CN102454455B - 用于处理废气的装置和方法 - Google Patents

用于处理废气的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102454455B
CN102454455B CN201110326247.9A CN201110326247A CN102454455B CN 102454455 B CN102454455 B CN 102454455B CN 201110326247 A CN201110326247 A CN 201110326247A CN 102454455 B CN102454455 B CN 102454455B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flow path
waste gas
emission
ammonia
air outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110326247.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102454455A (zh
Inventor
彼得·桑德贝格
玛丽·斯滕费尔德特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volvo Car Corp
Original Assignee
Volvo Car Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volvo Car Corp filed Critical Volvo Car Corp
Publication of CN102454455A publication Critical patent/CN102454455A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102454455B publication Critical patent/CN102454455B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
    • B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
    • B01F23/2132—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids using nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3133—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit characterised by the specific design of the injector
    • B01F25/31331—Perforated, multi-opening, with a plurality of holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3133—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit characterised by the specific design of the injector
    • B01F25/31332—Ring, torus, toroidal or coiled configurations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B01F25/31423—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction with a plurality of perforations in the circumferential direction only and covering the whole circumference
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/06—Adding substances to exhaust gases the substance being in the gaseous form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明涉及一种废气处理装置(1)以及用于对沿着排气管系统(3)中的流动路径(2)流动的废气进行处理的方法。该装置(1)包括供应元件(4)，该供应元件与包含氨气的来源(5)相连通。该供应元件(4)包括至少两个排放孔(6a，6b，6c)，这些排放孔被适配以与流动路径(2)相连通以使得氨气能够以至少两个排放方向(7a，7b，7c)从排放孔(6a，6b，6c)分散到流动路径(2)中的废气中。

Description

用于处理废气的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于对沿着排气管系统中的流动路径流动的废气进行处理的一种废气处理装置(arrangement)。而且，本发明涉及一种对沿着排气管系统中的流动路径流动的废气进行处理的方法。
背景技术
当车辆运行时其中的内燃机产生废气。所产生的废气可以包括可能对人、动物和/或自然有害的颗粒或元素。多年以来，已经对减少来自废气中的这些有害颗粒或元素的数量做出了不同的尝试。已经发现的是设置在排气管系统中用于对废气进行处理的催化转换器可使氮氧化物(NOx)的水平降低。在催化转换器中在对废气进行处理之前通过将还原剂混合到废气中已经实现了废气中NOx降低的进一步改善。当被转化成氨气的还原剂(例如脲)被引入到排气管系统中并且与流动的废气混合时，实现了进一步的改善。
