CN103068733A - 在车辆排放控制系统中加热含脲材料的方法和装置 - Google Patents

在车辆排放控制系统中加热含脲材料的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及利用热能储存材料(320)、例如相变材料中储存的热来加热固体或液体还原材料(902)例如含脲材料以进行NOx选择性催化还原(‘SCR’)的系统和方法。储热可以是来自排放废气的热，例如内燃机的排气(700)。还原材料可以是固体还原材料。其他还原材料包括水溶液，例如含脲和水、基本由脲和水组成、或由脲和水组成的水溶液。在一个方面，所述方法可以包括蒸发脲的水溶液以进行直接脲水解的步骤。

Description

在车辆排放控制系统中加热含脲材料的方法和装置
申请日的权益要求
本发明要求2010年8月19日提交的美国临时专利申请61/375,077、2010年8月19日提交的61/375,080、和2011年8月15日提交的美国专利申请13,209,630的权益，所有专利申请为了所有目的通过引用并入本文。
发明领域
本发明涉及利用热能储存材料例如相变材料中储存的排气废热，来从固体或液体还原材料例如含脲材料，生成还原气体例如氨以用于NOx选择性催化还原(‘SCR’)的方法。更具体地说，本发明涉及蒸发液体还原材料的方法(例如脲的水溶液和直接脲水解)，和加热固体还原材料的方法。
发明背景
工业中通常一直在积极寻找新的途径来有效捕集和储存废热，使得它可以在更适宜的时间被利用。而且，期望在紧凑的空间中实现蓄能需要开发能够在单位重量和单位体积储藏高能量含量的新材料。突破性技术的潜在应用领域包括运输、太阳能、工业制造方法以及市政和/或商业建筑加热。
在运输业中，排气后处理系统，亦称排放控制装置，用来减少污染物排放。这种后处理系统通常在排气从燃烧室排出之后从中除去污染物。它们包括，例如，催化转化器、柴油颗粒过滤器和柴油氧化催化剂。
在一些应用中已知，在车辆的排放控制系统中将脲溶液注入车辆的排气流中以帮助减少NOx(即氮的氧化物)，例如氧化氮II(即NO)和/或氧化氮IV(即NO2)。在排放控制系统中，(例如，在排放控制系统的产氨反应器中)，脲溶液被转化成氨(NH3)和CO2。氨在SCR反应器中与排气中所含的氮的氧化物NOx反应，从而将有害的NOx转化成无害的反应产物：氮气(即N2)和水(即H2O)。然而在这种应用中利用脲溶液有一些缺点。例如，脲的商业水溶液(例如AdBlueTM，32.5wt％脲)具有的水比脲化学计量地水解为NH3和CO2所需要的多几乎7倍。脲溶液的注入通常通过在与排气一起进入SCR反应器之前喷洒到产氨反应器中来执行。脲的商业水溶液(例如满足ISO 2224要求的32.5wt％脲/67.5wt％水溶液，由德国汽车工业协会(German Association of the AutomobileIndustry)命名为AdBlueTM，例如可从Cummins Filtration商购的Fleetguard
Figure BPA00001674444200021
柴油机排气处理液(DEF)，和可从Daimler AG商购的BlueTEC
Figure BPA00001674444200022
)具有的水比脲化学计量地水解为NH3和CO2所需要的多几乎7倍。如果这种溶液直接注入产氨反应器中，多余的水将导致排气的冷却，因为多余的水消耗热量(例如汽化潜热和显热)。这可以引起温度降低，致使产氨反应器和/或SCR反应器不能有效工作，特别是在喷洒脲溶液时温度相对低(例如约300℃或更低，或约250℃或更低)的情况下。在城市行车条件中排气温度和流速低时和/或车辆停止而它的发动机空转时，通常发生所述低温。发生这种情况时，它可以引起SCR反应器中固体沉积物形成和/或亚适温度。这种冷却效应还可以因需要高度排气再循环(EGR)来保持NOx的低排放量，从而导致较高的燃料消耗，这是因为SCR反应由于SCR反应器中的低温而太缓慢时，EGR是减少NOx排放的唯一手段。另外，为了减少NOx排放，脲需要分解以释放出氨(NH3)，使得化学反应可以在SCR反应器中有效进行。蒸发脲溶液中的多余水和分解脲以产生氨的两个过程都是吸热的。
使用脲溶液有其他缺点。由于车辆必须携带脲溶液中额外的和不必要的水重量，车辆的燃料效率受到损害。一些可商购的脲溶液在-11℃冻结。当发生这种情况时，将必须采取融化脲溶液的步骤。例如，车辆的排气系统可能在亚最佳、极少或甚至未减少NOx排放下运行，直到发动机室由于燃烧热而变热并融化脲溶液为止。
美国专利公布No.2008/0260597中公开了在车辆的排气后处理系统中使用脲溶液还原NOx的可替代方案，所述专利公布以其全部内容通过引用并入本文。该专利公布公开了压住加热元件的固体还原剂棒作为按需产生用于SCR的氨的手段。虽然这可能解决由脲溶液的额外水所带来的问题，但是在该专利公布中公开的发明需要在固体还原剂反应器中的固体还原剂附近生热，以便分解所述还原剂从而产生还原气体。所述生热要求增加了发动机和交流发电机的附加载荷，其进而降低了车辆的燃料效率。
尽管使用固体还原剂在一些车辆应用中有益，但是由于例如液体的操作、配料和输送益处，水溶液(含约32.5wt％脲)是提供还原剂的优选手段。
需要加热固体还原材料以及液体(例如水溶液)还原材料以有限减少NOx的排放，特别是在排气温度通常低的情况下。因此，需要一种可替代的热源以便保持充分的的排气温度以有效减少NOx。例如，需要向车辆排气系统供热但不向生热的发动机和/或交流发电机增加附加载荷的装置、系统和方法。还需要在低温下(例如约-15℃或更低)有效发挥功能的减少NOx排放的装置、系统、方法和材料。
