[發(fā)明專利]一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310387110.3
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103437868A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小迅;楊細(xì)元;劉志輝;胡前;劉雙平;相耀明
• 申請（專利權(quán)）人: 東風(fēng)商用車有限公司
• 主分類號: F01N3/24
• 分類號: F01N3/24;F01N3/20;F01N9/00;B01D53/94
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42215
• 代理人: 王健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種噴射系統(tǒng)，更具體的說涉及一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，用于柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)的還原劑計(jì)量噴射系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

SCR，指選擇性催化還原；SCR反應(yīng)以氨作為還原劑，在發(fā)動(dòng)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）在340-400℃溫度范圍內(nèi)發(fā)生還原發(fā)生，形成水蒸氣（H2O）和氮（N2），從而能夠有效地降低柴油機(jī)NO_X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)霧化定量噴射進(jìn)排氣管道中，使霧狀的尿素水利用排氣的熱量加水分解而生成氨，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（H2O）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，因次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。

中國專利申請公布號：CN101806238A、申請公布日：2010年8月18日、名稱為：《一種泵動(dòng)力的空氣輔助霧化尿素還原劑噴射控制系統(tǒng)》的發(fā)明專利申請中公開了一種泵動(dòng)力的空氣輔助霧化尿素還原劑噴射控制系統(tǒng)，由氣體流量電磁閥、發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣、手動(dòng)液體開關(guān)、過濾器、液體流量電磁閥、單向閥、控制單元、溫度傳感器、氮氧化物傳感器、氣液兩腔的尿素還原劑噴嘴、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管、尿素泵、壓縮空氣主管、尿素還原劑輸送管、尿素還原劑回流輸送管、尿素還原劑容器蓋、車載24V直流動(dòng)力電源、尿素還原劑容器、調(diào)壓閥組成，調(diào)壓閥設(shè)置在壓縮空氣主管的進(jìn)氣端，出氣端尿素還原劑噴嘴相通，尿素還原劑回流輸送管連接在尿素還原劑容器上，尿素還原劑容器底部連接手動(dòng)液體開關(guān)，尿素還原劑輸送管與尿素還原劑回流輸送管通過液體流量電磁閥與尿素還原劑噴嘴相通，尿素還原劑輸送管上設(shè)有過濾器、尿素泵和單向閥，車載24V直流動(dòng)力電源驅(qū)動(dòng)尿素泵，設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上的溫度傳感器和氮氧化物傳感器與控制單元電連接，控制單元與氣體流量電磁閥、液體流量電磁閥和尿素泵電連接。該發(fā)明專利申請采用工業(yè)微型泵作為尿素泵，設(shè)計(jì)回流回路，控制尿素還原劑流量，使尿素還原劑在二腔混合單元中充分霧化，以實(shí)現(xiàn)消除NOx的目的；同時(shí)，其成本相當(dāng)于進(jìn)口系統(tǒng)的1/2到1/3，可靠性高，容易依靠國內(nèi)資源實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。但是，該發(fā)明專利申請存在以下缺陷：一、為了促進(jìn)尿素的霧化，需要較高的尿素溶液壓力噴入排氣管以促進(jìn)尿素溶液霧化，因此電池的能耗仍相當(dāng)大；二、該發(fā)明專利申請中通過液體流量控制閥將尿素溶液噴入排氣管中，目前國內(nèi)這種精確計(jì)量尿素溶液的流量控制閥技術(shù)不成熟，很難精確計(jì)量液體，導(dǎo)致尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差；三、直接噴射尿素溶液方式，尿素溶液容易在尿素管路和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中結(jié)晶，引起相關(guān)故障。

中國專利號為201020523476.0的“尿素還原劑的一閥二控噴射裝置”實(shí)用新型專利、?中國專利號為201020523477.5“尿素還原劑的一閥三控噴射裝置”?實(shí)用新型專利、中國專利號為201020523507.2的“尿素還原劑的多閥噴射裝置”?實(shí)用新型專利、中國專利號為201020523511.9的“尿素還原劑的一閥五控噴射裝置”?實(shí)用新型專利，這些專利采用常規(guī)的工業(yè)電磁流量控制閥或電磁流量比例閥以及精密機(jī)械開關(guān)閥，依據(jù)不同的控制邏輯，解決了原用尿素還原劑劑量的問題，解決了成本較高問題，能一定程度上代替進(jìn)口產(chǎn)品；但是，這些專利的系統(tǒng)較復(fù)雜，噴射精度也不高，可靠性和實(shí)用價(jià)值不高。

目前也有開發(fā)氨儲存材料技術(shù)，利用一些材料存儲氨，然后通過加熱釋放氨，在將氨氣噴入排氣管凈化發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，但該技術(shù)需要定期向儲氨材料中充入氨，而氨是一種有毒物質(zhì)，大規(guī)模的運(yùn)輸安全要求較高，一旦發(fā)生泄漏，后果非常嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

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)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)。