[发明专利]后处理系统和方法

说明书

本发明涉及后处理系统和方法。一种用于处理来自内燃式发动机的废气的后处理系统包括串联的柴油机氧化催化剂(DOC)，在DOC下游的柴油机微粒过滤器(DPF)和在DPF下游的主要选择性催化还原(SCR)催化剂。补充SCR催化剂布置在DOC、DPF和主要SCR催化剂的上游以接收来自内燃式发动机的原始废气。补充SCR催化剂可以对原始废气进行SCR反应，直到补充SCR催化剂达到反应温度，此时补充SCR催化剂可以进行SCR反应。

技术领域

本专利公开总体上涉及一种用于处理来自内燃式发动机的废气的排气后处理系统，并且更具体地，涉及一种利用选择性催化还原的系统和方法。

背景技术

已经开发出各种系统和方法以减少从内燃式发动机排放的废气中的某些排放物和副产物，其中一些是响应于政府针对此类排放物的规定而直接开发的。这些系统可以在现场与燃烧过程配合，例如燃料添加剂等。其他系统可以布置在排气系统的下游以与废气相互作用，并且可以被称为后处理系统。后处理系统的一个示例是诸如柴油机微粒过滤器(DPF)的过滤系统，所述过滤系统从废气中过滤并去除例如由于燃料的不完全燃烧而可能出现的诸如微粒物质和烟灰的元素。由于过滤器物理上捕获并积聚微粒物质，因此它将最终将开始阻碍排气流，因此通常需要定期清洁，这可以通过称为“过滤器再生”的过程来完成。过滤器再生可以是主动的也可以是被动的。主动再生通常使用补充热源完成，例如通过在排气系统中引入和燃烧额外的燃料以燃烧掉过滤器捕获的微粒物质。被动再生在正常排气温度下发生并且不需要补充热源。然而，被动再生通常要求过滤器涂有特殊的催化材料以启动在被动再生期间发生的化学转化，或者要求在过滤器的上游设置特殊的催化涂层以引起相关的化学反应从而实现被动再生。

后处理系统的其他示例是那些使用布置在排气流中的催化剂以将废气直接转化为更温和的化学物质的系统。例如，在称为选择性催化还原(SCR)的化学过程中，具有由诸如钒的贱金属制成或涂覆有诸如钒的贱金属的流过基底的催化剂接收从内燃式发动机排放的热废气。气态或液态还原剂被引入到排气系统中，并且可以混合废气或可以被吸收到催化剂上。常见的还原剂或柴油机排出流体(DEF)是尿素，但是在SCR过程中也可以使用其他合适的物质，例如氨。氮氧化物(例如NO和NO₂，有时也称为NO_X)在催化剂存在下与DEF反应，从而将NO_X转化为氮(N₂)和水(H₂O)。催化后处理系统的另一示例是柴油机氧化催化剂(DOC)，其中由钯，铂或其他贵金属制成的催化剂与废气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(C_XH_X)催化氧化以形成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。

在内燃式发动机具有很大的尺寸，例如数百马力或千瓦的大小的情况下，发动机可以与旨在与废气中的不同排放物和副产物相互作用的多个后处理系统可操作地关联。然而，将理解的是，将几种不同的后处理系统组合在一起会带来包装挑战以及对尺寸、重量和成本的关注。美国专利第9,879,581号(“’581专利”)描述了一种后处理系统，其包括以一起协同操作的方式布置的柴油机氧化催化剂，柴油机微粒过滤器和选择性催化还原催化剂。本申请还涉及用于发动机废气的后处理的新颖的装置和方法。

发明内容