发明概述
本发明提供了有效利用含脲材料(例如脲溶液或含脲固体)以减少柴油发动机的氮的氧化物排放，即使是在排气温度和流速低的时候。本发明为如下方法步骤之一或任何组合(例如所有步骤)提供了充足的高温：(1)水、例如多余水的汽化(例如脲溶液中的水的蒸发)；(2)脲热解为NH3和异氰酸HNCO；或(3)HNCO水解为NH3和CO2。本发明通过利用储热、例如由柴油发动机原始产生的储热来提供这种热。例如，所述储热可以是已经捕集并储存的排气废热。所述储热储存在包含热能储存材料的储热装置(即热能储存(“TES”)装置)中。所述热能储存材料可以是相变材料。优选地，所述热能储存材料包封在金属容器、例如金属囊中。用于本发明的储热装置、储热系统、材料和方法可以包括出版的美国专利申请公布号20090211726和20090250189中所教导的特征之一或任何组合，这两个专利申请均以其全文通过引用并入本文。所述储热装置与产氨反应器热连通，使得热可以从储热装置转移到产氨反应器(例如，当排气温度太低而不能有效产氨时、或者当排气温度太低而不能有效减少SCR反应器中的氮的氧化物时)。储热装置与产氨反应器之间的热传递可以利用单相传热流体(“HTF”)或两相HTF提供。传热流体可以采用液相、汽相或二者。传热流体可以机械泵送或自泵送。例如，热传递可以使用包含液相和汽相的自泵送传热流体，例如美国临时专利申请No.61/245,767(Soukhojak等于2009年9月25日提交)中所描述的，所述专利申请的内容以其全文通过引用并入本文。
可以利用本发明的装置、系统和方法至少部分使用储热(例如捕集并储存的排气废热)来加热产氨反应器中液体含脲材料，以有效产生氨以用于与SCR反应器中的NOx反应。例如，液体含脲材料可以包含多余的水，并可以使用储热装置中捕集和储存的废热来提高多余水的温度，以汽化所述多余水，或二者。
可以利用本发明的装置、系统和方法至少部分使用储热(例如储热装置中捕集并储存的排气废热)来加热固体或液体还原材料，以有效产生氨以用于与SCR反应器中的NOx反应。所述装置、系统和方法可以用于产生NOx的任何排气，例如内燃机(例如用于汽车应用的内燃机)。
使用储热装置，可以得到如下一个或多个优点：减少和/或消除对使用电加热器产生的热来加热固体或液体还原材料的需要；当发动机空转和或低速运转时，增加减少NOx排放的效率；减少固体或液体还原材料的重量和/或体积；或通过消除对排气(例如排放气体)进入燃烧室再循环的需要而提高发动机的效率。在发动机运转期间的一个或多个前述时间内所测量的，与在SCR反应器中与排气进行反应之前不使用储热来加热固体或液体还原材料的系统相比，在系统和/或方法中采用储热装置可以将NOx的排放减少约5％或更多，优选约15％或更多，更优选约25％或更多，并最优选约35％或更多。
本发明的一个方面涉及一种系统，其包括：用于容纳固体或液体还原材料供料的容器，其中所述容器具有一个或多个出口以便所述还原材料可以从所述容器中移除；产气反应器，其用于将至少一些固体或液体还原材料转化成氨和二氧化碳，其中所述产气反应器与所述容器处于流体连接；和储热装置，其与所述产气反应器和/或所述容器的一个或多个出口区处于热连通，其中所述储热装置包含足量的一种或多种热能储存材料，以便所述储热装置能够将产气反应器的至少固体表面和/或所述容器的至少一个或多个出口加热到足以产生氨和/或二氧化碳的温度。
本发明的另一个方面涉及一种方法，所述方法包括利用储存的废热将车辆的产氨反应器的固体表面温度保持在超过200℃的步骤。
本发明的又一个方面涉及一种方法，所述方法包括：将固体或液体还原材料的部分进料进给到产气反应器中；利用储热装置中储存的热加热所述固体或液体还原材料的所述部分进料，达到高得足以发生热解和/或水解的温度；其中基于所述固体或液体还原材料的总重量，所述固体或液体还原材料具有约50wt％或更高的脲浓度；并且储热装置包含液相线温度足够高的热能储存材料，使得固体或液体还原材料可以利用来自所述热能储存材料的潜热和/或显热进行加热。所述固体或液体还原材料优选是含脲材料。
附图简述
在下面的详细描述中，参考以本发明实施方式的非限制性实例提出的多个附图对本发明进行进一步描述，在所述附图中同样的参考数字在附图的几种视图中表示相似部件，其中：
图1是说明包括产气反应器的系统的一些主要部件的特征的示意图，所述系统用于减少排气中的氮的氧化物。如图1中所示，产气反应器可以至少部分或完全位于排气管内。
图2是另一个说明用于减少排气中氮的氧化物的系统的一些主要部件的特征的示意图。如图2中所示，产气反应器可以位于排气管外。
图3A、3B和3C是说明使用载气的系统的特征的示意图。
图4A和4B是说明可以用于排气管内的产气反应器的特征的示意图。
图5A和5B是说明用于控制一种或多种传热流体流动的控制器的特征的示意图。如图5A和5B所示，所述系统可以使用包含单一流路的储热装置，所述单一流路兼用于储热装置的充热和放热。
图6是说明采用固体还原材料生成还原气体的系统的特征的示意图。
图7是传热流体盘管几何结构的实例的横截面示意图，所述盘管几何结构是100％固体阻塞性的。
发明详述
在下面的详细描述中，本发明的具体实施方式结合其优选实施方式进行了描述。然而，在下面的描述针对本发明技术的具体实施方式或具体应用的程度上，其目的仅仅是说明性的，并且仅提供示例性实施方式的简明描述。因此，本发明不限于下面所描述的具体实施方式，相反，本发明包括在所附的权利要求书的真实范围内的所有替代、修改和等同物。
