CN102966417B - 固体scr系统和利用该系统对固体scr还原剂加热的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体SCR系统和利用该系统对固体SCR还原剂加热的方法。该固体SCR系统包括：固态还原剂；容器，所述容器存储所述固态还原剂；排气管道，所述排气管道供应由所述固态还原剂转化的气态还原剂；以及SCR催化剂，所述SCR催化剂设置在所述排气管道上；排热回收设备，所述排热回收设备设置在所述排气管道上，并且从通过所述排气管道排放的废气中回收废热量；以及换热器，所述换热器连接到所述排热回收设备，并且将所回收的热量供应到所述固态还原剂。

Description

固体SCR系统和利用该系统对固体SCR还原剂加热的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年8月30日提交的韩国专利申请No.10-2011-0087311的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种固体SCR系统以及一种对固体SCR还原剂加热的方法。更特别地，本发明涉及一种固体SCR系统以及一种利用该固体SCR系统对固体SCR还原剂加热的加热方法，该固体SCR系统使用通过排气管道排放的废热量。
背景技术
通常而言，从发动机的排气歧管排放的废气被引导到设置的催化转化器并进行净化，随后穿过消声器以降低噪声，最后通过排气管道而被排放到大气中。
催化转化器对废气之内诸如NOx的污染物进行处理。
选择性催化还原(SCR)装置作为其中一种催化转化器，对废气之内的NOx进行净化，并且尿素、氨、一氧化碳和碳氢化合物(HC)等用作还原剂。
当还原剂供应到废气时，废气之内的氮氧化物通过与还原剂的氧化还原反应而脱氧为氮。
作为一种废气后处理设备的SCR无论车辆驱动条件如何都可以除去氮氧化物，并且尿素SCR通过将尿素投放到废气内从而可以将废气之内的二氧化氮和一氧化氮还原为氮气。
图5为显示常规固体SCR系统的局部横截面图。
参考图5，固态还原剂20存储在容器10之内。当泵34和换热器32操作时，换热媒介30将热量应用到固态还原剂20，以便转化为气态还原剂80。
然后，受控于控制气门60的气态还原剂80经由供应管道70而被供应到设置在SCR催化器90前方的排气管道94。
此时，容器10之内的温度和压力信号从压力/温度信号发射器40传输到控制器50。
然而，常规固体SCR系统结构复杂，并且整个系统的成本相对较高，从而在实际中无法广泛使用。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供了一种固体SCR系统以及一种利用该固体SCR系统对固体SCR还原剂加热的加热方法，该固体SCR系统可以使用通过排气管道排放的废热量。
另外，本发明的各个方面可以提供一种固体SCR系统，其可以提升车辆能量效率并且以相对较低的成本降低车辆重量。
固体SCR系统包括：固态还原剂；容器，所述容器存储所述固态还原剂；排气管道，所述排气管道供应由所述固态还原剂转化的气态还原剂；以及SCR催化剂，所述SCR催化剂设置在所述排气管道上，根据本发明的各个方面的固体SCR系统可以包括排热回收设备，所述排热回收设备设置在所述排气管道上，并且从通过所述排气管道排放的废气中回收废热量；以及换热器，所述换热器连接到所述排热回收设备，并且将所回收的热量供应到所述固态还原剂。
所述固体SCR系统可以进一步包括流量控制气门，所述流量控制气门设置在所述排气管道内，用于将废气选择性地供应到所述排热回收设备。
所述排热回收设备可以包括：隔绝构件，所述隔绝构件设置在所述排热回收设备的圆周上，用于隔绝热量；以及分隔件，所述分隔件用于引导废气。
所述换热器可以包括：循环管道，传热流体在所述循环管道中循环；泵，所述泵使所述传热流体在所述循环管道之内循环；以及散热片，所述散热片释放从所述传热流体传递的热量。
所述换热器可以连接到蓄热设备，所述蓄热设备存储所回收的热量。
一种利用固体SCR系统对固体SCR还原剂加热的加热方法，所述固体SCR系统包括容器和排热回收设备，所述容器存储固态还原剂，所述排热回收设备通过热交换而从通过所述排气管道排放的废气中回收废热量，根据本发明的各个方面的所述加热方法可以包括：(a)将所述容器内的温度和压力与预定值进行比较；(b)当在步骤(a)中所述容器内的温度和压力低于所述预定值时，将所述排热回收设备的温度与所述容器内的温度进行比较；(c)当在步骤(b)中所述排热回收设备的温度高于所述容器之内的温度时，通过与所述排热回收设备中的废气进行热交换而从所述废气中回收废热量；并且(d)通过所回收的热量对所述固态还原剂进行加热。
