[其他]還原劑分解和混合系統

有效

• 申請號: 201390000496.1
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN204412069U
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 維奈·K·喬希;塔馬什·塞勒;迪佩什·M·卡達姆;約瑟·帕拉西奧斯;蒂莫西·V·斯普林特;阿比吉特·南德;約瑟夫·M·貝勞特
• 申請（專利權）人: 康明斯IP有限公司
• 主分類號: B01D53/94
• 分類號: B01D53/94;B01F7/04;B01F3/02;F01N3/28;B01F13/10
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

對相關申請的交叉引用

本申請要求申請號為61/660,532，申請日為2012年6月15日的美國臨時專利申請的權益，在這里通過引用將其包括到本申請中。

技術領域

本實用新型涉及用于內燃機的排氣系統，具體地，涉及用于進行還原劑分解以及在廢氣再處理系統的選擇性催化還原(SCR)催化劑中進行還原劑和廢氣混合的系統。

背景技術

廢氣再處理系統接收并處理產生自內燃機的廢氣。典型的廢氣再處理系統包括任意不同種類的組件，這些組件用于降低廢氣中有害廢氣排放物的含量。例如，用于以柴油為動力的內燃機的一些廢氣再處理系統包括各種組件，例如，柴油機氧化催化劑(DOC)、粒狀物質過濾器或柴油機微粒過濾器(DPF)以及選擇性催化還原(SCR)催化劑。在一些廢氣再處理系統中，廢氣首先通過柴油機氧化催化劑，然后再通過柴油機微粒過濾器，接著通過SCR催化劑。

DOC、DPF以及SCR催化劑組件中的每一種組件用于對通過組件的廢氣執行一種特定的廢氣排放物處理操作。通常情況下，通過氧化作用，DOC可降低廢氣中出現的一氧化碳和碳氫化合物。DPF可對廢氣中出現的有害柴油機粒狀物質和煤煙進行過濾。最后，SCR催化劑可降低廢氣中出現的氧化氮(NO_x)的含量。

SCR催化劑用于在氨(NH₃)的參與下，將NOx還原為低有害排放物，例如，N2以及H₂0。由于氨不是燃燒過程的天然副產品，因此必須在廢氣進入SCR催化劑之前將氨導入到廢氣中。典型情況下，由于考慮到與液氨存儲相關的安全因素，氨不會被直接噴射到廢氣中。因此，傳統的系統被設計成將尿素水溶液噴射到廢氣中，該尿素水溶液在廢氣中可被分解為氨。典型情況下，SCR系統包括尿素源和與尿素源連接的尿素噴射器或定量給料器，該尿素噴射器或定量給料器設置在SCR催化劑的上游。

通常情況下，尿素水溶液分解為氣態氨包括三個階段。第一階段，尿素蒸發或尿素與廢氣混合。第二階段，廢氣的溫度使得尿素中發生相態變化，將尿素分解為異氰酸(HNCO)和水。第三階段，在水解作用過程中，在特定的壓力和溫度密度下，異氰酸與水反應，以分解為氨和二氧化碳(CO₂)。然后，在SCR催化劑的入口面，氨被導入并流經所述SCR催化劑，并在NO_x消除過程中被消耗。通過使用氨氧化催化劑，從SCR系統排出的任何未被消耗的氨可被分解為N₂和其他低害或少害組件。

為了充分地分解為氨，噴射的尿素必須給予足夠的時間，以完成前述的三個階段。一般情況下，完成所述三個階段以及在進入SCR催化劑之前將尿素分解為氨的時間被稱為停留時間。一些現有的廢氣再處理系統利用固定直線分解長度的長管，該長管在尿素噴射器和SCR催化劑入口面之間延伸。現有系統的固定直線分解長度必須足夠長，以提供必需的停留時間。用于尿素分解的長管通常會占用寶貴的空間，占用的這些空間可用于其它汽車零部件，從而會影響到廢氣再處理系統的設計。然而，與一端入、一端出以及一端入、一側出的SCR系統關聯的更短的分解管則不能提供足夠長的停留時間，以恰當地對噴射的尿素進行蒸發。

另外，一些現有的廢氣再處理系統(特別是利用或需要軸向的或端到端的或端到側組件的廢氣再處理系統)不能將尿素/氨和廢氣進行充分的混合。不充分混合會產生低氨蒸氣均勻度指數，從而導致在SCR催化劑或其它SCR系統組件內部產生結晶/聚合、氨局部聚集、穿過SCR催化劑表面時氨的不適當分布、低NO_x轉化效率以及其他缺點。

而且，許多具有端到端或端到側的SCR系統的廢氣再處理系統在通過SCR催化劑的入口面時不能適當地分布廢氣。在SCR催化劑中廢氣的不均勻分布會導致大量的氨溜走，達不到最優的NO_x轉化效率。例如，在SCR催化劑入口的低廢氣流分布指數會導致SCR催化劑表面區域與廢氣接觸的區域較小。SCR催化劑表面區域與廢氣接觸的區域越小，SCR催化劑的NOx的還原效率越低。

實用新型內容

針對現有技術的發展狀態，具體地，針對現有技術中目前可用的利用SCR系統的廢氣再處理系統尚未完全解決的問題及需求，本申請主題被提出。因此，本申請的主題在于提供一還原劑分解和混合系統，以及對應的設備，以克服現有還原劑混合和分解技術和裝置中的至少一些下列或其他缺陷。