[发明专利]用于对加贫燃甲烷源燃料的燃烧系统中所用的催化剂进行脱硫的设备和方法

说明书

本发明公开了一种用于使在如发动机中的贫燃、加甲烷源(如在天然气中)燃料的燃烧装置的废气中操作的硫中毒的氧化催化剂再活化的设备。所述再活化包括通过使用与控制单元通信的CO补充设备而使所述中毒催化剂脱硫，所述CO补充设备适于在到达所述催化剂的所述废气中补充CO含量，同时避免所述催化剂处的总体富废气气氛。示例包括烃向一个或多个、优选地少于全部所述贫燃发动机的燃烧室的额外供应，诸如通过ECU控制的NG(例如，CNG)向一些所述燃烧室的额外供应。本发明的特征还在于通过向到达所述催化剂的所述废气供应过量CO、同时保持总体贫状态来使贫燃CNG发动机的氧化催化剂脱硫的方法，以及通过将CO补充设备与控制单元组装在一起来组装用于使硫钝化贫燃NG发动机催化剂再活化的设备的方法。

技术领域

本发明涉及催化转化贫燃燃烧装置的排放物的技术，该贫燃燃烧装置是加甲烷源燃料的装置。加贫燃甲烷源燃料的燃烧装置的示例包括固定燃烧单元(诸如供给天然气的电站中所使用的那些)和加甲烷源燃料的发动机(诸如加天然气燃料的发动机)。加天然气燃料的发动机的示例包括加压缩天然气(CNG)燃料的发动机，并且本发明包括用于催化转化含饱和烃(诸如此类燃烧装置的废气中发现的甲烷)的废气的设备和方法。本发明还包括这样的设备和方法，其涉及通过CO的受控供应来避免加贫燃甲烷源燃料的燃烧装置(例如，发动机，诸如CNG发动机)的排放控制中所使用的催化剂发生硫劣化或钝化，同时在催化剂处保持废气处于贫状态。

背景技术

加甲烷源燃料的燃烧装置(例如，发动机)诸如贫燃天然气(NG)发动机在世界范围内既用于固定式发电，也用于移动式应用，包括客车、公共汽车及轻型和重型卡车。诸如经由压裂气体抽采技术使利用率提高以及还公认环境方面有着潜在益处(及在符合当前和预期废气排放法规中起到相关帮助)等原因已促使更多考虑将NG(例如，CNG)作为燃料供应。

例如，与柴油和汽油发动机竞品相比，NG燃料源燃烧装置生成更少与臭氧、NO_x和颗粒物质(PM)相关的污染物。另外，CO₂排放物减少，因为NG的H/C比率为汽油和柴油燃料的约两倍。

在本申请的上下文中，提及的加甲烷源燃料的燃烧装置包括例如固定电站中使用的供给天然气(NG)的燃烧室以及加甲烷源燃料的发动机诸如加NG燃料的发动机(例如，CNG)。甲烷源燃料供应包括通过石油勘探、煤矿开采和甲烷水合物的海洋矿床获得的那些。

加贫燃甲烷源燃料的发动机的另外一个示例包括NG运行的贫燃移动车辆发动机，其中NG作为车辆发动机的唯一燃料源，以及甲烷源燃料(例如，NG燃料)作为燃烧装置的混合燃料源供应系统的一种燃料组分，该燃烧装置诸如为使用NG(例如，CNG)作为弹性燃料或双燃料车辆中(例如，柴油和NG、或汽油和NG燃料源)的一种组分的燃烧装置。可根据燃料供应方法将车辆中使用的NG分类为CNG和液化天然气(LNG)。CNG是在约200个大气压下压缩的气体，并且以储存在高压容器中的状态使用。LNG是在处于大气压的同时通过将天然气冷却到-162℃(-260℉)的温度使天然气冷凝而产生的低温液体燃料。

CNG从广义上讲涉及从地下开采的天然气，但通常是指包含作为主要成分的小饱和烃(诸如甲烷、乙烷和丙烷)且具有痕量级的丁烷和戊烷的可燃气体。CNG主要被分类为从油田中开采的油田气体、从煤田中开采的煤田气体、以及水溶性气体，该水溶性气体可溶于水并存在于水中而不论是否存在石油或煤。煤田气体和水溶性气体中的每一者包含作为主要成分的甲烷以及二氧化碳、氧气、氮气等，并且通常被称为干气，这是由于该气体不能通过室温加压来液化。除了甲烷之外，油田气体还包含乙烷、丙烷、丁烷等，并且通常被称为湿气，这是由于该气体能通过室温加压来液化。

天然气发动机(诸如CNG发动机)代表具有主要为甲烷的燃料源的发动机，使得这些发动机产生的排放物主要包含未燃烧的甲烷-CH₄(例如，85％)，而且通常包含其他短链烷烃物质(例如，乙烷C₂H₆和丙烷C₃H₈)。因此，通过废气流内的氧化来高效率去除饱和烃(包括甲烷)的催化剂的开发具有战略重要性。