[发明专利]排气净化器

说明书

技术领域

本发明涉及一种净化诸如柴油机、燃气发动机、汽油发动机和燃气涡轮发动机的内燃机或诸如焚化炉或锅炉的燃烧设备的排气的装置。更具体地说，本发明涉及一种安装在排气通道中并主要除去氮氧化物等的排气净化器。

背景技术

进行排气净化的目标物质是例如氮氧化物、一氧化碳、未燃烃、炭烟等的颗粒物质。迄今为止已研发出多种用于净化这些物质的装置。

作为还原氮氧化物(NOx)的装置，一种脱硝装置或类似装置已进入实际使用，其中将氨或尿素作为还原剂的还原催化剂被安装在排气通道中，从而有选择地还原氮氧化物。此外，在比较小型的燃气发动机或汽车用汽油发动机中，已研发出能同时分解包括氮氧化物、一氧化碳(CO)和未燃烃(HC)的三种成分的三用催化物，该三用催化物有助于排气的有效净化。

然而，已知该三用催化物在工作于理想空气燃料比或接近理想空气燃料比的范围内的情形下能够有效地起到净化作用，但在其它状态下，尤其是在空气(氧气)过剩的排气中无法有效地工作。为了解决这个问题，在工作于空气过剩状态下的燃气发动机或汽油发动机中实际使用一种氮氧化物吸留催化系统，该系统在在空气(氧气)过剩状态下工作时暂时使氮氧化物吸留在吸留材料中，并随后通过使之在燃料过剩状态下工作而排出并还原被吸留的氮氧化物。

不过，已知在氮氧化物吸留催化系统中，催化剂被燃料中的硫磺成分所产生的排气中的硫氧化物(SOx)破坏，对氮氧化物的净化能力快速降低，该氮氧化物吸留催化系统在实际状态下仅用于使用低硫磺含量的燃料的发动机中。人们已经研发出一种净化器(专利文献1)，该净化器的结构可通过利用吸留物质在氮氧化物净化塔中吸留氮氧化物并在氮氧化物净化塔中燃烧氮氧化物来减少吸附于吸留物质的氮氧化物并排出硫氧化物或类似物质。可是，由于该结构制造成在具有内置的吸留物质的净化塔内进行燃烧，吸留物质的耐久性实际上就很成问题。

为了去除诸如炭烟之类的颗粒物质，实际使用电除尘器和DPF。DPF的结构构造成通过过滤器捕获颗粒物质，并通过电加热器或类似装置来燃烧和除去所捕获的颗粒物质。近来人们已开发出一种DPF，其中在细粒过滤器中带有具有氧化作用的催化成分并可以连续地除去颗粒物质。

专利文献1：日本专利特开公报第2003-27927号。

发明内容

如已说明了的，三用催化剂无法在空气过剩状态下工作的内燃机或燃烧设备中执行催化功能。此外，在小型燃气发动机或汽车用汽油发动机中实际使用的氮氧化物吸留催化系统中，很难在含有硫氧化物或颗粒物质的排气中有效地实现净化能力。

在工业内燃机中，大多数燃烧设备和海上作业的内燃机在空气过剩的状态下工作，且使用含有硫磺成分的燃料。因此，在排气中含有大量硫氧化物和颗粒物质，就需要一种排气净化器，它能在上述排气中充分地实现其性能。

应予注意的是，通过使用氨、尿素等来有选择地减少氮氧化物的脱硝装置应用于相对较大的工业内燃机或燃烧设备。不过，该装置自身很大又极其昂贵，且诸如氨和尿素之类的还原剂的维护成本也会增加。此外，还有未耗用掉的氨被排出到大气中的很大可能性。

(发明目的)

本发明的一个目的是提供一种气体净化器，它即便在内燃机或燃烧设备主要在空气过程的状态下工作时也能完全地除去排出的有害成分。

具体地说，本发明的目的是能完全除去排气中的氮氧化物、诸如炭烟之类的颗粒、一氧化碳以及未燃烃，以不降低排气净化器的净化能力地保持净化能力，或者能完全除去排气中的氮氧化物、硫氧化物等，以即便在燃料含有硫磺成分的情况下也能不降低排气净化器的净化能力地保持净化能力。

本发明的第一方面是提供一种排气净化器，该排气净化器设置在内燃机或燃烧设备的排气通道中，该排气净化器的特点是包括：氮氧化物吸附材料，该氮氧化物吸附材料暂时地吸附氮氧化物并通过加热或还原气氛来脱附所吸附的氮氧化物；吸附物质脱附装置，该吸附物质脱附装置设置在氮氧化物吸附材料的排气上游侧，并加热排气或空气，或者将排气或空气转化成还原气氛；燃烧装置，该燃烧装置设置在氮氧化物吸附材料的排气下游侧，并包括空气供应装置、燃料供应装置以及点火装置；以及过滤装置，该过滤装置设置在燃烧装置的排气下游侧，以能够捕获包含在排气中的颗粒物质，其中，氮氧化物吸附材料、吸附物质脱附装置、燃烧装置以及过滤装置设置在排气通道中。

根据本发明的第一方面，可获得以下的工作效果。