[發(fā)明專利]一種SCR智能噴氨系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110429956.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN113006908B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪培永;張子恒;許海巖;喜冠南;張學(xué)文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): F01N3/20
• 分類號(hào): F01N3/20;F01N11/00;G06F30/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 許潔

本發(fā)明涉及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種SCR智能噴氨系統(tǒng)及方法，解決SCR脫硝過程中過量噴氨造成的污染和浪費(fèi)。系統(tǒng)包括SCR反應(yīng)裝置、反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊、計(jì)算控制、計(jì)量噴射模塊。設(shè)置在SCR反應(yīng)裝置內(nèi)的反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊與計(jì)算控制模塊輸入端相連，計(jì)算控制模塊輸出端與計(jì)量噴射模塊輸入端相連。計(jì)算控制模塊根據(jù)反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，改進(jìn)尾氣量與噴氨量的預(yù)測(cè)模型和脫硝過程的計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)噴氨量的智能調(diào)整。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)有效地調(diào)整SCR反應(yīng)器中的噴氨量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柴油機(jī)尾氣脫硝領(lǐng)域，具體涉及一種SCR智能噴氨系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

柴油機(jī)因其動(dòng)力性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好以及可靠性高等特點(diǎn)，一直是許多大型動(dòng)力機(jī)械的主要選擇。與此同時(shí)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間排放的氮氧化物(NO_X)引起的大氣污染問題也變得更加嚴(yán)重。SCR是降低柴油機(jī)NOx排放的有效措施。

SCR系統(tǒng)的控制策略從控制方式上分類，可以分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制存在標(biāo)定工作量大、控制精度低等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足相應(yīng)法規(guī)的排放要求。相對(duì)應(yīng)的是，基于傳感器信號(hào)反饋的閉環(huán)控制通過NO_X傳感器讀取SCR反應(yīng)器下游的NO_X信號(hào)并反饋到控制單元，對(duì)尿素噴射量進(jìn)行修正，很大程度上提高了控制精度。然而由于NO_X傳感器成本價(jià)格高昂，并且存在交叉敏感問題，會(huì)將SCR反應(yīng)器下游NH₃錯(cuò)誤檢測(cè)成NO_X，造成尿素噴射過量。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種SCR智能噴氨系統(tǒng)及其方法，旨在解決SCR脫硝過程中噴氨量過剩、氨逃逸的現(xiàn)象，能夠?qū)崟r(shí)有效地調(diào)整SCR反應(yīng)器中的噴氨情況。

技術(shù)方案：一種SCR智能噴氨系統(tǒng)，其特征在于：所述的SCR智能噴氨系統(tǒng)包括SCR反應(yīng)裝置、反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊、計(jì)算控制模塊、計(jì)量噴射模塊；

設(shè)置在SCR反應(yīng)裝置內(nèi)的反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊與計(jì)算控制模塊輸入端相連，計(jì)算控制模塊輸出端與計(jì)量噴射模塊輸入端相連。

作為優(yōu)化：所述的反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊在尿素箱內(nèi)的具體設(shè)置包括一個(gè)PH傳感器1，一個(gè)液位傳感器1和一個(gè)溫度傳感器1，PH值與氨氣摩爾質(zhì)量關(guān)系式為

PH＝14-(1/2(PKb+Pc)) (1)

式中，PKb是弱堿的電離常數(shù)Kb的負(fù)對(duì)數(shù)，表示堿性強(qiáng)度。pC類似于pH，是指極稀溶液中的溶質(zhì)濃度的常用對(duì)數(shù)的負(fù)值。

根據(jù)式(1)以及尿素箱內(nèi)各反應(yīng)參數(shù)計(jì)算脫硝反應(yīng)前噴氨量。

作為優(yōu)化：所述的反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊在SCR催化反應(yīng)器入口管道內(nèi)的具體設(shè)置包括一個(gè)氣體流量傳感器和一個(gè)溫度傳感器2，通過氣體流量傳感器得到尾氣量和其溫度參數(shù)。

作為優(yōu)化：所述的反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊在SCR催化反應(yīng)器內(nèi)的具體設(shè)置包括一個(gè)PH傳感器2、一個(gè)液位傳感器2和一個(gè)溫度傳感器3，同樣根據(jù)PH值計(jì)算公式計(jì)算脫硝后氨的摩爾質(zhì)量。

作為優(yōu)化：所述的反應(yīng)參數(shù)測(cè)量模塊在SCR催化反應(yīng)器出口管道內(nèi)的具體設(shè)置包括一個(gè)氨氣傳感器和一個(gè)溫度傳感器4，通過氨氣傳感器得到逸氨量。

作為優(yōu)化：在所述的SCR催化反應(yīng)器底部出液口連接一個(gè)集液箱，用于液體回收再利用。

作為優(yōu)化：所述的計(jì)算控制模塊內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

作為優(yōu)化：所述的計(jì)算控制模塊內(nèi)置機(jī)器學(xué)習(xí)功能，利用數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的硝反應(yīng)前后液體中氨的摩爾質(zhì)量、尾氣量以及逸氨量，完善尾氣量和噴氨量的預(yù)測(cè)模型以及脫硝過程的計(jì)算模型，并對(duì)噴氨量進(jìn)行實(shí)時(shí)、合理的調(diào)整。

一種所述的SCR智能噴氨系統(tǒng)方法，包括如下步驟：