美国2007/0048204A1披露了一种技术，该技术将脲引入排气管系统中以减少当在催化转换器中进行处理时废气中NOx的散发。在进入排气管系统之前，US 2007/0048204A1中的脲被加压并且加热。当进入位于催化转换器上游的包含废气的排气管系统中时，该加压的并且加热的脲被转化成氨气。氨气的转化以及混合发生在位于催化转换器上游的排气管系统的混合部分中。该混合部分具有主要用于将还原剂混合到废气中的长度。在混合之后，氨气和废气的混合物进入该催化转换器中。在催化转换器内部，氨气与废气在化学过程中进行反应，导致了废气中NOx水平的降低。
现有技术的一个缺点是混合部分的长度会决定或影响还原剂与排气管系统内部的废气混合的程度，因此也决定或影响系统在减少NOx排放方面的有效程度。如果混合部分太短，则会使得NOx的转化率低。如果混合部分太短，则不能将足够的脲能够转化成氨气。现有技术方案中混合部分的长度必须满足两个彼此矛盾的要求：
a)要求足够长以使氨气在进入催化转换器中之前被转化并且混合到废气中。处于液相状态的尚未被转化成氨气的脲具有的与废气相混合的可能性低，因此降低了它们的NOx水平。
b)要求尽可能地短以减少排气系统的总长度并且同时足够长以符合要求a)。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种紧凑的排气管系统，该排气系统的长度不依赖于在废气进入催化转换器中之前还原剂与废气相混合所需要的混合长度。
本发明的另一个目的是提供一种废气处理装置(arrangement)，其中可以使用一种当被引入排气管系统中时不需要经历相变过程的还原剂。
本发明的另一个目的是降低、或改善已知技术中至少一些缺点，或是为已知技术提供有用的替代方案。
通过根据本发明所描述的排气处理装置实现了这些以及其他目的。
同样，本发明涉及一种用于对沿着排气管系统中的流动路径流动的废气进行处理的废气处理装置。该装置包括与包含氨气的来源相连通的供应元件。该供应元件包括至少两个排放孔，这些排放孔被适配以与流动路径相连通以使得氨气能够以至少两个排放方向从这些排放孔分散到流动路径中的废气中。
可以构建具有本发明的装置的排气管系统，其包括一个短的、减少的或几乎消除的混合长度。因此这种缩短的排气管系统提供了一个优点，即该排气管系统可以用较少的材料来制造。这种材料使用的减少可以进一步对生产成本产生积极影响，从而可以降低生产成本。由减少混合长度带来的另一个优点是可以实现进入催化转换器中的废气的较高温度。这是因为对于废气而言从内燃机至催化转换器的流动路径被缩短。当废气进入催化转换器中时，废气具有高温是合乎需要的。废气的高温已经证明改善了催化转换器中还原剂与废气之间的化学反应，并且因此降低了废气中的NOx水平。
根据本发明的另一个优点是，在流动路径中不必存在混合单元来实现还原剂进入废气之间的充分混合。另一个进一步的优点是可以实现还原剂混合以及分配到流动路径中而没有余压(背压，backpressure)损失。
根据本发明，供应元件可以被适配以安排在所述排气管系统的外侧上。被安排在外侧上使得该供应元件与例如包含还原剂的来源相连通。然后可以将来自该来源的还原剂的流提供到该排气管系统中的流动路径中。
根据本发明，该供应元件可以被适配以安排在所述排气管系统之内。可以通过将供应元件的内部元件包括在所述排气管中用来将还原剂直接地分散，例如喷雾，到废气的流动路径中来实现所述排气管内的安排。
根据本发明，该供应元件可以是环形的。该环形元件可以被均匀地设置在具有基本上圆形横截面的流动路径中。该环形元件可以包括(多个)排放孔，这些排放孔被均匀地并且对称地沿着该环形元件来设置。该还原剂通过这些均匀地并且对称地设置的排放孔被均匀地分散到流动路径中。
根据本发明，该供应元件可以被适配以延伸横穿所述流动路径。可以通过将管状元件包括在该供应元件中来实现这样的延伸。该管状元件可以对称地部分或全部地延伸横穿流动路径。该管状元件可以包括(多个)排放孔，这些孔被均匀地并且对称地沿着该管状元件横穿该流动路径设置。还原剂通过该管状元件的排放孔被设置以均匀地分散到流动路径中。
根据本发明，每个排放孔可以包括开口、喷嘴或排放头(dischargehead)。还原剂能够通过多个排放孔以气体形式被均匀地分配进入流动路径中，由此可以实现与废气直接混合。使用喷嘴的作用是可以将还原剂以气体形式作为流股(或者例如作为小液滴)分散到流动路径内部。像这样，因此进入的还原剂可以在流动路径中与废气直接混合。
根据本发明，该装置可以进一步包括用于在氨气被分散到废气中之前使空气与所述氨气进行混合的混合单元。与氨气混合的空气例如可以是压缩的辅助气体，该辅助气体可以由空气或空气的其他等效替代物构成。被适配用于混合到废气中的氨气是该过程的还原剂。可以通过例如增压、排气歧管压缩、压缩机或其他方式和/或方法来对辅助气体加压。增压可以是一种优选的方法，因为它通常存在于车辆中。因此增压并不昂贵并且非常易于(实现)适于对辅助气体加压。可以通过在进入废气中之前将空气，例如辅助气体，混合到氨气中，来增加有待用于分散到废气中的还原剂的体积。当大体积的还原剂被引入到废气中时，混合效果得以改善。混合可进一步使得与催化转换器的基体一起并且与相对于催化转换器的基体的氨气分布得到改善。与被引入到废气中的具有低浓度氨气的大体积还原剂相比，被混合到废气中的具有高浓度氨气的小体积还原剂会导致较差的混合。可在高压下将还原剂引入到流动路径中。
本发明的第二方面涉及一种排气管系统，该排气管系统包括排气管以及根据本发明第一方面的废气处理装置。供应元件可以经由至少一个气体入口通过排气管系统中的壁元件将氨气引导到流动路径中的废气中。
