[发明专利]一种气体机用尾气后处理系统及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种气体机用尾气后处理系统及其制备方法和应用，包括依次相互连通的TWC装置和SCR装置，TWC装置为涂覆有贵金属的蜂窝陶瓷载体，SCR装置为涂覆有SCR催化剂的蜂窝陶瓷载体。本发明将前置的低温具有氧化能力高温具有TWC功能的TWC装置和SCR装置复合，作为气体机的尾气后处理装置，实现CH₄完全燃烧、转化以及低NOx污染排放。本发明可以在大幅度降低贵金属使用量的基础上降低气体机后处理系统昂贵的生产成本，同时实现气体机尾气污染物排放控制的标准需求，在气体机尾气净化方面有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及气体机尾气处理技术领域，具体说是一种气体机用尾气后处理系统及其制备方法和应用。

背景技术

以天然气（CH₄）为燃料的发动机一般统称为气体机。与其他化石燃料相比，由于CH₄温室效应低、生成颗粒物少等优点成为柴油车/汽油车燃料的重要替代品。但是，CH₄的未完全燃烧造成的全球温室效应是CO₂的20多倍。此外，气体机尾气中的NO_x也是需要控制的重要污染物之一。气体机在国V阶段主要采用稀燃技术，针对尾气中的污染物后处理系统主要利用氧化催化剂。随着国VI的实施，气体机由稀燃技术改为等当量燃烧（理论空燃比），后处理系统中的催化剂改为以Pt-Pd-Rh/Pd-Rh（Pd占主要成分）贵金属为活性组分的TWC（即三元催化转化器，指能同时净化汽车尾气中的CO、HC、NO_x三种污染物的催化转化器）三效催化剂。该TWC催化剂能同时对CO、HC、NO_x三种有害物起催化净化作用，研究表明在国VI气体机后处理系统中，只有贵金属的含量达到60-120 g/ft³时才可以满足同时净化去除CO、HC、NO_x这三种有害物的要求，符合尾气污染物的排放法规。但是，近几年，贵金属Pd和Rh的价格持续增加，这在很大程度上增加了气体机尾气后处理产品的成本。因此，如何在降低气体机后处理系统生产成本的同时又同时满足排放法规的要求是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有气体机尾气后处理系统存在的不足，本发明提供了一种气体机用尾气后处理系统，该后处理系统采用TWC技术与SCR技术（即选择性催化还原技术，是针对柴油车尾气排放中NO_x的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NO_x还原成N₂和H₂O，因此SCR装置一般具有尿素喷射装置）相联合的思路，在TWC装置后端连接SCR装置，两者共同来处理气体机尾气，既降低了TWC装置中贵金属催化剂的含量，降低了成本，又能同时对CO、HC、NO_x这三种有害尾气污染物起到很好的消除作用，达到国家排放法规要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种气体机用尾气后处理系统，该系统包括依次相连的TWC装置和SCR装置，TWC装置为涂覆有贵金属的蜂窝陶瓷载体，SCR装置包括涂覆有SCR催化剂的蜂窝陶瓷载体和尿素喷射装置，尿素喷射装置包括尿素溶液储罐和尿素泵，通过尿素泵向SCR装置中喷射尿素，尿素溶液储罐经过尿素泵喷射尿素至涂覆有SCR催化剂的蜂窝陶瓷载体的前端。

进一步的，以尾气进入端为前端，尾气流出端为后端，TWC装置位于尾气后处理系统的前端，SCR装置位于尾气后处理系统的后端。

进一步的，贵金属在蜂窝陶瓷载体上的含量为28-30 g/ft³。本发明大幅度降低了贵金属含量，大大降低了成本。