[发明专利]一种应用于汽车尾气脱销的固体尿素计量生成氨气的装置

说明书

技术领域

本发明属于机动车尾气处理过程中的脱硝技术领域，具体涉及一种应用于汽车尾气脱销的用于控制固体尿素计量生成氨气的装置。

背景技术

近年来，我国汽车产业高速发展，对国民经济和社会发展做出了重大贡献。但与此同时，交通堵塞、空气污染、能源危机等一系列问题也随之出现。在大城市中由于大量使用公共汽车和柴油货车，污染十分严重，我国每年NOx排放量超过1100万吨，并且有增长趋势。机动车尾气中的NOx对人类及环境危害严重，去除尾气中的NOx成为尾气后处理过程中亟需解决的问题。氨选择性催化还原法（NH₃-SCR）是目前应用最广泛、处理效率最高的脱硝技术，其中氨气作为SCR反应的还原剂，与NOx发生氧化还原反应。

常见的氨气制备系统所使用的原料为液氨和氨水，是以氨的液态和水合物的形式存在，只要加热即可通过蒸发或者分解过程获得氨气，但是由于氨气有毒，不易储存，在运输过程中一旦泄露就会造成重大的安全事故。

近年来，人们逐渐使用液体尿素制备氨气，通过对尿素水溶液的热解和水解过程得到氨气。但是尿素水溶液在低温的情况下，容易结冰，不易储存；并且在尿素水溶液热解过程中，为使尿素中的水蒸发，会消耗大部分能量。

而固体尿素选择催化还原技术（SSCR）比传统SCR技术更为先进，解决了液态尿素选择催化还原技术的一些难题。该技术利用固体尿素产生氨气，进入SCR催化器还原NOx，既继承了液态SCR技术的诸多优点，又解决了液态SCR系统占据空间大，存储困难等问题，因此固体尿素选择催化还原技术（SSCR）具有巨大的开发价值和市场应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于机动车尾气NH₃-SCR方法脱硝的固体尿素计量生成氨气装置，该装置解决了该领域现有技术中使用尿素溶液生成氨气法的不耐低温问题和直接使用氨气罐的安全性不足问题，并且相比已有应用固态尿素制氨气的装置，本发明具有计量精确、可行性强、耗能更低、尿素氨化迅速、反射弧短、设备结构简单、效率高等优点。

本发明所述的用于NH₃-SCR汽车尾气脱硝的固态尿素计量生成氨气装置，其整体结构如图1所示。该装置由尿素储料罐1、第一可控转动电机2、固态尿素传导器3、熔融尿素反应器4、熔融尿素离心甩桶5、高频交流电流线圈6、第二可控转动电机7组成；尿素储料罐1的出口设置在固态尿素传导器3的前端侧面，尿素传动器3由带有出口33的传动器外壳32和位于传动器外壳32内的螺旋叶片传动轴31组成，第一可控转动电机2的外壳用螺丝固定在固态尿素传导器3的外壳32上（见图2），它的转动轴与螺旋叶片传动轴31无滑动连接，螺旋叶片转动轴31在电机2的带动下可在固态尿素传导器的外壳32中无阻碍转动；熔融尿素反应器4为一个具有前支架441和后支架442的圆桶形装置，在熔融尿素反应器4的内表面上环绕设置有尿素催化剂载体43，熔融尿素离心甩桶5设置在尿素催化剂载体43围成的空腔区域内，且与熔融尿素反应器4共轴安装；尿素传导器3穿过前支架441，其出口33位于熔融尿素离心甩桶5的中间位置，传动器外壳32固定在熔融尿素反应器4的前支架441上（见图4）；第二可控转动电机7的外壳固定在熔融尿素反应器4的后支架442上（见图4），熔融尿素离心甩桶5在第二可控转动电机7的带动下在熔融尿素反应器4的空腔中无阻碍转动，线圈6固定在后支架442上且不随熔融尿素离心甩桶5转动。

加热电阻丝41缠绕在熔融尿素反应器4的外壁上（如图3），用以加热反应器4，控制加热反应器4的温度在300℃～400℃（在温度低于300℃时HNCO极易生成缩聚物），保持在尿素生成氨气的最佳温度；尿素催化剂载体43可制作成金属丝网或者蜂窝状等比表面积较大的结构（图中以简单的凸凹结构代替），其表面涂有HNCO水解催化剂SiO₂-Al₂O₃（可采用公开号为CN102635427A专利所述的方法在金属蜂窝载体34上涂覆水解催化剂SiO₂-Al₂O₃）。

整个反应器置于汽车尾气管内（见实施例1），生成的氨气直接与尾气混合进入到SCR反应器。整个过程在ECU（电子控制单元）的控制下协同进行。

本发明的简要工作原理：尿素储料罐1中的固态粉末状尿素在重力作用下，进入到尿素传动器3中，进入到尿素传动器3中的固态粉末状尿素随着螺旋叶片传动轴的顺时针转动沿着传导器向出口33方向移动，然后进入到熔融尿素离心甩桶5中。