[发明专利]排气处理系统和运行方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及排气处理系统和运行该排气处理系统的方法。

背景技术

化石燃料在例如熔炉、烤炉和发动机中的燃烧所产生的排气流包含氮氧化物(NO_X)，它们是不合需要的污染物。对于具有用以处理NO_X排放的高效且稳定可靠的排气处理系统的需求正日益增长。

在使用烃(HC)的选择性催化还原(SCR)中，烃用作用于NO_X转化的还原剂。为了HC-SCR所采用的烃包括较小的分子(例如甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯)以及较长的直链烃(例如己烷、辛烷等)或支链径(例如异辛烷)。在一些重型柴油发动机中已经研究出喷射若干种类型的烃来补充排气流中的HC。从基础结构的观点来看，采用车载柴油燃料作为用于HC-SCR的烃源将是有利的。

在试图净化排气时，使用包括汽油燃料或柴油燃料的燃料作为SCR还原剂会导致许多缺点。在燃烧过程期间，催化剂可由于排气中的某一部分(例如二氧化硫(SO₂))或由于催化剂组分的成分形成碱金属化合物而中毒。在催化剂的中毒程度增加时催化剂的NO_X吸收性能会降低。因此，具有将有助于减轻中毒和提高催化剂性能的排气处理系统和运行方法是合乎需要的。

发明内容

一个实施例是一种排气处理系统。该排气处理系统包括排气源、还原剂源、氮氧化物(NO_X)还原催化剂、传感器和控制器。还原剂源包括第一还原剂和第二还原剂，并且设置成将还原剂流喷射到来自排气源的排气流中。NO_X催化剂设置成接收排气流和还原剂流。传感器设置成感测与催化剂的碳载量(carbon loading，或称“碳负荷”)相关的系统参数，以及产生与系统参数相对应的信号。控制器设置成接收信号，以及至少部分地基于该信号来控制还原剂流的配量。

另一个实施例是一种排气处理系统。该排气处理系统包括排气源、还原剂源、包括第一存储位置和第二存储位置的氮氧化物(NO_X)还原催化剂、传感器和控制器。第一存储位置设置成将燃料喷射到排气源中以及喷射到从排气源排出的排气流中，而第二存储位置设置成将含氧剂(oxygenate，或称氧合物)喷射到排气流中。NO_X还原催化剂设置成接收排气流、燃料和含氧剂。传感器设置成感测与催化剂的碳载量相关的系统参数，以及产生信号，而控制器设置成接收该信号，比较该信号与预定值，估计的碳载量，以及在计算的持续时间内提高排气流中含氧剂与燃料的比率。本文中使用的系统参数是催化剂后NO_X浓度、催化剂的空间速度、催化剂的温度、排气流的温度、排气流的流率或它们的任何组合。

另一个实施例是一种排气处理系统。该排气处理系统包括排气源、还原剂源、氮氧化物(NO_X)还原催化剂、传感器和控制器。还原剂源包括第一还原剂和第二还原剂，并且设置成将还原剂流喷射到来自排气源的排气流中。NO_X催化剂设置成接收排气流和还原剂流。传感器设置成感测与催化剂的碳载量相关的系统参数，以及产生与系统参数相对应的信号。控制器设置成接收该信号，以及至少部分地基于该信号来控制排气流的温度和还原剂流的配量。

另一个实施例是一种处理排气的方法。该方法包括：产生排气流；将还原剂流喷射到排气流中；将氮氧化物(NO_X)还原催化剂设置成接收排气流和还原剂流；感测与催化剂的碳载量相关的系统参数；产生与系统参数相对应的信号，以及将信号发送给控制器；以及至少部分地基于该信号来控制还原剂流的配量。还原剂流源自包括第一还原剂和第二还原剂的还原剂源。

另一个实施例是一种处理排气的方法。该方法包括：设置排气源；设置包括第一存储位置和第二存储位置的还原剂源，以及产生还原剂流；将来自第一存储位置的燃料到排气源中；从排气源中产生排气流；将来自第一存储位置的燃料喷射到排气流中；将NO_X还原催化剂设置成接收排气流和还原剂流；感测与催化剂的碳载量相关的系统参数；产生与系统参数相对应的信号，以及将该信号发送给控制器；比较该信号与预定值；估计碳载量；将来自第二存储位置的含氧剂喷射到排气流中；以及在计算的持续时间内调整排气流中的含氧剂与燃料的比率。本文中描述的系统参数为催化剂后NO_X浓度、催化剂的空间速度、催化剂的温度、排气流的温度、排气流的流率或它们的任何组合。.