[发明专利]计量添加特别是用于选择性催化还原的还原剂到内燃机废气流中的计量添加设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成为喷嘴(1)的计量添加设备，其用于将还原 剂(特别是用于选择性催化还原的还原剂)计量添加到内燃机废气流 (Abgasstrom)中，其中该喷嘴(1)具有至少一条计量添加通道(2)， 经该计量添加通道(2)可将该还原剂计量添加到废气流(8)中，其中， 至少在该计量添加通道(2)的内部配置有或形成至少一个催化活性表面 (10，13)，其抑制固态的还原剂分解产物的形成和/或有利于固态的还原 剂分解产物(11)的分解和/或有助于气态的还原剂分解产物的形成。

背景技术

通常已知，采用催化净化方法来去除燃烧装置废气中的有害物质。 催化净化方法在所谓的还原剂驱动(reduktionsmittelbetriebenen)的废气 净化装置中应用，在该方法中，作为第一反应物的有害物质与额外的在 废气中携带的作为第二反应物的介质进行反应。

在还原剂驱动的废气净化装置中，加到废气腔中的介质大多为还原 剂，该还原剂与废气的一种或多种有害物质反应。例如通常是通过选择 性催化还原(SCR)降低内燃机废气流中的氧化氮(Stickoxidanteil)成分。 为此在废气流中加入直接起还原性作用的物质如氨或在废气中释放出 还原性物质的前体。作为前体可尤其使用例如尿素，主要以尿素-水溶液 的形式、甲酸铵等。

这种物质分解并由此释出氨是SCR-法中可应用该方法的决定性因 素。

(NH₂)₂CO+H₂O→2NH₃+CO₂

因为例如按上式的尿素分解在气相中于450℃才成功地定量进行， 所以在废气管路(Abgastrakt)中常使用所谓的水解催化剂或尿素分解 催化剂(EP0487886B1和EP0555746B1)，在此情况下分解温度可降到 约170℃。这些催化剂加速了在尿素分解时通过热解释出的异氰酸水解 成NH₃和CO₂。

(NH₂)₂CO→NH₃+HNCO

HNCO+H₂O→NH₃+CO₂

作为活性成分可用TiO₂和/或SiO₂和/或Al₂O₃和/或沸石。这些活性 成分以涂层形式施加于陶瓷的或金属的大多呈蜂窝状的催化剂载体上。

如果不使用水解催化剂或使其过载，其中所述水解催化剂在例如过 低温度和/或过高还原剂加料量下运行，则该异氰酸不能定量水解。特别 是在使用尿素水溶液时是有问题的，因为由于水蒸发又使废气耗散额外 的热量，并由此经冷却。

如果尿素不能定量分解成氨和二氧化碳，则形成非常热稳定的大多 为环状的和不溶于水的固态副产物如蜜胺(Melamin)、黑素(Melanin)和氰 尿酸。这些固体淀积在水解催化剂上、尿素喷嘴上和管道上，并可导致 废气流的完全堵塞或SCR-系统停止运行。

这些物质在450-500℃以上才能成功分解。但最新的发动机的废气 温度由于其高效率通常低于400℃。这就不可再去除可能形成的淀积物。

在选择性催化还原时形成的氨(NH3)可将一氧化氮(NO)和二氧化氮 (NO₂)还原成分子氮(N₂)。该选择性催化还原通常在所谓的SCR-催化器 (SCR-Katalysator)上发生。

除在废气流中释放氨外，在汽车中应用SCR-法时借助于加料设备 或计量添加设备(Dosiervorrichtung)将待分解的还原剂加到废气流中还 有另一问题。特别是在借助于安装在废气管路上或废气管路中的喷嘴加 料时，于高温下在喷嘴内可能已导致还原剂分解，并导致业已形成上述 固体分解产物蜜胺、黑素和氰尿酸。如果这些物质迁移入喷嘴孔，则导 致堵塞和由此导致SCR-系统停止运行。经孔或缝将固态还原剂加到废 气管路中也会发生这种情况。