关于从具有低温的排气中去除氮的氧化物的一个或多个问题，可以利用包括储热装置的系统来克服，所述储热装置向产气反应器提供热，以便从固体或液体还原材料中有效产生还原气体。举例来说，所述固体或液体还原材料可以是能够产生氨、异氰酸或两者的材料，例如含脲材料。所述储热装置允许使用储热(例如废热，例如来自柴油发动机的排气或其他部件)，以减少或消除对生热(例如电、机械或通过化学反应产热)的需要。储热装置可以与产气反应器处于热接触。例如，储热装置可以与产氨反应器的内部固体表面处于热接触。通常，储热装置将与产气反应器连接。储热装置与产气反应器之间的连接可以包括将热从储热装置传递到产气反应器的放热回路。所述放热回路可以包括一条或多条管线，所述管线能够将传热流体从储热装置流动到产气反应器、能够将传热流体从产气反应器流动到储热装置、或二者。储热装置优选在还原气体流入选择性催化还原(即SCR)反应器之前向产气反应器提供热。产气反应器通常位于SCR反应器的上游。优选利用来自位于SCR反应器下游的排气系统或排气系统部件的热来加热储热装置。排气系统可以包括热交换器，所述热交换器在发动机功率高和/或排气温度高时捕集排气热(例如废热)。可以利用充热回路将热从热交换器传送到储热装置。充热回路和放热回路可以不同时作用。这样，储热装置可以在排气温度相对高的时候充热，而储热装置可以在排气温度相对低的时候放热。优选的储热装置能够储存足量的热，以使它在发动机功率低时可以释放维持吸热过程必需的热(例如用于从含脲化合物产氨，和/或用于汽化含脲化合物中任何多余的水)。
图1是示意性地显示了用于氮的氧化物的催化还原的系统10中的一些主要部件。如图1中所示，储热装置300与产气反应器100的内部固体表面650相连接。该连接可以是放热回路610，其能够将传热流体在储热装置300和在产气反应器100内部或与产气反应器100相连的热交换器之间循环。在发动机功率高和/或排气700的温度高时，这种储热装置300可以从SCR反应器200下游的热交换器500吸收排气热(例如利用充热回路)。在发动机功率低和/或排气700的温度低时，储热装置300可以释放维持产气反应器100中一种或多种吸热过程所需要的热。
产气反应器应该能够产生用于还原氮的氧化物的一种或多种气体，以减少排气中氮的氧化物的浓度。产气反应器可以将固体或液体还原材料转化成一种或多种还原气体(即转变成气态还原剂)。固体或液体还原材料可以是能够被转变成能与一种或多种氮的氧化物反应的还原气体的任何材料。还原气体优选与氮的氧化物反应(例如在催化剂存在下)，以形成氮气(即N2(g))。
固体或液体还原材料可以包括经加热产生氨、异氰酸(即HNCO)或二者的材料。举例来说，经加热产生气态氨、气态异氰酸或二者的分子包括：脲、三聚氰酸一酰胺；三聚氰酸二酰胺；碳酸铵；碳酸氢铵；氨基甲酸铵；氰酸铵；无机酸包括硫酸和磷酸的铵盐；有机酸、包括甲酸和乙酸的铵盐；双缩脲；三缩脲；氰尿酸；异氰酸；尿素甲醛；三聚氰胺；三氰脲(tricyanourea)或包含这些中一种或多种的混合物。可以用于产生与氮的氧化物反应的还原气体的其他分子包括不形成HNCO、但是分解形成含烃气体混合物的分子。这样的化合物的实例包括胺和它们的盐(例如碳酸盐)，例如胍、碳酸胍、甲胺碳酸盐、乙胺碳酸盐、二甲胺碳酸盐、六甲胺；六甲胺碳酸盐；和来自化学过程的含脲副产物废物。这些具有高级烷基的胺可以使用到所释放的烃组分不妨碍氮的氧化物还原反应(例如在SCR反应器中)的程度。可以用于产生氨、异氰酸或二者的材料的实例包括美国专利申请公布2009/0297417A1中描述的那些，所述专利申请以其全部内容通过引用并入本文(例如，参见0020-0022段)。固体或液体还原材料可以另外包含一种或多种固体或液体稀释剂。如果使用的话，所述固体或液体稀释剂可能与所述固体或液体还原材料中的另一种组分(例如脲)反应形成还原气体，可以是温度约120℃和压力约1个大气压或优选二者的气体。优选地，固体或液体还原材料包含脲或基本由脲组成或完全由脲组成。例如，所述固体或液体还原材料可以是包含脲和水、基本由脲和水组成或完全由脲和水组成的含水混合物。
固体或液体还原材料可以包含水。例如，水可以用于与HNCO反应，使得可以形成氨和二氧化碳。水可以作为单独的组分、作为固体或液体还原材料的一部分、作为流过产气反应器的气体流(例如排气流或空气流)的一部分、或其任何组合，提供到产气反应器。对水的需要可以通过考虑(NH2)2CO(即脲)水解为NH3和CO2的化学计量反应来理解，如下列反应式所示，所述反应式显示了脲热解(反应式1)和水解(反应式2)的程序：
(NH2)2CO+热→HNCO+NH3(g)(反应式1)
HNCO+NH3(g)+H2O→2NH3(g)+CO2(g)反应式2)
(NH2)2CO+H2O+热→2NH3(g)+CO2(g)(净反应式)
根据净反应式，1摩尔(约60.06g)脲和1摩尔(约18.02g)水可以反应产生约2摩尔氨和约1摩尔二氧化碳。脲与水的化学计量比基于重量为约3.33。脲与水的化学计量浓度分别是约76.9wt％和约23.1wt％。
当固体或液体还原材料包含水时，可能有多余的水，例如当脲与水的重量比小于约3.3(例如小于约3.0或小于约2.7)时。当产气反应器中有多余水时，将使用来自产气反应器的热来增加所述多余水的温度和/或蒸发所述多余水。这将导致产生和加热还原气体所需热量的增加。水的汽化热在大约100℃时为约40.66KJ/摩尔。因此，储热装置可以提供足够的热用于如下的一种或多种或甚至全部：i)蒸发和/或加热多余水，ii)热分解反应物以产生还原气体，iii)将还原气体加热到足够的温度，以在催化剂存在下与氮的氧化物反应。将理解，不利用来自储热装置的储热，多余水的汽化热通常导致排气温度降低和/或需要产生补充热。