根据本发明的第二方面，该系统可以包括催化转换器，该催化转换器具有设置在位于所述催化转换器的入口与出口之间的废气流动路径中的第一基体以及第二基体。该第二基体被设置在所述第一基体的上游，并且排放孔被设置在所述第一基体和第二基体之间的流动路径中。当废气进入催化转换器中时，可以在第二基体处进行废气的部分第一清洗。在通过第二基体之后，废气可进入设置在第二基体之后并且位于该第一基体之前的流动路径中的空间中。可以在这样一个空间内将还原剂引入并且混合到流动通过流动路径的废气中。废气和还原剂的混合物继续从该空间进入第一基体中。在第一基体中，废气和还原剂的混合物与第一基体的表面发生反应，导致废气中NOx减少。
气体形式的还原剂(例如氨气)可以被直接引入或分散到排气管系统中。这产生了这样的效果，即当可以将还原剂从液相转化成气相时，混合长度就会成为多余的。混合长度的缩短导致内燃机与催化转换器之间的总距离减小。在进入催化转换器之前废气流的长度的这种减小导致废气的温度提高。催化转换器内部废气的高温对催化转换器的催化作用具有积极影响。
根据本发明的第二方面，在流动路径的截面中相对于彼此可见的排放孔可以被对称地设置在流动路径中。通过将还原剂从横截面上对称设置的排放孔喷雾或引入到废气中，可以实现废气与还原剂之间的均匀混合物。
根据本发明的第二方面，该催化转换器可以包括选择性催化还原(SCR)催化反应器或SCR涂覆的基体。进一步地，该催化转化器还可以包括颗粒过滤器或包括SCR涂层的另一种基体。SCR催化转化器是一种被安排成用来通过使用可与废气混合的还原剂将氮氧化物(也称为NOx)转化成水(H2O)、以及双原子氮(N2)的催化转化器。
本发明的第三方面涉及一种对沿着排气管系统中的流动路径流动的废气进行处理的方法。该方法包括将氨气在至少两个排放方向上从至少两个排放孔排放到所述流动路径中的步骤。
根据本发明的第三方面，该方法包括在三个排放方向上对称地排放氨气的步骤。这具有以下作用，即实现了氨气与废气之间的快速并且良好的混合。
根据本发明的第三方面，该方法包括将氨气排放到位于催化转化器中第一基体的上游的所述流动路径中的步骤。这具有以下作用，即进入到第一基体中的废气包含还原剂的混合物。
根据本发明的第三方面，该方法包括在将氨气排放到所述流动路径中之前，将氨气与空气，例如加压的辅助气体，进行混合的步骤。当通过排放孔中的(多个)小开口进入废气流动路径中时，高度加压的还原剂气体可产生还原剂气体的喷雾样分布而进入到废气中。
附图说明
下面通过非限制实施例的方式并且通过参考文献并通过参考附图更详细地说明本发明，其中：
图1示出了一种具有排气管系统的废气处理装置(arrangement)；
图2示出了一种具有被安排在流动路径内的排放孔的供应元件；
图3示出了一种具有根据图2所示的被安排在两个基体之间的(多个)排放孔的供应元件；
图4示出了一种具有被安排在两个基体之间的平行管状元件中形成的(多个)排放孔的供应元件；
图5示出了一种具有被安排在流动路径中的环形元件中形成的(多个)排放孔的供应元件；
图6示出了一种具有被安排在流动路径中的柔性环形元件中形成的(多个)排放孔的供应元件；
图7a以侧视图的方式示出了一种具有在部分地延伸通过流动路径的管状元件中形成的(多个)排放孔的供应元件；
图7b以一个视图的方式示出了根据图7b所述的供应元件，该元件位于流动路径中并且与其对齐，并且流动路径中排放孔的出口形成三角形，
图7c以一个视图的方式说明了根据图7b所述的供应元件，该元件位于流动路径中并且与其对齐，并且流动路径中排放孔的出口沿着对角线斜穿流动路径设置。
应当注意的是这些附图不必按比例绘制并且出于清楚的目的将本发明的一些特征的尺寸放大。
具体实施方式
下面将通过实施方式举例说明本发明。然而，应当理解的是，包括这些实施方式是为了说明本发明的原理而并不是为了限制本发明的范围，本发明的范围由所附的权利要求限定。
图1示出了一种用于对沿着排气管系统(3)中流动路径(2)流动的废气进行处理的废气处理装置(arrangement)(1)。此后的名称“废气处理装置(arrangement)”等同于“装置(arrangement)”。排气管系统(3)被构造为安排在车辆中并且连接至车辆中的发动机或马达(例如，内燃机)。流动路径(2)从发动机朝向排气管系统(3)的末端部分处的出口延伸通过该排气管系统(3)。装置(1)包括供应元件(4)。供应元件(4)可以与包含氨气的来源(5)相连通。供应元件(4)是管、或管道，氨可以通过该管从来源(5)流出。来源(5)可以是被制造成使其能够耐受较高内部压力的容器。进一步地，来源(5)，容器，可以由能够使该材料耐受来自包含在来源(5)内部的催化剂的(例如脲或氨)可能反应(例如腐蚀反应)的材料来制造。
排气管系统(3)包括排气管(9)或催化转化器(12)。
供应元件(4)被适配以安排在排气管系统(3)的外侧上。这是因为供应元件(4)，或供应元件(4)的一部分，被构造为直接地或者间接地与可被安排在流动路径(2)外面的来源(5)相连接。来源(5)在车辆中可以被设置为使得它可以用催化剂填充、充入和/或装载。车辆中的来源(5)可以进一步设置为使得如果例如被损坏时来源(5)可以被改变或替换。因此，可将供应元件(4)设置在流动路径(2)的外面，并且此后供应元件(4)可以使来源(5)与排气管系统(3)直接地或间接地相连接。
供应元件(4)与排放孔(6a，6b，6c)一起进行安排，参见图2至图7。各排放孔(6a，6b，6c)被安排用于在废气流动路径中的排气管系统(3)内部的对应的排放方向(7a，7b，7c)上排放还原剂。这是为了确保还原剂与流动通过排气管系统(3)的废气良好混合。
装置(1)包括用于在氨气被分散到废气中之前使空气与所述氨气进行混合的混合单元(8)。混合单元(8)被这样安排使得它包括与来源(5)相连通的连接件。混合单元(8)进一步包括空气供应装置(18)。该空气供应装置(18)可以是将空气提供到混合单元(8)中的装置。还原剂(例如氨气)在混合单元(8)中与空气进行混合。然后氨气与空气的混合物被引导通过供应通道(4)至排气管系统(3)。供应通道(4)通过气体入口(10)与排气管系统(3)相连接。气体入口(10)可以抵靠排气管系统(3)的壁元件(11)而被布置。还原剂可以通过所述气体入口(10)被直接引导或流入流动路径(2)中(例如以雾状物的形式)。壁元件(11)可以是排气管(9)的表面的一部分，该排气管(9)是排气管系统(3)的一部分。壁元件(11)也可以是催化转化器(12)的壳体或外壳的表面的一部分。催化转化器(12)可以进一步地是排气管系统(3)的一部分。排气管(9)位于设置在车辆的催化转化器(12)与发动机之间的排气管系统(3)中。
