[實用新型]一種串聯型柴油機選擇性催化后處理裝置

有效

• 申請號: 201420709798.2
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN204283567U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 張輝
• 申請（專利權）人: 張輝
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周榮芳

技術領域

本實用新型涉及一種柴油機尾氣處理技術中的柴油機選擇性催化后處理裝置，具體地，涉及一種串聯型柴油機選擇性催化后處理裝置。

背景技術

與汽油機相比，等排量的柴油機尾氣排放有顯著的缺點。其中，氮氧化物（NO_x）和顆粒物（PM）的排放過高限制了柴油機的應用并加重了尾氣處理的壓力。眾所周知，氮氧化物是形成酸雨的最主要原因；而顆粒物容易導致霧霾和光化學煙霧。近年中國城市最嚴重和最頭疼的環境問題莫過于霧霾的產生，?高顆粒物的排放也必將阻礙柴油車的發展和普及。隨著車輛尾氣排放所造成的大氣污染對人們生活和生產影響的加劇，各國的法規對柴油機的排放限制日趨嚴格。在國III標準當中，氮氧化物的排放限制為?5g/kW·h,?顆粒物排放限制為0.1g/kW·h。在國IV標準當中，氮氧化物的排放限制降為?3.5g/kW·h,?顆粒物排放限制降為0.02g/kW·h。到國V標準當中，氮氧化物的排放限制進一步降為?2g/kW·h。從國III到國V標準，氮氧化物和顆粒物的排放限制分別下降60%和80%。標準的大幅度提高，能夠有效地降低柴油車污染物的排放，促進柴油車的發展和普及。但是另外一方面，嚴格的排放法規，對整車廠和柴油機公司提出了新的挑戰。

柴油機上選擇性催化還原（Selective?Catalytic?Reduction,?SCR）技術通常指將氨氣作為還原劑，將尾氣中的NO_x還原成氮氣。SCR技術被認為能夠滿足未來氮氧化物排放法規的最有前途的一種技術。首先，氨氣的來源比較廣泛且價格不是很高，有尿素溶液也有固態尿素顆粒；其次，SCR技術比廢棄再循環技術能夠提高燃油的經濟性，適當補償尿素溶液的成本；再次SCR技術對燃油本身的品質要求不是很高，尤其適用于我國這種燃油含硫量過高的國情。由于SCR技術的突出優點，該項技術必將成為未來滿足柴油機，尤其是重型柴油機氮氧化物排放法規的最主要方法。

基于尿素溶液的SCR系統的基本原理為：（1）在催化劑罐進氣口的前方噴射尿素溶液；（2）尿素溶液在高溫?（180℃以上）的尾氣環境中轉化為氣態的氨氣；（3）氣態氨氣進入催化劑罐并被催化劑吸附；（4）吸附的氨氣與尾氣中的氮氧化物反應生成氮氣和水。

如果噴射的尿素溶液量合適，尾氣中的絕大部分氮氧化物都能被轉化為無害的氣體；如果噴射的尿素溶液量不夠，氮氧化物不能最大限度地被轉化，排放法規也許就不能滿足；如果噴射的尿素溶液量過多，過剩的氨氣將逃逸到大氣當中，由于氨氣屬于溫室氣體并且有毒，逃逸的氨氣不但造成尿素的浪費，而且形成二次污染。

經過對現有技術文獻檢索發現，現有技術中的SCR設備均為單級催化劑罐，很難同時滿足較高的氮氧化物轉化率和較低的氨氣逃逸率。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種用于柴油機尾氣處理中的柴油機選擇性催化后處理裝置，一方面提供了一種串聯型的催化劑罐布置方式；另外一方面提供了相應的傳感器布置方式，以解決氮氧化物轉化率和氨氣逃逸率之間的矛盾問題。

為了達到上述目的，本實用新型提供了一種串聯型柴油機選擇性催化后處理裝置，其中，該裝置包含尿素噴射嘴、尿素混合器、氨氣傳感器、氮氧化物傳感器，以及依次連接的尿素混合管、一級選擇性催化還原的催化劑罐、二級選擇性催化還原的催化劑罐和排氣管；所述的尿素混合管的一端設有尿素噴射嘴，另一端與一級選擇性催化還原的催化劑罐連接；所述的尿素噴射嘴和一級選擇性催化還原的催化劑罐之間的尿素混合管處設有尿素混合器；所述的氨氣傳感器設置在一級選擇性催化還原的催化劑罐與二級選擇性催化還原的催化劑罐之間；所述的氮氧化物傳感器分別設置在二級選擇性催化還原的催化劑罐之后，以及一級選擇性催化還原的催化劑罐與二級選擇性催化還原的催化劑罐之間。

上述的串聯型柴油機選擇性催化后處理裝置，其中，所述的一級選擇性催化還原的催化劑罐與二級選擇性催化還原的催化劑罐之間通過連接管道串聯。即，一級選擇性催化還原的催化劑罐與二級選擇性催化還原的催化劑罐相串聯，構成串聯SCR后處理系統。該連接管道的長度優選為10厘米左右。

上述的串聯型柴油機選擇性催化后處理裝置，其中，所述的一級選擇性催化還原的催化劑罐能夠去除柴油機尾氣中的氮氧化物，所述的二級選擇性催化還原的催化劑罐能夠吸附一級選擇性催化還原的催化劑罐中逃逸出來的氨氣。一級選擇性催化還原的催化劑罐與二級選擇性催化還原的催化劑罐中分別裝有催化劑，其能夠吸附氣態氨氣，然后與尾氣中的氮氧化物反應生成氮氣和水。所述的催化劑優選地采用銅基沸石材料。