提供到产气反应器的水量优选足以与反应器中存在的任何异氰酸反应，以形成氨和二氧化碳。当利用脲生成氨时，脲与水基于重量的比率可以是约0.25或更大、约0.4或更大、约0.6或更大、约0.8或更大、约1.5或更大、或约2.7或更大。基于提供给产气反应器的水与脲的总量，脲与水基于重量的比率优选在约6或更低，更优选约4或更低。
液体或固体还原材料可以单独地从被引入产气反应器的任何水中提供，或者它可以包含一些或所有的水。例如，液体或固体还原材料可以基本上不含水(例如，包含少于约20％或更少的水、约10wt％或更少的水、约5wt％或更少的水、或约1wt％或更少的水)，或甚至完全不含水。固体或液体还原材料可以是基本上由产生氨、异氰酸或二者的第一化合物(例如脲)和水组成的含脲材料。例如，还原材料中第一化合物(例如脲)和水的总浓度可以是约80wt％或更高、约85wt％或更高、约90wt％或更高、或约95wt％或更高。含脲材料可以是固体，例如基本由第一化合物(例如脲)组成的固体。液体或固体还原材料(例如含脲材料)可以是通常具有低液相线(例如熔融)温度使得溶液不容易凝固的水溶液。包含第一化合物(例如脲)和水并具有低熔融温度的水溶液通常具有的脲浓度为约5wt％或更高，优选约10wt％或更高，更优选约20wt％或更高并最优选约30wt％或更高；和水浓度约30wt％或更高，优选约40wt％或更高，甚至更优选约50wt％或更高，甚至更优选约60wt％或更高，并最优选约65wt％或更高。示例性的水溶液包括水和脲的二元低共熔混合物，例如德国汽车工业协会(German Association of the AutomobileIndustry)的AdBlueTM、可从Cummins Filtration商购的Fleetguard
Figure BPA00001674444200101
柴油机排气处理液(DEF)、和可从Daimler AG商购的BlueTEC)。
可以将储热装置设计成保持产气反应器的温度超过最低的气体生成温度，以便固体或液体还原材料可以热分解成一种或多种还原气体(即能够将氮的氧化物还原形成N2气体)。最低的气体生成温度可以取决于所述固体或液体还原材料。当使用脲和水产生氨时，最低的气体生成温度可以是约200℃或更高，优选约250℃或更高，和更优选约300℃或更高。整个产气反应器处于或超过最低的气体生成温度可能是不必要的。例如，液体或固体还原材料可以沉积或以其它方式接触热表面(例如固体表面)，还原材料在此处被加热。例如，液体还原材料可以喷洒到产气反应器中。喷洒的液体可以接触所述液体被加热的固体表面(例如，被加热到最低的气体生成温度或更高的气体生成温度的固体表面)。作为另一个实例，产气反应器中热交换器的固体表面可以被加热到最低的气体生成温度或更高的气体生成温度。热交换器的固体表面可以直接或间接加热所述固体或液体还原材料。例如，热交换器的固体热表面可以加热流过产气反应器的载气，使得载气将热传递给固体或液体还原材料。
储热装置可以设计成当发动机在高功率运转和/或排气的温度通常高时来捕集热。例如，在排气温度(例如在SCR反应器下游的位置)为大约300℃或更高、优选约325℃或更高、或约350℃或更高时，储热装置可以捕集热。要理解，在高发动机功率运转期间，排气温度的温度可以达到约300℃或更高，例如约350℃至约550℃。
产气反应器被设计成产生一种或多种用于引入排放流体(例如排气)中的还原气体，使得在所述排放流体通过SCR反应器时，氮的氧化物的浓度可以降低。产气反应器与固体或液体还原材料的供给相连接(例如流体连接)，以便固体或液体还原材料可以配给或以其它方式提供给产气反应器。
产气反应器可以包括与SCR反应器的一种或多种流体连接，其能够使所述一种或多种还原气体流入SCR反应器中。与SCR反应器连接的流体可以由通过从产气反应器流到SCR反应器上游的排气系统部分的管线提供。产气反应器与SCR反应器之间的流体连接可以通过将SCR反应器部分或完全安置在排气系统的部件内来提供。与SCR反应器连接的流体可以通过将载气、例如至少一部分排放流体流过供气反应器来提供。例如，排气可以用作载气。如果使用一部分排气作为载气的话，可以使用载气流量调节器。载气流量调节器的实例包括气窗和阀。载气流量调节器，如果使用的话，优选是可变控制调节器，以便可以控制流速。载气流量调节器可以在产气反应器的上游。载气流量调节器(例如气窗)可以用气动或电磁致动器控制。
产气反应器可以包括一个或多个绝热层，以便减少从产气反应器的热损失。例如，产气反应器可以在排气管内或与排气管接触，并且可以使用绝热层减少从产气反应器到排气管和或管中排放流体的热损失，尤其在排放流体是冷的(例如在低于约200℃的温度下)时候。产气反应器的绝热层，如果使用的话，可以是任何技术领域已知的绝热材料或绝热系统。例如，绝热层可以使用一种或多种导热性低的材料、一个或多个填充有空气或其他气体的间隙、一个或多个抽空空间(即具有局部真空的空间)或其任何组合。本文中描述的将储热装置绝热的任何手段可以用于绝热产气反应器。
产气反应器包括加热固体或液体还原材料的一个或多个设施。产气反应器包括利用储热、例如储热装置中储存的废热加热固体或液体还原材料的设施。例如，产气反应器可以包括与储热装置的热连接。因此，产气反应器可以包括能够用来自储热装置的热进行加热的一个或多个固体表面。产气反应器还可以包括在排气温度高得足以加热和反应所述固体或液体还原材料时(例如在排气温度高得在足以将脲和水转化成氨和二氧化碳时)，利用排气中的热能加热固体或液体还原材料的一种或多种设施。