催化转化器(12)可以包括第一基体(13)。催化转化器(12)可以进一步包括第二基体(14)。催化转化器中的基体是例如单块的并且是由例如陶瓷或不锈钢制造的块状物。该块状物可以涂覆有例如贵金属。该贵金属可以是例如铂、钯和/或铑。该块状物可以包括多个微细通道的结构。这些通道可以具有优选地是相当粗糙的表面。当与还原剂混合的废气开始与这些通道接触时，就会发生化学反应。这种化学反应使得可因此降低废气中的NOx。
根据本发明的催化转化器(12)可以包括柴油氧化的催化剂(DOC)、柴油微粒过滤器(DPF)、选择性催化转化器(SCR)或包被DPF的SCR。SCR催化转化器是一种适合用于通过使用还原剂将氮氧化物(也称为NOx)转化成水(H2O)、双原子氮(N2)的催化转化器。
该第一基体和第二基体(13，14)在催化转化器(12)中可以被设置成在两基体(13，14)之间存在空间(19)的一个块状物，或被设置成分离的催化转化器块的形式。如果根据上述的壁元件(11)被构造成催化转化器(12)的壁元件，则所述气体入口(12)可以被安排在催化转化器(12)的壁元件(11)中。然后可以使气体入口(10)与催化转化器(12)内部的空间(19)相连通。
催化转化器(12)包括入口(15)以及出口(16)。该入口(15)与排气管(9)相连接由此废气可以进入该催化转化器(12)中。这些基体(13，14)被安排在延伸通过催化转化器(12)的流动路径(2)中的所述入口和出口之间。第二基体(14)可以被设置在流动路径(2)中第一基体(13)的上游。
在流动路径(2)中在催化转化器(12)之后的是所安排的排气箱(17)。排气箱(17)也可以被称为消声器。排气箱(17)可以通过在排气箱与催化转化器之间延伸的管件与催化转化器(12)相连接。排气箱(17)可以是排气管系统(3)的一部分，由此流动路径(2)因此可以延伸通过所述排气箱(17)。当废气已通过排气箱(17)时，废气可以经由通道(24)离开排气管系统(3)。通道(24)能够作为孔或开口被设置在排气箱(17)中，废气可在通过该排气箱(17)之后通过该孔或开口离开。可替代地，通道(24)可以被安排在与排气箱(17)的孔或开口相连接的管道件的末端部分处。通过出口离开排气管系统(3)的废气可以由于当流过催化转化器(12)时得到处理而使其NOx含量得以降低。
根据图1所示，供应通道(4)与混合单元(8)相连接。还原剂可以与加压气体(例如空气)在混合单元(8)中混合。还原剂通过供应通道(4)流向排放孔。根据本发明所述，任何排放孔可以与混合单元(8)相结合来使用。
图2示出了排气管系统(3)的一部分，该系统具有被安排以提供将还原剂从流动路径(2)中的三个不同位置排放到流动路径(2)中的三个排放孔(6a，6b，6c)。在穿过流动路径(2)的截面中可见，定位的排放孔(6a，6b，6c)可以相对于彼此被对称地设置在流动路径(2)中。因此根据图2中所示的排气管系统(3)的部分可以是排气管(9)的一部分。每个排放孔(6a，6b，6c)与供应通道(4)相连接。根据图2的实施方式所述，供应通道(4)包含围绕排气管(9)和/或流动路径(2)的外环元件(20)。该外环元件(20)可以延伸到流动路径(2)外面并且围绕该流动路径(2)。从环形元件(20)中延伸排放管道(21a，21b，21c)，使环形元件(20)经由排放管道(21a，21b，21c)与排放孔(6a，6b，6c)相连接。由此还原剂可以流至排放孔(6a，6b，6c)。每个排放孔(6a，6b，6c)可以由喷嘴或排放头构成。该喷嘴或排放头可以在一个或多个排放方向上(7a，7b，7c)将还原剂喷雾到流动路径(2)中。因此，还原剂可以从喷嘴或喷头以气体形式作为流股(或例如以小液滴形式)被分散成流动路径(2)内部的体积。当还原剂从喷嘴以气体形式直接地进入流动路径中时，其可直接地与流动路径(2)中的废气相混合。因此，根据本发明，可以限制常规废气系统中使用的混合长度。
排放孔(6a，6b，6c)可以由排气管(9)中或催化转化器中的小孔或开口构成。通过该小孔或开口可以将还原剂引入流动路径中并与其中的废气相混合。
喷嘴可以在流动路径(2)中相对于彼此设置，以使得从每一喷嘴的对应的一个或多个排放方向(7a，7b，7c)可以相对于每一喷嘴的各自排放方向(7a，7b，7c)而对称地定向。
根据图2中所示的一种实施方式所述，喷嘴或排放头可以通过内环元件(22)彼此相连接。内环元件(22)可以支持流动路径(2)内部的喷嘴或排放头的定位、或位置。内环元件(22)可以进一步被安排以作为供应通道(4)的一部分起作用，由此该还原剂可适合于在其中流动以及在喷嘴或排放头之间流动。
图3示出了本发明的一种实施方式，该实施方式使排放孔(6a，6b，6c)对称地设置以使得将还原剂对称地排到流动路径(2)中得以实现。根据图3的实施方式所述，排放孔(6a，6b，6c)可以被设置在空间(19)中，该空间(19)被设置在催化转化器(12)内部的第一基体(13)与第二基体(14)之间。根据图3所述，外环元件(20)可以围绕催化转化器(12)被设置在外侧上。根据一种替代实施方式所述，可以这样设置该外环元件(20)以使其可以结合到催化转化器(12)的外壳中以及围绕延伸通过催化转化器(12)的流动路径(2)的外壳中。
根据图3的实施方式所述，废气可以进入催化转化器(12)中并且流动通过第二基体(14)进行第一处理。在第一处理之后，通过第二基体(14)的废气已经被部分清洗。在第二基体(14)之后废气可以进入设置在这些基体(13，14)之间的空间(19)中。在空间(19)中，可将还原剂引入并且混合到其中，并在其中与废气混合。还原剂可以是例如氨气。在废气与还原剂混合之后，该混合物可以继续进入并且通过第一基体(13)。混合的废气将会在第一基体(13)中经历化学反应。该反应会导致废气中NOx的减少。在减少NOx之后，可以引导或导流该废气通过该系统的出口，或通道(24)离开排气管系统(3)。
