[发明专利]选择性催化还原系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种排气处理系统，特别是涉及一种包括隔音装置的选择性催化还原(SCR)系统。本发明的主要重点是用于较大柴油发动机(例如功率大于750KW)的选择性催化还原。

背景技术

为了满足未来的排放标准，NO_x、SO_x和颗粒物(PM)的排放是较大柴油发动机使用者的主要关注点。柴油车辆和船舶与汽油车辆和船舶相比具有显著的优点，包括发动机的效率更高、燃料经济性更高、以及HC、CO和CO₂的排放更低。例如，柴油车辆可能具有比目前的汽油车辆高40％的燃料经济性以及低20％的CO₂排放。

由于排气中的氧气含量高，因而在柴油车辆或船舶中对NO_x或SO_x的控制并非不重要的任务。

这种高氧燃料系统通常称之为稀燃系统。在这种稀燃系统中，由于排气中的O₂浓度高因而对NO_x的控制更加困难，使得常规的三效催化剂变得无效。用于在稀燃环境中还原NO_x的有效技术包括：选择性催化还原(SCR)，其中通过主动喷射还原剂到催化剂上而连续地去除NO_x；以及稀燃NO_x捕集器(LNT)，该捕集器中有在稀燃条件下吸收NO_x的材料并且必须定期地进行再生。采用基于氨的还原剂(例如尿素水溶液)的技术在以最小的燃料经济性损失实现高NO_x转化中已显示其潜力。使用氨作为还原剂的选择性催化还原(SCR)已广泛用于固定源NO_x控制。在高O₂环境中氨与NO_x反应的高选择性使得人们对于把选择性催化还原应用于柴油车辆产生了兴趣。与氨相比，尿素水溶液在车辆上的使用要简便得多。

发现选择性催化还原(SCR)技术是符合未来排放标准的最有效方法之一。这项基本技术是众所周知的并且应用于载重汽车和客车的用途(例如发动机功率＜750KW)。但是，由于空间要求、由催化剂产生的额外背压导致的燃料经济性损失以及传统选择性催化还原系统的效率问题等原因，仅有少量安装安装于较大柴油发动机装置(通常发动机功率＞750KW)中。

另外，催化元件在已知的系统中是排气系统的单独部件，并且该催化元件通常是放置在对排气系统进行隔音的消声器的上游。因此，当把催化元件设置在排气系统中时排气系统占据的空间增大。此外，将选择性催化还原系统包括在排气系统中也需要占据空间，并且选择性催化还原系统经常需要在管道内设置一些混合装置用以确保还原剂与排气之间的混合。还应考虑的又一个问题是用于使导入排气中的液体还原剂雾化(或者类似的微滴形成)的压缩空气的量。

从燃料消耗方面来看，消声器、选择性催化还原系统、混合装置和压缩空气的使用都意味着对发动机的功率消耗并且该已知系统的后果是消声器和选择性催化还原系统、混合装置的引入以及压缩空气的使用导致更高的燃料消耗以及排气系统所占据的空间更大。

一种用于选择性催化还原的高度紧凑的改进系统将会是有利的，特别是一种更高效率和/或可靠的还原剂定量给料和利用将会是有利的。

发明目的

本发明的一个目的是提供一种的改进方法，在选择性催化还原系统中对还原剂进行定量给料同时具有非常高效率混合的高效系统。本发明的另一个目的是制造一种可以用作并代替传统消声器且无需额外空间或产生额外背压的非常紧凑的选择性催化还原系统。

发明内容

因此，在本发明的第一方面中意图通过提供一种选择性催化还原系统而达到上述目的和若干其他目的；该选择性催化还原系统包括：

待催化还原气体的进口；

管理与待催化还原气体混合的还原剂的量的控制部；

测定由控制部所管理的还原剂量的定量给料器部；

将还原剂喷射入待催化还原气体中的喷射部；

将待催化还原气体还原成经还原气体的催化部；

经还原气体的出口。

在本文的上下文中术语“部”被用来指示本发明的特征。术语“部”是以对于本领域技术人员一般所了解的含义而使用，优选地表示是机械实体或电气实体或者该实体的一部分的元件、部分、区域等。

注意到喷射部通常是以无空气的方式而喷射还原剂，在此方式中以液体形式喷射液体状态的还原剂并且在无雾化流体(例如压缩空气)协助下实施雾化或微滴形成。通常，通过形成喷出物而实施雾化，喷出物相互撞击而形成微滴。