所述加热方法可以进一步包括：当在步骤(a)中所述容器内的温度和压力高于所述预定值时，停止与所述废气进行热交换。
所述加热方法可以进一步包括：当在步骤(b)中所述排热回收设备的温度低于所述容器内的温度时，停止与所述废气进行热交换。
根据本发明的各个方面，一种固体SCR系统以及一种利用固体SCR系统对固体SCR还原剂加热的加热方法，该固体SCR系统可以使用通过排气管道排放的废热量，而无需加热器，从而可以提升车辆能量效率，并且可以以相对较低的成本降低车辆重量。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为显示根据本发明的示例性固体SCR系统的视图。
图2为根据本发明的用于固体SCR还原剂的示例性加热方法的流程图。
图3A和图3B为根据本发明的示例性排热回收设备的横截面图。
图4为显示根据本发明的示例性换热器的视图。
图5为显示常规固体SCR系统的局部横截面图。
具体实施方式
下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1为显示根据本发明的各个实施方案的固体SCR系统的视图。
参考图1，根据本发明各个实施方案的固体SCR系统，SCR催化器90设置在排气管道94上，固态还原剂20存储在容器10中，并且通过对控制气门60进行控制而将气态还原剂80选择性地供应到SCR催化器90前方的排气管道94。
根据本发明的示例性实施方案的固体SCR系统包括排热回收设备100和换热器130，排热回收设备100设置在排气管道94上并且从通过排气管道94排放的废气92中回收废热量H，换热器130设置在容器100和排热回收设备100之间并且将废热量H供应到容器10。
图3A和3B为根据本发明的各个实施方案的排热回收设备的横截面图。
参考图3A和3B，排热回收设备100缠裹排气管道94，并且在其中形成分隔件150来引导热流。隔绝构件110设置在排热回收设备100的圆周上，用于隔绝热量H。
在图3B中显示了不操作排热回收设备100时废气的流动。
当不需要回收废气92的废热量H时，如图3B所示，流量控制气门140开启，使得废气92不会在排热回收设备100之内流动，而是流出到大气中。
然而，当需要回收废气92的废热量H时，排气管道94关闭，并且通过分隔件150引导废气92。然后，废气92在排热回收设备100之内流动，并且将热量供应到换热器130，如图3A所示。
图4为显示根据本发明的各个实施方案的换热器的视图。
参考图4，换热器130包括循环管道132、泵136和散热片134，传热流体在循环管道132中循环，泵136使传热流体在循环管道132之内循环，散热片134释放从传热流体传递的热量。
换热器130可以设置在容器100和排热回收设备100之间，并且将热量直接供应到容器10。
另外，包括蓄热材料的蓄热设备160可以用于存储废气的废热量，并且可以在要求温度快速升高时将该热量供应到容器10。
蓄热材料和蓄热设备对于本领域技术人员来说是显而易见的，因此将略去具体描述。
根据本发明的各个实施方案，排热回收设备100可以整体地设置在SCR催化器90后方，从而可以提升空间利用度。
下面将描述根据本发明各个实施方案的利用固体SCR系统对固体SCR还原剂加热的加热方法。
图2为根据本发明各个实施方案的用于固体SCR还原剂的加热方法的流程图。
参考图2，当车辆操作(起动)时，将容器之内的温度Tcontainer与预定容器温度Tcontainer，set进行比较。另外，在步骤S100中将容器之内的压力Pcontainer与预定容器压力Pcontainer，set进行比较。
通过温度传感器111和压力传感器115对容器10之内的温度和压力进行检测，并且将所检测到的值输入到投放控制器单元(DCU)120。
另外，通过温度传感器112对废气92的温度进行检测。所检测到的废气92的温度可以用来估计可以回收多少程度的废热量。
通过考虑固态还原剂20汽化为气态还原剂80来确定预定容器温度Tcontainer，set和预定容器压力Pcontainer，set。
如果在步骤S100中容器10之内的温度和压力高于预定值Tcontainer，set和Pcontainer，set，则不需要从废气92中回收热量，从而在步骤S130中不操作废气换热器130。
如果在步骤S100中容器10之内的温度和压力不高于预定值Tcontainer，set和Pcontainer，set，则在步骤S110中需要从废气92中回收热量。