储热装置与产气反应器之间的热连接可以用将热从储热装置有效传递到产气反应器的任何方式来设置，并且优选包括能够在储热装置与产气反应器之间循环传热流体的放热回路。例如，产气反应器可以包括热交换器。如果使用的话，热交换器可以在固体或液体还原材料被引入和/或反应的反应室内，所述热交换器可以附接或连接于反应室(例如，热交换器可以与反应室的一个或多个表面接触)，或者所述热交换器可以位于反应室的上游。热交换器可以位于产气反应器的反应室内，例如图3A中所示。热交换器可以位于产气反应器的反应室上游，例如图3A和3B中所示。因此，产气反应器可以分成两个或更多个部件，例如热交换器部件(例如用于加热载气)和反应室部件(例如用于接收固体或液体还原材料和/或反应所述材料以产生还原气体)。
产气反应器可以具有向固体或液体还原材料提供热的多个设施。产气反应器可以在排气温度低时使用来自储热装置的储热，并可以在排气温度高时使用来自排气的热。在这种设置中，排气可以充当载气。因而，产气反应器可以包括载气管线，用于将至少一部分排气流过所述产气反应器。载气可以连续流动，或流速可以使用一个或多个流量调节器加以控制。载气流量调节器的实例包括泵、阀、气窗等。可以使用所述调节器减少或阻止载气流过产气反应器。举例来说，流量调节器可以在排气温度低时减少或阻止载气流动，而在排气温度高时允许载气流动。可以应用载气将热从产气反应器的热交换器传送到产气反应器的反应室。这样，即使当排气温度低的时候，载气也可以流过产气反应器，例如图3B中所示。此时，在排气具有低的温度时，可以只需要来自储热装置的储热。随着排气温度由于较高的发动机功率操作而上升，可以减少或停止通过储热装置的放热回路的热流。例如，储热装置的放热回路可以间歇运行，例如当排气温度低时。可以使用一个或多个阀、一个或多个传感器或二者来控制该放热回路。
载气，如果使用的话，也可以是排气以外的气体。例如，载气可以是空气，例如环境空气。当采用排气以外的气体作为载气时，产气反应器可以包括泵、鼓风机、风扇、或控制载气流动的其他机构，例如图3C中示出的泵、鼓风机或风扇150。虽然载气可以通过其他手段加热，但它通常以在环境温度下或接近环境温度下进入产气反应器。例如，储热装置可以是产气反应器主要或唯一的热源。因而，储热装置的放热回路可以在SCR反应器需要还原气体时，以连续方式运行。
用于产气反应器的至少一部分热由储热装置提供。储热装置优选能够接收来自一个或多个部件或装置的热、储存所述热、并在以后将所述热释放给一个或多个部件或装置。例如，储热装置可以接收来自排放流体的热，例如当发动机以相对高的功率运转和/或生成多余热时。储热装置可以储存热直到它被需要为止，例如在以后的时间当发动机以较低的功率运转时。通常，储热装置接收(即吸收)热和释放热之间的时间在约1秒到约30分钟之间变化。当希望储热装置储热较长时，可能需要对储热装置内部容纳相变材料的装置或囊进行某些绝热。这样的绝热可通过安装真空绝热或其他普遍使用的绝热材料和方法来实现。
储热装置可以是能够储存热以使所述热可以在后来用于加热产气反应器的任何装置。储热装置优选在足够高的温度下储热，以便在所述热传递到产气反应器时，产气反应器的温度(例如产气反应器中固体表面的温度)变得对于产生一种或多种还原气体而言足够高。储热装置可以包括一种或多种热能储存材料。储热装置中热能储存材料的量可以是使得储热装置能够储存足量的热，以便在发动机空转或低功率运转时，将产气反应器的温度增加和/或保持在下限工作温度之上。例如，储热装置可能储存足够量的热，以将固体或液体还原材料的温度从约0℃或更低增加到约200℃或更高达持续的一段时间(例如约1分钟或更长，约3分钟或更长，约10分钟或更长，约30分钟或更长，或约100分钟或更长)。如在下文中所描述的，用于储热装置的特别优选的热能储存材料在超过产气反应器的下限工作温度的温度下具有一种或多种固液相变。
储热装置可以包括允许传热流体进入储热装置中的一个或多个开口(例如孔)，和允许传热流体流出储热装置的一个或多个开口(例如孔)。传热流体包括流体路径，以便在放热运行模式期间，相对冷的传热流体流入储热装置(例如，通过进入孔)、利用储热装置中储存的热能加热、和排出储热装置(例如，通过排出孔)，使得传热流体离开储热装置时的温度大于它进入储热装置时的温度。传热流体离开储热装置时的温度足以将固体或液体还原材料转变成还原气体，所述温度优选约200℃或更高、更优选约250℃或更高、和最优选约300℃或更高。要理解，传热流体离开储热装置时的温度可以较低(例如低于200℃)，例如在瞬变时间期间，例如在传热流体的循环起动期间。在放热运行模式期间，传热流体可以在产气反应器和储热装置之间循环。
储热装置可以包括其他孔(例如，进口、出口或二者)和/或流路，以便所述装置可以与一个或多个其他部件处于热连通。储热装置的其他孔和/或流路可以以不同于放热模式的模式来操作储热装置。例如，储热装置可以包括第二流路，它用于储热装置和热源、例如从发动机排气接收热的热交换器之间的流体环路(即流体回路)。这样的环路或回路可以是充热回路(即，能够向储热装置提供热的流体回路)。充热回路可以通过循环传热流体使所述流体流入热交换器来发挥作用，在热交换器中传热流体的温度上升和/或传热流体汽化，所述传热流体随后流入吸收部分或所有热的储热装置中，使得传热流体的温度降低和/或传热流体冷凝。如果充热回路采用与放热回路不同的流路通过储热装置，那么这两个回路可以使用相同或不同的传热流体。如果传热流体相同，它们可以具有流体连接(例如它们可以共有供给贮器)或它们可以没有流体连接。
储热装置可以包括用于多种操作模式的流路(flow path)。举例来说，流路可以在排放流体温度比储热装置温度高时用于对储热装置充热，而同一流路可以在排放流体温度比储热装置温度低时用于对储热装置放热。因而充热回路和放热回路可以共用部件，例如通过储热装置的流路。此时，可以使用流量控制器，例如一个或多个阀，来控制其中传热流体流动的流体回路。
