[发明专利]低压SCR系统及其控制方法

说明书

一种低压SCR系统，包括：SCR反应器(30)；排气管线(11)，其用于将穿过涡轮增压器(20)的低温废气引导至SCR反应器(30)；尿素分解装置(40)，其具有尿素分解室(41)，并被配置为分解尿素以产生氨并将所产生的氨输送到SCR反应器(30)；第一旁路管线(13)，其用于在高温废气从发动机流入到涡轮增压器(20)之前，提取高温废气的一部分并将该部分高温废气引导至尿素分解装置(40)；第二旁路管线(14)，其从第一旁路管线(13)连接到排气管线(11)，以将在第一旁路管线(13)中流动的高温废气分配到排气管线(11)，以便改变通过第一旁路管线(13)供应到尿素分解装置(40)的旁路气体的流量；第三旁路管线(16)，其用于提取穿过涡轮增压器(20)在排气管线(11)中流动的低温废气的一部分，并将该部分低温废气供应到尿素分解装置(40)，作为用来冷却用于尿素分解的加热气体的额外气体；以及鼓风机(50)和第三旁路流量调节阀(67)，其安装在第三旁路管线(16)处以强行添加在排气管线(11)中流动的废气。

技术领域

本公开涉及一种SCR系统及其控制方法，特别涉及一种其中SCR反应器安装在发动机涡轮增压器下游的低压SCR系统及其控制方法。

背景技术

通常，在船舶、车辆、发电厂等的发动机中经燃烧后排放的废气包含许多悬浮颗粒、氮氧化物NOx和硫氧化物SOx。

因此，发动机的排气管线装备有柴油颗粒过滤器(DPF)、选择性催化还原(SCR)系统、洗涤器(SCRubber、SOx去除)等，以去除废气中的有害物质。

其中，SCR系统允许废气中的氮氧化物(NOx)与诸如氨(NH3)和尿素等还原剂在催化剂层中发生化学反应以分解为无害的水和氮，然后排放这些水和氮。

这里，SCR催化剂由挤压涂层或金属涂层形成的多孔催化剂过滤器构成，并且一个或几个SCR催化剂连续地安装在SCR反应器中，其中SCR反应器安装在排气管线处。

通常，为了防止形成ABS(硫酸氢铵：NH4HSO4)、分解和去除氮氧化物(NOx)，用于船舶的发动机的SCR系统需要大约250℃或以上的高温(SCR反应温度)。因此，通过调整发动机来增加废气的温度，或者将SCR反应器安装在废气温度较高的发动机涡轮增压器的上游。

如果SCR反应器安装在涡轮增压器的上游，则由于流入到SCR反应器的废气具有高压和高温，其被称为“高压SCR系统”。

然而，如果SCR反应器安装在涡轮增压器的上游，则SCR反应器应该安装得非常靠近发动机。在这种情况下，由于狭窄的发动机室而难以设置SCR系统，并且外围设备和管道的布局设计受到了限制。

为了解决这个问题，在某些情况下，SCR反应器安装在涡轮增压器的下游。如果SCR反应器安装在涡轮增压器的下游，则由于流入到SCR反应器的废气具有低压和低温，其被称为“低压SCR系统”。

如果SCR系统安装在涡轮增压器的下游，则SCR系统可以安装在发动机室的外部。因此，可以在没有任何空间限制的情况下自由地设置SCR系统，同时可以自由地设计发动机室的布局。

然而，在低压SCR系统中，由于废气在穿过涡轮增压器时提前损失了热量，所以进入SCR反应器的废气具有比正常SCR反应温度(或催化剂活化温度)更低的温度。这样，由于流入到SCR反应器的废气的温度较低，难以获得有效去除NOx的性能，同时还会出现催化剂中毒和还原剂分解性能降低等问题。

为了解决这个问题，在一些情况下，将单独的加热装置另外安装到SCR反应器入口处的排气管线。通过使用加热装置，将流入到SCR反应器的废气加热到正常的SCR反应温度。如果使用加热装置供应热量，则增加了燃料消耗，降低了整个系统的热效率，并且能量浪费的更多。

如果SCR系统安装在涡轮增压器的上游，则流入到SCR反应器的废气的温度保持高于正常的SCR反应温度，使得还原剂平稳地分解。