在从废气中回收废热量之前，在步骤S110中将通过温度传感器113检测到的排热回收设备100的温度Texhaustheatrecoverydevicein与容器10之内的温度Tcontainer进行比较，并且如果排热回收设备100的温度Texhaustheat recoverydevicein高于容器10之内的温度Tcontainer，则在步骤S120中废气92的废热量H被回收并进行热交换。
因此，在无需加热器的条件下对固态SCR还原剂20供应了热量。另外，容器10之内的温度和压力可以维持在预定值Tcontainer，set和Pcontainer，set以上。
对废热量的回收可以通过排热回收设备100和流量控制气门140来实施。
在图3A和图3B中显示了废气的废热量H的流动。如果需要从废气92中回收废热量H，则如图3A所示，流量控制气门140关闭排气管道94，从而使废气92流动到排热回收设备100内。
废热量H传递到排热回收设备100之内的循环管道132，然后传递到循环管道132之内的传热流体，从而实现了从废气92中回收热量。
所回收的热量可以直接供应到容器10，或者可以存储在蓄热设备160之内然后在需要时进行供应。
如以上方法所述，通过废气的废热量而将容器10之内的固态还原剂20转化为气态还原剂80，然后通过对控制气门60进行控制而将气态还原剂80选择性地供应到废气管道94，以便将NOx氧化为氮。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语前等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (8)

1.一种固体SCR系统，包括：
固态还原剂；
容器，所述容器存储所述固态还原剂；
排气管道，所述排气管道与所述容器流体连接，并且被供应由所述固态还原剂转化的气态还原剂；
SCR催化剂，所述SCR催化剂设置在所述排气管道上；
排热回收设备，所述排热回收设备设置在所述排气管道上，并且从通过所述排气管道排放的废气中回收废热量，其中所述排热回收设备包括在废气的上游方向延伸的分隔件，该分隔件用于在所述排热回收设备内引导废气，并且其中第一孔形成于所述分隔件之内的排气管道处；
换热器，所述换热器连接到所述排热回收设备的内部以及所述容器的内部，并且将所回收的热量供应到所述容器内的所述固态还原剂，其中所述换热器包括循环管道，该循环管道穿过形成在所述排气管道和所述分隔件之间的空间并位于所述分隔件之内，并且将所述排热回收设备和所述容器热连接，其中所述空间流体连接至所述第一孔，并且其中在所述循环管道内进行传热流体循环；以及
流量控制气门，所述流量控制气门设置在位于所述排热回收设备内部的所述排气管道内，用于将废气选择性地供应到所述排热回收设备的内部，
其中第二孔形成于在所述流量控制气门后方的所述排气管道上。
2.根据权利要求1所述的固体SCR系统，其中所述排热回收设备包括：
隔绝构件，所述隔绝构件设置在所述排热回收设备的圆周周围，用于隔绝热量。
3.根据权利要求1所述的固体SCR系统，其中所述换热器包括：
泵，所述泵使所述传热流体在所述循环管道之内循环；以及
散热片，所述散热片释放从所述传热流体传递的热量。
4.根据权利要求1所述的固体SCR系统，其中所述换热器连接到蓄热设备，所述蓄热设备存储所回收的热量。
5.根据权利要求1所述的固体SCR系统，其中所述第一孔形成于在所述流量控制气门前方的所述排气管道上。
6.一种利用如权利要求1所述的固体SCR系统对固体SCR还原剂加热的加热方法，所述加热方法包括：
a)将所述容器内的温度和压力与预定温度和压力值进行比较；
b)当在步骤a)中所述容器之内的温度和压力低于所述预定值时，将所述排热回收设备的温度与所述容器内的温度进行比较；
c)当在步骤b)中所述排热回收设备的温度高于所述容器内的温度时，通过与所述排热回收设备中的废气进行热交换而从所述废气中回收废热量；并且
d)通过所回收的热量对所述固态还原剂进行加热。
7.根据权利要求6所述的利用固体SCR系统对固体SCR还原剂加热的加热方法，其中所述加热方法进一步包括：
当在步骤a)中所述容器内的温度和压力高于所述预定值时，停止与所述废气进行热交换。
8.根据权利要求6所述的利用固体SCR系统对固体SCR还原剂加热的加热方法，其中所述加热方法进一步包括：
当在步骤b)中所述排热回收设备的温度低于所述容器内的温度时，停止与所述废气进行热交换。
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