[发明专利]一种用于发动机SCR的碳酸氢铵湿法制氨及计量喷射系统

说明书

技术领域

本发明属于内燃机排气SCR净化系统技术领域。特别涉及一种碳酸氢铵湿法制氨及计量喷射系统。 

背景技术

发动机排放出的烟气含有NOx严重污染环境。日益严格的环保法规要求发动机组必须配置排气净化装置。常用的发动机排气后处理技术一般是将一定量的尿素溶液喷入发动机排气管中，尿素在发动机排气管中雾化分解释放氨气。在催化剂的作用下， NOx被氨气还原成N₂。

SCR，指选择性催化还原；SCR反应以氨作为还原剂，在发动机的排气通路中配置SCR催化剂，通过向SCR催化剂供给氨，使氨与排气中的NOx（氮氧化物）发生还原发生，形成水蒸气（H2O）和氮（N2），从而能够有效地降低柴油机NO_X的排放，净化了排气。为了方便将氨向SCR催化剂供给，通常向排气通路中供给与氨相比处理更容易的尿素水，因此需要使用尿素水喷射器将尿素水溶液经过精细雾化定量喷射进排气管道中，使雾状的尿素水利用排气的热量分解而生成氨，从而将生成的氨吸附在SCR催化剂上，使NOx与氨反应分解成水蒸气（H2O）和氮（N2）而排出。如何向排气管中喷射定量雾化良好的尿素溶液是SCR系统的核心技术，目前的技术普遍采用计量泵对尿素溶液加压。由于在汽车和其他车船中都需要由蓄电池向该计量泵供电，而计量泵需要较高压力，以利于尿素的雾化，因此加大了蓄电池电能的损耗；同时，目前计量泵主要由国外厂家控制，还不能实现国产，而且价格较贵，且计量泵属于精密设备，也是SCR系统中最容易出故障的设备之一，出故障后只能更换，因此设备后期维护保养费用也非常高。

碳酸氢铵常温常压下以固态存在，碳酸氢铵在储存和运输方面不存在安全问题，与尿素相比，碳酸氢铵价格便宜，分解温度低，在水中溶解度大，且随温度升高溶解度增大，系统经济性更好。因此，从安全性和经济性角度考虑，碳酸氢铵适合作为柴油机SCR排气后处理系统的还原剂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的SCR反应还原剂计量喷射系统需要计量泵使得成本较高、或者使得蓄电池能耗过高且尿素溶液喷射量的准确性和稳定性较差等问题，提供一种用于SCR反应的碳酸氢铵湿法制氨及定量喷射系统。

为实现上述目的，所述一种碳酸氢铵湿法制氨及定量喷射系统的步骤为：1)将碳酸氢溶解为碳酸氢铵溶液，将碳酸氢铵溶液通过碳酸氢氨溶液管泵入到氨气发生器，在氨气发生器中碳酸氢铵溶液被高温加热分解为氨气，二氧化碳和水蒸气混合气；随后混合气经过流量控制阀和氨气喷嘴进入发动机排气管，在排气管中与发动机排气混合，并在催化剂作用下，在SCR后处理器中将NOx还原为N₂。

本发明的有益效果为：

1.本发明采用碳酸氢铵作为还原剂，由于碳酸氢铵无毒，碳酸氢铵易溶于水，且受热易分解，制氨过程容易控制，氨气生成速率稳定。运输储存方便安全。系统运行十分安全。

2. 本发明采用碳酸氢铵作为还原剂，按SCR反应所需的氨气量折算，还原剂采用碳酸氢铵比采用尿素便宜，经济性好。碳酸氢铵含氨量为21. 5%，尿素含氨量为56.7%。国内碳酸氢铵的平均价格约在480元/吨左右，尿素的平均销售价格在1800元/吨左右。每生成1公斤氨气，采用碳酸氢铵作为还原剂，需要花费2.23元；而采用尿素作为还原剂，则需要花费3.17元。明显，碳酸氢铵作为还原剂比尿素更为经济。 

3、本发明采用气体或蒸汽流量控制阀控制喷入发动机排气管中的还原剂氨气的量，不需要制造精密且价格昂贵的尿素溶液计量泵，因而能大大地降低产品成本及维护费用，摆脱对进口产品的依赖；同时由于采用气体流量控制阀计量喷入排气管中的氨气量，计量精度非常高，价格便宜，能国产化，设备技术成熟，成本低廉，所有设备都可选用国产化设备，容易依靠国内资源实现工业化应用，有利于大规模推广与应用。

4.碳酸氢铵溶液分解的混合气采用气态喷入发动机排气管，因而更容易与排气管的废气均匀混合，有利于反应的进行，而且不会存在尿素溶液结晶和堵塞等问题。

附图说明

图1是所述一种用于发动机SCR的碳酸氢铵湿法制氨及定量喷射系统结构示意图。

图中标号：1：SCR后处理器2：氨气反生器；3：控制单元；4：电磁开关阀；5：碳酸氢氨溶液管；6：氨气发生器温度，压力传感器；7：输氨管；8：流量控制阀；9：氨气喷嘴。

具体实施方式

本发明提供了一种用于发动机SCR的碳酸氢铵湿法制氨及定量喷射系统，以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。