图4示出了根据本发明的图3的实施方式的一种可替代实施方式。图4中的供应元件(4)可通过利用内部管状件(23)延伸横穿流动路径(2)。管状件(23)可以延伸通过流动路径(2)。管状件(23)可以包括(多个)排放孔(6a，6b，6c)。根据图4所示，排放孔(6a，6b，6c)可以包括多个小开口，这些小开口在流动路径(2)的内部遍及整个管状件(23)进行设置。管状件(23)可以包括设置为横穿流动路径(2)的两个平行的管。管状件(23)的彼此平行的各个管包括遍及整个各个管延伸部分的排放孔(6a，6b，6c)。管状件(23)可以被设置在催化转化器(12)中，横穿其中的空间(19)，并且基本上垂直于流动路径(2)延伸。可替代地，管状件(23)可以被设置在排气管(9)中并在流动路径(2)中的催化转化器(12)之前通过排气管(9)。
图5示出了根据本发明的一种实施方式，其中供应元件(4)可以包括环形部分。该环形部分可以由内环元件(22)构成。在图5中，该内环元件(22)可以被设置在流动路径(2)的内部并且包括(多个)排放孔(6a，6b，6c)。根据图5所示的排放孔(6a，6b，6c)可以被设置在环形元件(22)上。图5中的排放孔(6a，6b，6c)可以包括遍及整个内环元件(22)设置的小开口。供应元件(4)包括与内环元件(22)相连接的排放管道(21a)。该排放管道(21a)可以延伸通过壁元件(11)并且在壁元件(11)之后引导进入流动路径(2)中。从而可以使还原剂流到排放孔(6a，6b，6c)中，这些排放孔(6a，6b，6c)可以被设置在流动路径(2)中的内环元件(22)中，并且将还原剂排放并且混合到流入流动路径(2)中的废气中。
图6示出了根据本发明的一种实施方式，其中供应元件(4)包括软管或柔性管，该软管或柔性管形成了根据图5所示的内环元件的替代内环元件(22)。柔性管包括具有与图5的实施方式所述相似的安排的(多个)排放孔(6a，6b，6c)。该柔性管被连接至延伸通过壁元件(11)并且引导进入流动路径(2)中的排放管道(21a)。由此可以使还原剂流到排放孔(6a，6b，6c)并且进入流动路径(2)中。
图7a和图7b示出了根据本发明的一种实施方式，其中供应元件(4)包括管状件(23)。根据图7a和图7b所示的管状件(23)部分地延伸通过流动路径(2)。进一步地，管状件(23)延伸通过流动路径(2)的中心。图7a是流动路径(2)的侧视图。在图7a中，多个排放孔(6a，6b，6c)(例如三个)与流动路径(2)内部的管状件(23)相连接。然而，如果例如流动路径将具有较大的直径，由此较大体积的废气将从其中通过，则为了江还原剂有效地分散到流动路径中，可以需要较大量的排放孔。这些排放孔(6a，6b，6c)被引导离开该管状件以使得还原剂将从这些排放孔(6a，6b，6c)被对称地分散到流动路径(2)中。
图7a是流动路径(2)的一个视图。图7b的视图指向流动路径(2)中的上游。根据图7b所示的排放孔(6a，6b，6c)沿着管状件(23)被设置在流动路径(2)中。各排放孔(6a，6b，6c)包括出口。还原剂通过各出口被分散到流出路径(2)中。各排放孔(6a，6b，6c)的出口被相对于彼此对称地设置在流动路径中。根据图7b所示的这些出口被这样设置以使得它们在流动路径内形成三角形。
图7c示出了图7b的排放孔(6a，6b，6c)的安排的一种替代方式。在图7c中，这些排放孔(6a，6b，6c)沿着供应元件(4)设置以使得流动路径(2)内的开口横穿流动路径(2)对角延伸。
通过被这样设置在流动路径(2)中，根据图7a-图7c所示的实施方式对于改善流动路径(2)内的混合具有积极作用。当通过流动路径(2)内部的安排时，该安排引起废气和还原剂的湍流。
根据图7a-图7c的替代实施方式所示，三个排放孔(6a，6b，6c)之一可以被定向为与另一个排放孔方向相反。因此，在使用过程中，彼此相反定向的排放孔可以将废气接收到其开口中。这具有下面的结果，即废气的一部分进入相对设置的排放孔中，从而在其中产生压力。已经进入排放孔中的废气将在供应元件(4)中与还原剂相混合。在供应元件(4)中混合之后，废气和还原剂将通过两个另外的排放孔离开。这具有为两个排放孔内的还原剂提供喷射器作用的优点。这种喷射器作用可以提供进一步改善的混合过程或随着还原剂进入流动路径(2)中以与其中的废气相混合而起作用。
尽管已经示出且描述并指出了如本发明的优选实施方式所采用的基本的新的特征，但应当理解，本领域普通技术人员能够在所描述的装置的形式以及细节上，以及它们操作中进行各种省略和替代以及改变。例如，需要特别指出的是，以基本上相同方式实现相同结果的基本上实现相同功能的这些元件和/或方法步骤的所有组合都包括在本发明的范围内。而且，应当理解，所示出和/或说明的这些结构和/或元件和/或方法步骤与本发明的任何披露的形式或实施方式相结合可以作为设计选择的一般事项被结合到任何其他披露的或说明的或建议的形式或实施方式中。因此，仅意在限于本文所附的权利要求指出的范围。

Claims (15)

1.一种用于对沿着排气管系统(3)中的流动路径(2)流动的废气进行处理的废气处理装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括与包括氨气的来源(5)相连通的供应元件(4)，所述供应元件(4)包括设置在流动路径(2)内部形成内环元件(22)的软管或柔性管，所述内环元件(22)包括至少两个排放孔(6a,6b,6c)，所述排放孔被适配以与所述流动路径(2)相连通以使得所述氨气可在至少两个排放方向(7a,7b,7c)上从所述排放孔(6a,6b,6c)分散进入所述流动路径(2)中的所述废气中。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置(1)，其特征在于，所述供应元件(4)被适配以设置在所述排气管系统(3)的外侧上。