用于本发明的特别优选的储热装置是国际专利申请No.PCT/US11/22662(由Soukhojak等在2011年1月27日提交)中008-117段和132-141段中描述的储热，所述专利申请通过引用并入本文。例如，储热装置可以包括具有如下特征之一或任何组合(例如所有如下特征)的一个或多个物件(例如堆叠的物件)：所述物件可以包括具有一个或多个密封空间的囊状结构，所述密封空间可以包封一种或多种热能储存材料；所述囊状结构可以具有一个或多个流体通道，所述流体通道大得足以允许传热流体流过所述一个或多个流体通道；或者当传热流体接触所述囊状结构时，热能储存材料可以与传热流体隔离。
例如，热能储存材料可以包封在两个密封连接的金属层之间，形成一个或多个隔离的囊。没有限制地，所述储热装置可以采用2009年10月8日出版的美国专利申请公布No.US 2009/0250189A1中描述的囊或囊排列(例如泡罩包装或堆叠的泡罩包装)，所述专利申请通过引用并入本文。
没有限制地，用于储热装置的合适的热能储存材料(即TESM)包括能够表现出相对高的热能密度的材料，所述热能如显热、潜热、或优选二者。热能储存材料优选与储热装置的工作温度范围相容。例如，热能储存材料优选在储热装置的较低工作温度下是固体，在储热装置的最高工作温度下至少部分是液体(例如完全是液体)，在装置的最高工作温度下不显著降解或分解，或其任何组合。热能储存材料优选在被加热到装置的最高工作温度达约1,000小时或更长、或甚至约10,000小时或更长时，没有显著的降解或分解。
热能储存材料可以是具有固液转变温度的相变材料。热能储存材料的固液转变温度可以是液相线温度、熔融温度或低共熔温度。固液转变温度可以足够高，以便在产气反应器的加热中采用熔化潜热。优选地，热能储存材料的固液转变温度大于产气反应器的下限工作温度，使得当至少一部分热能储存材料处于液态时，产气反应器的温度可以上升或保持在高于它的下限工作温度。更优选地，热能储存材料的固液转变温度比产气反应器的下限工作温度高约10℃或更多、约20℃或更多、约30℃或更多、或约50℃或更多。固液转变温度应该足够低，以便传热流体、所述一个或多个待加热的物体或二者不会被加热到其可以降解的温度。固液转变温度的期望温度可以取决于传热方法、在储热装置和/或放热回路中可以预见的热损失、可以利用储热装置额外加热的任何其他物体、或其任何组合。固液转变温度优选约190℃或更高，更优选约200℃或更高，甚至更优选约230℃或更高，甚至更优选约250℃或更高，甚至更优选约270℃或更高，并最优选约300℃或更高。热能储存材料固液转变温度优选为约450℃或更低，更优选约400℃或更低，甚至更优选小于约380℃或更低，并最优选约250℃或更低。例如，所述固液转变温度可以从约200℃至约450℃，从约190℃至约400℃，从约200℃至约375℃，从约225℃至约400℃，或从约200℃至约300℃。
对于热能材料，将能量有效储存在小空间中，可能是理想的。因此，热能储存材料可以具有高熔化热密度(用兆焦耳/升为单位表示)，定义为熔化热(用兆焦耳/千克表示)与密度(在约25℃下测量并用千克/升为单位表示)的乘积。热能储存材料的熔化热密度可以为约0.1MJ/升或更大、优选约0.2MJ/升或更大、更优选约0.4MJ/升或更大、并最优选约0.6MJ/升或更大。典型地，热能储存材料具有约5MJ/升或更小的熔化热密度。然而，也可以使用熔化热密度较高的热能储存材料。
期望热能储存材料是轻重量的。例如，热能储存材料的密度(在大约25℃下测量)可以为约5g/cm3或更小，优选约4g/cm3或更小，更优选约3.5g/cm3或更小，并最优选约3g/cm3或更小。密度的下限根据实际情况。热能储存材料的密度(在大约25℃下测量)可以为约0.6g/cm3或更大，优选约1.2g/cm3或更大，更优选约1.7g/cm3或更大。
所述密封空间可以包括本领域已知的任何热能储存材料。可用于储热装置中的热能储存材料的实例包括下列文献中描述的材料：AtulSharma，V.V.Tyagi，C.R.Chen，D.Buddhi，“关于用相变材料进行热能储存和应用的综述(Review on thermal energy storage with phase changematerials and applications)“，Renewable and Sustainable Energy Reviews 13(2009)318-345，和Belen Zalba，Jose Ma Marin，Luisa F.Cabeza，HaraldMehling，“关于利用相变进行热能储存的综述：材料，传热分析和应用(Review on thermal energy storage with phase change：materials，heattransfer analysis and applications)”，Applied Thermal Engineering 23(2003)251-283，二者以它们的全文通过引用并入本文。可用于传热装置的合适的热能储存材料的其他实例包括美国专利申请公布No.US2009/0250189A1(2009年10月8日出版)和US 2009/0211726A1(2009年8月27日出版)中描述的热能储存材料，所述两个专利申请通过引用并入本文。
