[发明专利]一种柴油机尾气净化的柔性集成装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，具体涉及一种柴油机尾气净化的DOC+DPF+SCR（柴油机氧化催化器+柴油机颗粒捕集器+选择性催化还原装置）柔性集成装置及其方法。

背景技术

柴油机以其良好的经济性和动力性，广泛地应用于交通运输、农业机械和工程机械等领域。柴油机的尾气中主要包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、颗粒(PM)和氮氧化物(NOx)等有害污染物，其中颗粒(PM)和氮氧化物(NOx)的排放较高，对环境和人体都有很大的危害，因此各国排放法规对于柴油机PM和NOx的排放限制越来越严格。除了采用必要的机内措施改善燃烧之外，还必须对柴油机废气中的PM和NOx采取机外后处理净化措施，才能有效降低二者的有害排放量。

在诸多技术方案中，柴油机氧化催化器DOC(Diesel Oxidation Catalyst)是降低CO和HC的主要后处理技术之一，柴油机颗粒捕集器DPF(Diesel Particulate Filter)是降低PM排放的主要后处理技术措施之一，选择性催化还原装置SCR(Selective Catalytic Reduction)是降低NOx排放的主要后处理技术措施之一。而要满足未来日益严格的排放法规如欧六排放法规，仅靠单个尾气后处理技术已无法满足要求，需要采取不同后处理技术的集成组合，在柴油机排气系统中同时加装DOC、DPF以及SCR。

在同时使用DOC、DPF和SCR技术时，将DOC布置在整个组合的最前端，在其氧化CO和HC的同时，能够将一部分NO氧化成NO₂，提高NO₂比例，从而加快SCR反应速率。

废气首先通过DOC，而DPF和SCR具体位置的布置则存在先后问题。一般来说有两种方案：

(1) DPF前置，即废气先通过DPF再通过SCR。对于该方案，废气先通过DOC氧化HC和CO，再通过DPF将废气中的颗粒进行过滤捕集，净化颗粒后的废气最后进入SCR。这样可以减少碳烟颗粒等在SCR内的沉积，保证SCR中NOx的反应面积及其工作性能；并且废气进入DPF时温度较高，有利于DPF再生，可以有效地改善其被动再生性能，减少主动再生的次数，提高整机的经济性。缺点是废气经过DPF再进入SCR时，废气本身温度有所下降，这对需要一定温度才能有良好NOx转换效率的SCR系统不利。

(2) SCR前置，即废气先通过SCR再通过DPF。对于该方案，则与前述方案刚好相反。废气先通过DOC对HC和CO进行氧化，再通过SCR以降低NOx排放，此时进入SCR的废气温度较高，这对保证其中NOx的催化转换效率是十分有利的。但缺点是废气中的颗粒会有部分沉积在SCR的内壁，对其工作性能有所影响。最后废气再进入DPF，对其颗粒进行捕集净化，此时废气温度有所降低。如果其再生技术使用的是主动再生技术如电加热或喷油等技术，对其再生效果影响不大；但如果采用的是被动再生技术如催化再生或添加剂再生，由于再生需要一定的排气温度，因此再生效果将会受到影响。

可见，同时采用DOC+DPF+SCR技术可降低柴油机各有害污染物的排放，但由于后两者存在系统布置的先后顺序问题，影响了其对柴油机尾气的后处理净化效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效降低有害污染物的柴油机尾气净化DOC+DPF+SCR（柴油机氧化催化器+柴油机颗粒捕集器+选择性催化还原装置）柔性集成装置及其方法，可以实时、在线、柔性的改变柴油机尾气进入DPF或者SCR的先后顺序。