3.根据权利要求1所述的废气处理装置(1)，其特征在于，所述供应元件(4)被适配以设置在所述排气管系统(3)中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的废气处理装置(1)，其特征在于，所述供应元件(4)是环形的。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的废气处理装置(1)，其特征在于，所述供应元件(4)被适配以延伸横穿所述流动路径(2)。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的废气处理装置(1)，其特征在于，每个排放孔(6a,6b,6c)包括开口、喷嘴或排放头。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的废气处理装置(1)，其特征在于，所述装置(1)进一步包括用于在所述氨气被分散到所述废气中之前，使空气与所述氨气混合的混合单元(8)。
8.一种排气管系统(3)，包括排气管(9)和如权利要求1至7中任一项所述的废气处理装置(1)，其特征在于，所述供应元件(4)经由通过所述排气管系统(3)中的壁元件(11)的至少一个气体入口(10)将氨气引导到所述流动路径(2)中。
9.根据权利要求8所述的排气管系统(3)，其特征在于，所述系统(3)包括催化转化器(12)，所述催化转化器(12)具有设置在所述催化转化器(12)的入口(15)和出口(16)之间所述流动路径(2)中的第一基体(13)和第二基体(14)，所述第二基体(14)被设置在所述第一基体(13)的上游，其中所述排放孔(6a,6b,6c)被设置在所述第一基体(13)和所述第二基体(14)之间的所述流动路径(2)中。
10.根据权利要求8或9所述的排气管系统(3)，其特征在于，在所述流动路径(2)中的横截面中可见的所述排放孔(6a,6b,6c)在所述流动路径(2)中相对于彼此具有对称安排。
11.根据权利要求9所述的排气管系统(3)，其特征在于，所述催化转化器(12)包括SCR催化转化器或包被基体的SCR。
12.一种利用权利要求1-7任一项所述的废气处理装置(1)对沿着排气管系统(3)中的流动路径(2)流动的废气进行处理的方法，其特征在于，将氨气在至少两个排放方向(7a,7b,7c)上从设置在所述内环元件(22)上的至少两个排放孔排到所述流动路径(2)中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在三个排放方向(7a,7b,7c)上对称地排放所述氨气。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，将所述氨气排放到位于催化转化器(12)中的第一基体(13)上游的所述流动路径(2)中。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在将所述氨气排入所述流动路径(2)中之前，将所述氨气与空气混合。
CN201110326247.9A 2010-10-22 2011-10-24 用于处理废气的装置和方法 Active CN102454455B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10188558.0 2010-10-22
EP10188558.0A EP2444613B1 (en) 2010-10-22 2010-10-22 Arrangement and method for treatment of exhaust gases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102454455A CN102454455A (zh) 2012-05-16
CN102454455B true CN102454455B (zh) 2015-10-28

Family

ID=43543754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110326247.9A Active CN102454455B (zh) 2010-10-22 2011-10-24 用于处理废气的装置和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120096838A1 (zh)
EP (1) EP2444613B1 (zh)
CN (1) CN102454455B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130152555A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-20 Caterpillar Inc. Fluid injection lance with balanced flow distribution
US20140041370A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 GM Global Technology Operations LLC Exhaust Treatment System for Internal Combustion Engine
WO2014117357A1 (en) * 2013-01-31 2014-08-07 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Multi-lobed soot blower
US10473013B2 (en) * 2014-09-26 2019-11-12 Cummins Emission Solutions, Inc. Integrative reductant system and method using constant volume injection
