)，流量控制閥9根據(jù)控制單元3或車載ECU指令精確控制氨氣、二氧化碳與水蒸氣混合氣噴入排氣管內(nèi)的量，在SCR后處理器I中，混合氣中的氨氣在催化劑作用下將排氣內(nèi)的NOx排放還原為氮?dú)猓_(dá)到降低排氣內(nèi)NOx的效果；四、重新加注碳酸氫銨溶液:當(dāng)氨氣發(fā)生器2內(nèi)壓力下降到流量控制閥9工作壓力最小值時(shí)，電控單元3發(fā)送指令重新向氨氣發(fā)生器2泵入一定量的碳酸氫銨溶液，碳酸氫銨溶液在氨氣發(fā)生器2內(nèi)反應(yīng)生成氨氣、二氧化碳和水蒸氣混合氣,使氨氣發(fā)生器2內(nèi)壓力上達(dá)升到流量控制閥9工作壓力最大值，然后暫停泵送碳酸氫銨溶液，如此循環(huán)工作。本發(fā)明中由于采用直接向排氣管中噴入氨氣，不需要價(jià)格昂貴的精密尿素計(jì)量泵，成本低廉，所有設(shè)備都可選用國產(chǎn)化設(shè)備，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用；且氨氣更容易與NOx混合與反應(yīng)，NOx轉(zhuǎn)化效率更高。
[0018]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng),包括:1.SCR后處理器，2:氨氣反生器，3.控制單元，4.電加熱器，5.電磁開關(guān)閥，6.加熱盤管，7.氨氣發(fā)生器壓力溫度，壓力傳感器，8.加料口，9.流量控制閥，10:輸氨管，11:氨氣噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述的氨氣發(fā)生器(2)上設(shè)置有溫度、壓力傳感器(7)，所述的溫度、壓力傳感器(7 )與控制單元(3 )或車載E⑶電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述碳酸氫銨分解反應(yīng)所需熱量可采由電加熱，也可由發(fā)動機(jī)廢氣加熱，以及其他加熱方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述氨氣發(fā)生器既是碳酸氫銨的儲存容器，也是碳酸氫銨分解反應(yīng)的反應(yīng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述輸氨管與發(fā)動機(jī)排氣管平行布置以利擁排氣管伴熱，以避免氨氣和二氧化碳低溫下發(fā)生逆反應(yīng)生成氨基甲酸鹽堵塞管道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動機(jī)SCR的碳酸氫銨干法制氨及計(jì)量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述流量控制閥可為氣體或蒸汽比例閥，節(jié)流閥，氣體噴嘴等可精確控制混合氣的流量控制裝置。
【文檔編號】F01N3/28GK103511040SQ201310486810
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】劉觀柏 申請人:劉觀柏