[發(fā)明專利]一種電加熱的碳酸氫銨干法制氨及計量噴射系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410136854.2
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103912348A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 劉觀柏
• 申請（專利權）人: 劉觀柏
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;F01N9/00
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 劉治河

技術領域

本發(fā)明屬于內燃機排氣SCR凈化系統(tǒng)技術領域。特別涉及一種電加熱的碳酸氫銨干法制氨及計量噴射系統(tǒng)。

背景技術

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，目前的技術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，還不能實現國產，而且價格較貴，且計量泵屬于精密設備，也是SCR系統(tǒng)中最容易出故障的設備之一，出故障后只能更換，因此設備后期維護保養(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)經濟性更好。因此，從安全性和經濟性角度考慮，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)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現有的SCR反應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，提供一種電加熱的碳酸氫銨干法制氨及計量噴射系統(tǒng)。

為實現上述目的，通過電加熱使碳酸氫銨固體分解出氨氣，水蒸氣，二氧化碳混合氣，依靠控制單元和一組氣體流量控制閥，實現氨的計量輸送并方便的導入SCR后處理系統(tǒng)，實現對NOx的祛除；該系統(tǒng)省卻了傳統(tǒng)的液體SCR?系統(tǒng)的液體尿素還原劑的輸送泵、保溫管路、過濾器、液位計和尿素噴嘴等部件，簡化系統(tǒng)，提高可靠性，此外，也大幅度的降低成本。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現的:?電加熱的碳酸氫銨干法制氨及計量噴射系統(tǒng)，由SCR后處理器、氨氣反生器、控制器、電加熱器、氨氣發(fā)生器壓力溫度傳感器、加料口、流量控制閥、氨氣噴嘴、輸氨管、電加熱繼電器組成，其特征在于:?氨氣發(fā)生器既是碳酸氫銨固體的儲存容器，也是碳酸氫銨的分解反應的反應器，填充量為氨氣發(fā)生器體積的40%，氨氣發(fā)生器上設置有電加熱器、壓力，溫度傳感器、加料口。壓力，溫度傳感器的感應端位于氨氣發(fā)生器內部但不接觸碳酸氫銨固體，氨氣發(fā)生器上有備用管閥，與排氣管連接的輸氨管路上有流量控制閥，輸氨管末端的氨氣噴嘴安裝在發(fā)動機的排氣管上，發(fā)動機排氣管上有SCR?后處理器，SCR后處理器排氣口端連接尾氣排氣管，尾氣進氣管上有尾氣管溫度傳感器、NOX?傳感器，尾氣管溫度傳感器與NOx傳感器的感應端位于尾氣進氣管管內，車載電源通過電源線連接電加熱器，電加熱器位于氨氣發(fā)生器內部的碳酸氫銨固體材料中，蓄電池的正極端線路上有電加熱繼電器；氨氣發(fā)生器壓力、溫度傳感器，尾氣管溫度傳感器，NOx傳感器通過信號線連接控制單元的信號接收端，控制單元的控制端通過電源信號線連接流量控制閥、電加熱繼電器。

所述輸氨管與發(fā)動機排氣管平行布置以利用排氣管伴熱，以避免氨氣和二氧化碳低溫下發(fā)生逆反應生成氨基甲酸鹽堵塞管道。

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。該流量控制閥是可精確控制混合氣的流量控制裝置。

所述還原劑可為碳酸氫銨，也可用碳酸氫銨的復鹽或碳酸氫銨與碳酸氫銨的復鹽的混合還原劑代替。

所述一種碳酸氫銨干法制氨及計量噴射系統(tǒng)的工作步驟為：將碳酸氫氨固體加入氨氣發(fā)生器，在氨氣發(fā)生器中利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。