DE102015209163A1 (de) * 2015-05-20 2016-11-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Katalysator zur Abgasnachbehandlung und Abgasnachbehandlungsvorrichtung
JP6560093B2 (ja) * 2015-10-16 2019-08-14 ヤンマー株式会社 船舶の排気ガス浄化装置
US10774718B2 (en) * 2018-10-31 2020-09-15 Caterpillar Inc. Multi-nozzle design to eliminate downstream mixing devices
US10794252B1 (en) * 2019-04-18 2020-10-06 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Direct spray exhaust mixer system
KR102086440B1 (ko) * 2019-05-31 2020-03-09 주식회사 이엠코 화력발전소의 배가스 처리장치
GB2594093A (en) * 2020-04-17 2021-10-20 Delphi Tech Ip Ltd An exhaust gas treatment system
FR3111384B1 (fr) * 2020-06-12 2022-08-05 Faurecia Systemes Dechappement Mélangeur de réducteur pour gaz d’échappement
JP7453164B2 (ja) * 2021-01-19 2024-03-19 ヤンマーホールディングス株式会社 排気浄化装置及びエンジン

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5367875A (en) * 1992-12-07 1994-11-29 Coltec Industries Inc Automated catalytic reduction system
WO2000029728A1 (en) * 1998-11-13 2000-05-25 Engelhard Corporation STAGED REDUCTANT INJECTION FOR IMPROVED NOx REDUCTION
JP2005090424A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Nissan Diesel Motor Co Ltd エンジンの排気浄化装置
CN201013431Y (zh) * 2007-02-12 2008-01-30 潍柴动力股份有限公司 大排量发动机scr后处理装置
DE102006055655A1 (de) * 2006-11-23 2008-05-29 Igs Development Gmbh Vorrichtung zum Eindüsen von Flüssigkeiten oder Gasen in einen Gasstrom sowie Modul

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4109305A1 (de) * 1991-03-21 1992-09-24 Siemens Ag Einrichtung zum einbringen eines reaktionsmittels in einen gasstrom
US5246471A (en) * 1992-02-07 1993-09-21 The Babcock & Wilcox Company Method and apparatus for gas liquid contact
US5992141A (en) * 1996-04-02 1999-11-30 Kleen Air Systems, Inc. Ammonia injection in NOx control
US6273120B1 (en) * 1998-11-12 2001-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Device for introducing a liquid reducing agent into an exhaust gas purification system
DE19956493C1 (de) * 1999-11-24 2001-01-04 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Entsticken von Abgas einer Brennkraftmaschine
US7065958B2 (en) * 2002-05-07 2006-06-27 Extengine Transport Systems Emission control system
DE102004001331A1 (de) * 2004-01-08 2005-07-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Dosierung von Ammoniak in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP3715985B1 (ja) * 2004-10-29 2005-11-16 日産ディーゼル工業株式会社 液体還元剤噴射ノズル構造
US7581387B2 (en) * 2005-02-28 2009-09-01 Caterpillar Inc. Exhaust gas mixing system
