[发明专利]一种利用液氨为SCR还原剂的柴油机尾气排放净化处理系统

说明书

本发明公开了一种利用液氨为SCR还原剂的柴油机尾气排放净化处理系统，液氨钢瓶装有液氨，液氨钢瓶与液位传感器相连，液氨钢瓶与第三压力传感器相连，液氨钢瓶与其上加热装置相连，液氨钢瓶上的液位传感器和第三压力传感器集成一个检测器，通过液氨钢瓶端部法兰式开口与液氨钢瓶相连，加热装置采用液氨钢瓶端部法兰式开口与液氨钢瓶相连，稳压装置与净化装置相连，氨气流量调节阀与稳压装置相连，空气流量控制阀与柴油氧化催化剂‑碳颗粒捕获剂尾部相连，再循环装置与催化反应器相连。结构简单，使用方便，解决了尿素系统水解产氨反应复杂，实际耗氨量难以控制的问题；解决了固态氨技术中氨充装缓慢，氨释放受温度控制，市场配套难的问题。

技术领域

本发明属于柴油机尾气排放净化处理，更具体一种利用液氨为SCR还原剂的柴油机尾气排放净化处理系统，其适用于化石燃料燃烧产生氮氧化物的处理，特别是以柴油 为主的化石燃料。尤其是使用液氨作为汽车尾气处理的还原剂的供给系统的技术方面。

背景技术

中国公路运输量占全部运输量70％以上，柴油车因其在动力性、经济性以及可靠性 方面比汽油车更具有明显的优势，从而承担着绝大多数的货运。然而柴油车氮氧化物的排放以及PM排放占所有机车排放的70％以上，随着《重型柴油车污染物排放限值及 测量方法(中国第六阶段)》的颁布，排放标准越来越严格，特别是氮氧化物的排放从 国五阶段180mg/km提升到国6a的60mg/km直至国6b 35mg/km。因此为了降低氮 氧化物的排放，有必要采用氨类物质作为还原剂，选择性还原氮氧化物(SCR)，从而得 到清洁的氮气和水。

目前柴油车采用BASF AdBlue技术，即使用32.5％的尿素溶液作为氨类物质，用于选择性催化还原汽车尾气排放的氮氧化物。基本原理是利用纯尿素和去离子水配制成浓度为32.5％的尿素水溶液，储存于尿素箱中，其经过尿素泵(例如，博世2.2尿素泵0445042024尿素泵)进入压力空腔，受压尿素溶液在尿素控制器(DCU)的作用下从尿 素碰嘴中喷出、雾化，其经水解、热解之后产生氨气，氨气在催化剂的作用下将氮氧化 物转化成氮气和水，具体化学反应方程式如下：

主反应：(NH₂)₂CO(水溶液)→(NH₂)₂CO(熔化态)+x H₂O(I)；(NH₂)₂CO→NH₃+HNCO(II)；HNCO+H₂O→NH₃+CO₂(III)；副反应：

尿素在高温时不稳定，193℃发生尿素水溶液的脱水反应(I)；250℃会分解成 氨(NH₃)和异氰酸(HNCO)(II)；400℃异氰酸(HNCO)与水反应生成氨(NH₃)和 二氧化碳(CO₂)(III)。当排气温度低于300℃时，尿素溶液的分解率<20％，绝大部 分尿素溶液是进入SCR催化箱后才进一步分解成氨气。与此同时，在150-160℃时，易 发生副反应(IV)生成缩二脲。

由此可见尿素水溶液在水解产氨过程中反应复杂，难以精确控制；再者水解过程会 降低排气温度，造成催化反应率下降从而使得尾气排放难以达标；同时水解、热解不完全的尿素水溶液容易产生缩二脲结晶，沉积在排气管路或是尿素喷嘴部位，堵塞排气管 路从而造成发动机动力的损失，燃油经济性恶化，排放恶化；尿素水溶液的冰点为-11℃ ，低温环境下SCR系统无法正常工作，整车的排放控制并未发挥有效的作用。