热能储存材料可以包括(或甚至可以基本由其组成，或由其组成)含至少一种第一金属的材料，更优选含所述至少一种第一金属的材料与含至少一种第二金属的材料的组合。含第一金属的材料、含第二金属的材料、或二者，可以是基本纯的金属、合金例如包含基本纯的金属与一种或多种其他合金成分(例如一种或多种其他金属)的合金、金属间化合物、金属化合物(例如盐、氧化物或其他)、或其任何组合。一种优选的途径是使用含一种或多种金属的材料作为金属化合物的一部分；更优选的途径是使用至少两种金属化合物的混合物。举例来说，合适的金属化合物可以选自氧化物、氢氧化物、包含氮和氧的化合物(例如硝酸盐、亚硝酸盐或二者)、卤化物、或其任何组合。采用三、四或其他多组分材料体系也是可能的。本文中的热能储存材料可以是表现出低共熔性的两种或更多种材料的混合物。
TESM可以包含锂阳离子、钾阳离子、钠阳离子、或其任何组合。基于TESM中阳离子的总摩尔数，TESM可以包含浓度从约20％至约80摩尔％、优选从约30％至约70％的锂阳离子。基于TESM中盐的总摩尔数，所述TESM可以包含的硝酸锂浓度从约20摩尔％至约80摩尔％硝酸锂。TESM可以包含约30摩尔％至约70摩尔％硝酸锂和约30摩尔％至约70摩尔％硝酸钠。基于TESM的总重量，所述TESM可以包含总浓度约90wt％或更高(例如约95wt％或更高)的硝酸锂和硝酸钠。TESM可以包含至少一种含有硝酸根离子、亚硝酸根离子、或二者的第一金属化合物；包含至少一种第二金属化合物的含至少一种第二金属的材料；并任选包含水，其中如果存在水的话，水浓度为约10wt％或更低。TESM可以是包括硝酸锂、硝酸钠、亚硝酸锂、亚硝酸钠或其任何组合的低共熔组合物。
用来将热传入和/或传出储热装置的传热流体(HTF)可以是任何液体或气体，以使所述流体流动(例如不凝固)通过储热装置和其他部件(例如，供热部件、一个或多个连接管或管线、除热部件、或其任何组合)。传热流体可以是单相(液体或蒸汽)传热流体或双相(例如液-汽)传热流体。传热流体可以是本领域已知的能够在用于储热装置的温度下传递热的任何传热流体或冷却剂。例如，传热流体优选在暴露于储热装置和/或热交换器的温度时不降解。传热流体可以是液体或气体。优选地，传热流体能够在使用期间可能暴露的最低工作温度下(例如最低预期环境温度下)流动。例如，传热流体在约1个大气压的压力和约25℃、优选约0℃、更优选-20℃和最优选约-40℃的温度下可以是液体或气体。没有限制地，将热传入和/或传出储热装置的优选传热流体在约40℃下是液体。
传热流体应该能够转运大量热能，典型作为显热。合适的传热流体可以具有足以转运大量热能的比热，并优选比热(例如在约25℃下测量)为约1J/g·K或更大、更优选约2J/g·K或更大、甚至更优选约2.5J/g·K或更大、和最优选约3J/g·K或更大。优选地，传热流体是液体。例如，可以使用本领域已知的任何发动机冷却剂作为传热流体。所述系统可以使用单一传热流体用于将热传入储热装置中(例如传入储热装置中的热能储存材料中)和从储热装置去除热(例如，从储热装置中的热能储存材料中去除)。或者，所述系统可以使用将热传递给热能储存材料的第一传热流体和从热能储存材料中去除热的第二传热流体。在包括第一传热流体和第二传热流体的系统中，第一传热流体可以通过储热装置中的第一流路而第二传热流体流过通过储热装置的第二流路。
没有限制地，可以单独使用或作为混合物使用的传热流体包括本领域技术人员已知的传热流体，并优选包括包含水、一种或多种亚烷基二醇、一种或多种聚亚烷基二醇、一种或多种油、一种或多种致冷剂、一种或多种醇、一种或多种甜菜碱、或其任何组合的流体。传热流体可以包括(例如除了前述流体之外或代替前述流体)工作流体或基本由其组成，所述工作流体例如下文描述的工作流体。可以使用的合适的油包括天然油、合成油或其组合。例如，传热流体可以包含以下物质或基本由以下物质组成(例如，至少80重量％、至少90重量％、或至少95重量％)：矿物油、蓖麻油、硅油、氟代烃油、或其任何组合。
示例性的传热流体包含一种或多种亚烷基二醇或基本由其组成。没有限制地，优选亚烷基二醇包含约1至约8个亚烷氧基。例如，所述亚烷基二醇可以包含含有约1至约6个碳原子的亚烷氧基。亚烷基二醇分子中的亚烷氧基可以相同或可以不同。任选地，亚烷基二醇可以包括不同亚烷基二醇的混合物，其中每种亚烷基二醇包含不同的亚烷氧基或不同的亚烷氧基比率。优选的亚烷氧基包括氧化乙烯、氧化丙烯和氧化丁烯。任选地，所述亚烷基二醇可以被取代。例如，亚烷基二醇可以被一个或两个烷基、例如包含约1至约6个碳原子的一个或两个烷基取代。因而，亚烷基二醇可以包括一种或多种亚烷基二醇单烷基醚、一种或多种亚烷基二醇二烷基醚或其组合，或基本由它们组成。亚烷基二醇也可以包括聚亚烷基二醇。特别优选的亚烷基二醇包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇和丁二醇。任何以上二醇可以单独或作为混合物使用。
单相传热流体的实例包括联苯、二苯醚或其混合物，例如可作为DOWTHERMTM Q从Dow Chemical Company商购的联苯和二苯醚的低共熔混合物；硅油，例如可从Dow Chemical Company商购的SYLTHERMTM 800；和烷基取代的芳烃，例如可从Solutia Inc.商购的THERMINOL
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59。
任选地，传热流体可以包括双相传热流体(即工作流体)，或基本由其组成，或完全由其组成。例如，所述系统可以包括流过储热装置的工作流体，所述工作流体在储热装置中被加热和汽化，然后流到所述工作流体在其中冷凝的一个或多个部件(例如待加热的部件)。因此，储热装置可以起到工作流体的汽化器的作用，而待加热的部件可以起到工作流体的冷凝器的作用。如果使用工作流体的话，提供给冷凝器的热优选包含工作流体的汽化热。所述系统可以包括将工作流体返回储热装置的冷管线，和从储热装置去除工作流体的热管线。所述冷管线和热管线优选能够在工作流体流过回路时容纳工作流体而不渗漏。在储热装置(例如储热装置中的热能储存材料)的温度足以导致工作流体中所有组分的合并蒸气压超过约1个大气压，并且阀处于打开以允许工作流体流动时，工作流体可以a)通过毛细结构泵送；b)至少部分汽化；c)至少部分输送至冷凝器；和d)在冷凝器中至少部分冷凝；从而从储热装置中除去热。因此，所述系统可以任选包括毛细泵送回路。
