[發(fā)明專利]一種用于發(fā)動機SCR的碳酸氫銨干法制氨及計量噴射系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103511040A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉觀柏
• 申請（專利權(quán)）人: 劉觀柏
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28
• 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: 劉治河

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于內(nèi)燃機排氣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量噴射系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

發(fā)動機排放出的煙氣含有NOx嚴重污染環(huán)境。日益嚴格的環(huán)保法規(guī)要求發(fā)動機組必須配置排氣凈化裝置。常用的發(fā)動機排氣后處理技術(shù)一般是將一定量的尿素溶液噴入發(fā)動機排氣管中，尿素在發(fā)動機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。

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（H2O）和氮（N2），從而能夠有效地降低柴油機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)過精細霧化計量噴射進排氣管道中，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（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量泵供電，而計量泵需要較高壓力，以利于尿素的霧化，因此加大了蓄電池電能的損耗；同時，目前計量泵主要由國外廠家控制，還不能實現(xiàn)國產(chǎn)，而且價格較貴，且計量泵屬于精密設(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)備后期維護保養(yǎng)費用也非常高。

碳酸氫銨常溫常壓下以固態(tài)存在，碳酸氫氨在儲存和運輸方面不存在安全問題，與尿素相比，碳酸氫銨價格便宜，分解溫度低，系統(tǒng)經(jīng)濟性更好。因此，從安全性和經(jīng)濟性角度考慮，碳酸氫銨適合作為柴油機SCR排氣后處理系統(tǒng)的還原劑。

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)還原劑計量噴射系統(tǒng)需要計量泵使得成本較高、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量噴射系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，所述一種碳酸氫銨干法制氨及計量噴射系統(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入發(fā)動機排氣管，在排氣管中與發(fā)動機排氣混合，并在催化劑作用下，在SCR后處理器中將NOx還原為N₂。

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。運輸儲存方便安全。系統(tǒng)運行十分安全。

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)碳酸氫銨的平均價格約在480元/噸左右，尿素的平均銷售價格在1800元/噸左右。每生成1公斤氨氣，采用碳酸氫接作為還原劑，需要花費2.23元；而采用尿素作為還原劑，則需要花費3.17元。明顯，碳酸氫銨作為還原劑比尿素更為經(jīng)濟。?

3、本發(fā)明采用氣體或蒸汽流量控制閥控制噴入發(fā)動機排氣管中的還原劑氨氣的量，不需要制造精密且價格昂貴的尿素溶液計量泵，因而能大大地降低產(chǎn)品成本及維護費用，擺脫對進口產(chǎn)品的依賴；同時由于采用氣體流量控制閥計量噴入排氣管中的氨氣量，計量精度非常高，價格便宜能國產(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)資源實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。

4.碳酸氫銨分解的混合氣采用氣態(tài)噴入發(fā)動機排氣管，因而更容易與排氣管的廢氣均勻混合，有利于反應(yīng)的進行，而且不會存在尿素溶液結(jié)晶和堵塞等問題。

附圖說明

圖1是所述一種用于發(fā)動機SCR的碳酸氫銨濕法制氨及計量噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標號：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。

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具體實施方式

本發(fā)明提供了一種用于發(fā)動機SCR的碳酸氫銨干法制氨及計量噴射系統(tǒng)，以下結(jié)合附圖說明和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。