US20070048204A1 (en) 2005-09-01 2007-03-01 Rahul Mital Flash injector for NH3-SCR NOx aftertreatment
US7874148B2 (en) * 2007-03-15 2011-01-25 Deere & Company Regeneration system and method for particulate traps
US8017084B1 (en) * 2008-06-11 2011-09-13 Callidus Technologies, L.L.C. Ammonia injection grid for a selective catalytic reduction system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5367875A (en) * 1992-12-07 1994-11-29 Coltec Industries Inc Automated catalytic reduction system
WO2000029728A1 (en) * 1998-11-13 2000-05-25 Engelhard Corporation STAGED REDUCTANT INJECTION FOR IMPROVED NOx REDUCTION
JP2005090424A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Nissan Diesel Motor Co Ltd エンジンの排気浄化装置
DE102006055655A1 (de) * 2006-11-23 2008-05-29 Igs Development Gmbh Vorrichtung zum Eindüsen von Flüssigkeiten oder Gasen in einen Gasstrom sowie Modul
CN201013431Y (zh) * 2007-02-12 2008-01-30 潍柴动力股份有限公司 大排量发动机scr后处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20120096838A1 (en) 2012-04-26
EP2444613B1 (en) 2015-03-18
CN102454455A (zh) 2012-05-16
EP2444613A1 (en) 2012-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102454455B (zh) 用于处理废气的装置和方法
US10711677B2 (en) Exhaust aftertreatment system having mixer assembly
CN102741517B (zh) 废气后处理系统
EP2871340B1 (en) Gaseous reductant delivery devices and systems
US9737907B2 (en) Anti-deposit forming surface finish for exhaust system mixer
US7380395B2 (en) Exhaust gas system
US20080193353A1 (en) Exhaust gas cleaning system
EP2326807A1 (de) Abgasreinigungssystem für dieselmotoren
EP3313558B1 (en) Method, apparatus and mixing device for evenly mixing reactant to exhaust gas flow
CN102071994A (zh) 用于再处理内燃机废气的装置
CN103573351A (zh) 用于后处理排气的混合装置
US9616383B2 (en) Compact selective catalytic reduction system for nitrogen oxide reduction in the oxygen-rich exhaust of 500 to 4500 kW internal combustion engines
KR20160129085A (ko) 500 내지 4500 kw 내연 엔진의 산소-풍부 배기물 중의 질소 산화물 환원을 위한 소형의 실린더형 선택적 촉매 환원 시스템
CN104136727B (zh) 废气净化装置
CN101649765A (zh) 废气系统
US20150198069A1 (en) Aftertreatment System Incorporating Hydrolysis Catalyst with Particulate Filtration and SCR
CN102242662A (zh) 一种scr脱硝系统的静态混合器
CN201581966U (zh) 汽车尾气催化还原后处理器的组合结构
CN110469388A (zh) 一种用于柴油机尾气处理的筒式紧凑型混合器
CN102444453A (zh) 一种排气系统静态混合器
US20130152555A1 (en) Fluid injection lance with balanced flow distribution
CN102444451A (zh) 一种柴油机后处理系统用静态混合器
CN102242661A (zh) 一种车用选择性催化还原装置scr的静态混合器
CN201687558U (zh) 一种车用选择性催化还原装置scr的静态混合器
US20240309789A1 (en) Exhaust aftertreatment apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant