[發明專利]一種SCR催化反應箱老化的在線監測方法

有效

• 申請號: 201510348802.6
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN105156185B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 劉興華;岳廣照;楊鵬;李聰;張金會
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種SCR(Selective Catalyst Reduction)催化反應箱老化的在線監測方法，該方法主要包括七個基本步驟：獲取系統數據；識別診斷要素；執行診斷算法；數據統計分析；數據有效性檢查；老化結果輸出；計時器重置。本發明設計了一種SCR催化反應箱老化的在線監測方法，利用該方法可以在線監測SCR催化反應箱的老化程度，為系統故障排除和系統控制提供一種可行的解決方法。

技術領域

本發明屬于氮氧化物治理領域，涉及到采用選擇性催化還原(SCR)技術的尾氣凈化技術，尤其是針對SCR催化反應箱由于各種原因導致的性能下降，轉化效率不達標的情況，通過一種在線監測方法對SCR催化反應箱的老化程度進行監控的技術方法。

背景技術

隨著柴油機國IV排放法規的實施，自2015年1月1日起，所有即將銷售的柴油發動機氮氧化物排放必須低于3.5g/kWh。滿足該排放法規要求，目前國內公認的主流技術路線是采用SCR技術。

SCR技術在發動機上的基本工作原理是：在發動機排氣管上安裝一個SCR催化反應箱，通過一套氨氣噴射裝置，將一定量的氨氣(也可以是尿素水溶液、液氨等所有能夠分解之后產生氨氣的物質)按照一定的速率噴射到具有一定容積的SCR催化反應箱內，氨氣會附著在SCR催化反應箱內的催化劑上。在一定的溫度和空速條件下，排氣管路中的氮氧化物就會在催化劑的作用下被氨氣還原成氮氣和水，從而達到處理氮氧化物的目的。當氨氣噴射過多，或者SCR反應箱轉化效率降低時，就會有一部分多余的氨從SCR催化反應箱出口排出，造成二次污染。

為了監控氮氧化物的處理程度，一般情況下會在SCR催化反應箱的出口安裝有氮氧化物傳感器。該傳感器可以提供尾氣中氮氧化物的體積濃度，但是由于該傳感器對氨氣具有交叉敏感性，所以當過量的氨氣從SCR催化反應箱出口排出時，氮氧化物傳感器反饋的氮氧化物體積濃度會升高。

當SCR催化反應箱由于老化導致其轉化效率降低時，由于該老化程度并沒有實時反饋給氨氣噴射裝置，這樣氨氣噴射量就不會實時調整，部分氨氣就無法參與氮氧化物的還原反應，以氨氣的形式排出，氮氧化物傳感器反饋的氮氧化物體積濃度會升高。

發明內容

本發明主要用于解決SCR催化反應箱老化程度的在線監測問題。監測流程見附圖1所示，設計的該診斷算法首先獲取系統數據，見圖1中101部分所示。根據已獲取數據進行分析，進入102部分的識別診斷要素，如果診斷要素齊全，則判斷是否滿足診斷條件，如果不滿足診斷條件，則繼續停留在診斷要素識別階段，如果滿足診斷條件，則執行診斷算法。103部分為執行診斷算法，此時需要考慮實際工況需要，如果工況發生變化，導致診斷算法無法完成，則系統需要回到102部分的識別診斷要素階段，如果診斷算法執行完成，則進入104數據統計分析。數據統計分析主要是把103階段執行時的參數進行統計分析。數據分析之后進入105數據有效性檢查階段，主要用于檢查前面環節的數據是否有效，如果數據無效則回到102繼續進行診斷要素識別，如果數據檢查有效，則進入106老化結果輸出階段，提供當前實時的SCR催化反應箱的老化程度。當 105數據有效性檢查通過時，證明該次測試完成，并且數據有效，那么107部分的計時器就會重置，進入下一個計時周期，否則計時器不會重置。計時器重置的是為了定期進行SCR催化反應箱的老化監測，一旦完成一次有效的系統監測，則計時器就重新計時進入下一個監測周期，不斷循環。

上述一種SCR催化反應箱老化的在線監測方法，其特征在于：獲取系統數據，所述內容見圖1中101部分所示，主要是采集新系統的原始數據，作為基準數據，也就是圖2中老化前的系統特征參數，該參數主要包括SCR催化反應箱入口溫度T_BasUp、出口溫度T_BasDn、空速SV_Bas、SCR催化反應箱入口氮氧排放N_BasUp、SCR催化反應箱出口氮氧排放N_BasDn、氨氣噴射量(也可以是尿素水溶液、液氨等所有能夠分解之后產生氨氣的物質)Q_Bas等。