工作流体可以是在热能储存材料处于或超过它的液相线温度时，能够在储热装置中部分或完全汽化(从液体转变成气态)的任何流体。合适的工作流体(例如用于毛细泵送的回路)包括具有如下特性之一或任何组合的纯物质和混合物：在最高热能储存系统温度下化学稳定性良好，低粘度(例如约100mPa·s或以下)，良好地润湿毛细结构(例如良好的芯吸润湿)，与毛细泵送回路的材料(例如容器材料、用于包封热能储存材料的材料、蒸气和液体管线的材料等)的化学相容性(例如工作流体引起的腐蚀低)，有利于汽化器和冷凝器温度的温度依赖性蒸气压，高容量的汽化潜热(例如，工作流体的熔化潜热与密度的乘积在约25℃下以兆焦耳/升为单位可以为大于约4MJ/升)，凝固点小于或等于冷凝器的传热流体的凝固点(例如，凝固点小于或等于防冻剂的凝固点)，或凝固点小于或等于约-40℃。例如，在-40℃的温度和1个大气压的压力下，工作流体的平衡态可以是至少90％的液体。
汽化器中工作流体的蒸汽压应该足够高，以使产生的蒸气流足以泵送工作流体。优选地，汽化器中工作流体的蒸气压应该足够高，以使产生的蒸气流足以从所述汽化器携带期望的以瓦测量的热能到冷凝器。汽化器中工作流体的蒸气压优选足够低，使得毛细泵送回路不渗漏和不破裂。
工作流体对毛细结构的润湿可以用工作流体在毛细结构的材料上的接触角来表征。优选地，所述接触角为约80°或更小、更优选约70°或更小、甚至更优选约60°或更小、并最优选约55°或更小。
工作流体优选在适当压力和约200℃或更低、约150℃或更低或约90℃或更低的温度下冷凝。例如，工作流体可以在约2MPa或更小、优选约0.8MPa或更小、更优选约0.3MPa或更小、甚至更优选约0.2MPa或更小并最优选约0.1MPa或更小的压力和大约90℃下冷凝。
工作流体优选可以在非常低的温度下流动。例如，工作流体可以暴露于非常低的环境温度下，并优选能够在约0℃、优选约-10℃、更优选约-25℃、甚至更优选约-40℃并最优选约-60℃的温度下从冷凝器流到储热装置。工作流体优选在它处于充满的储热装置的温度下时、例如在热能储存材料处于液态时为气态。
工作流体能够有效传递来自储热装置的热能，使得从储热装置除去一定量的热需要的工作流体量相对小(例如，与使用不是工作流体的传热流体来除去热的装置相比)。优选工作流体传递的大部分热以汽化热的形式传递。与使用不是工作流体的传热流体并具有相同初始功率的系统相比，工作流体的体积、工作流体的流速或二者在热能储存中相对低。
如上所述，工作流体可以以汽化热的热形式传送部分热能。工作流体优选具有高汽化热，以使可以传递的热的量高。储热装置的合适的工作流体的汽化热可以为约200kJ/摩尔或更多、优选约500kJ/摩尔或更多、更优选约750kJ/摩尔或更多、甚至更优选约1000kJ/摩尔或更多、并最优选约1200kJ/摩尔或更多。
双相传热流体可以是具有适当的沸点温度的任何双相体系。例如，双相传热流体可以包括水、氨(例如水-氨混合物)、或熔融金属，或基本由它们组成。
要理解，与传热流体(例如工作流体)接触的材料可以抵抗来自所述流体的腐蚀。例如，可以接触到传热流体的储热装置或储热系统的任何一个或所有表面(例如，工作流体蒸汽管线的内部、工作流体液体管线的内部、热交换器和储热装置的内表面、一个或多个阀的内表面、泵的表面、流体贮器的内表面等等)可以用耐腐蚀材料例如不锈钢制成和/或用所述耐腐蚀材料涂层。
要理解，本文中描述的热能储存系统中使用的任何工作流体或传热流体可以包括添加剂包(additive package)。这样的添加剂包是本领域的技术人员公知的，并且被改造以适合其中可以利用本发明装置的系统。例如，所述添加剂包可以包括稳定剂、腐蚀抑制剂、润滑剂、极压添加剂、或其任何组合。
传热流体可以被机械泵送以将热从热源传递到受热体(例如从储热装置到产气反应器，或从热交换器到储热装置)，或者可以自泵送(例如利用重力，如热虹吸或毛细作用)。优选单相HTF是机械泵送的。优选双相传热流体是自泵送的。自泵送的传热流体可以利用热管、热管回路或毛细泵送回路，将与受热体相连的冷凝器中冷凝的液体返回到与热源相连的蒸发器。
生成还原气体的系统可以包括用于储存和/或配给固体或液体还原材料的一个或多个部件，以便可以按需产生足量的还原气体用于减少氮的氧化物。用于储存和/或配给还原材料的系统可以取决于所述材料的状态(例如液态或固态)。
可以在储存和/或配给固体还原材料的系统中使用的部件在图6和7中示出。固体还原材料可以用足以填充和/或储存在容器(例如贮存器)中的任何形式提供。例如，固体还原材料可以以块、以许多粒子、例如薄片、粉末、颗粒、丸粒或其任何组合提供。如果固体还原材料以块提供的话，优选以横截面大体不变的块提供。固体还原材料可以储存在任何形状的容器中。在一种优选的配置中，所述容器具有横截面大体不变的室，以便可以向材料的一端(例如接近容器的顶部)施加力分配板，以推进相反端处(例如接近容器的底部)的固体还原材料。利用大体不变的横截面，有可能随着容器中材料的推进而保持力分配。储存固体还原材料的容器可以整合到产气反应器中。例如，固体还原材料可以通过热表面例如热板的表面或其他结构与产气反应器隔开。所述板或其他结构优选具有一个或多个开口，以允许所述还原材料进入产气反应器的加热区。取决于传递给还原材料的热的量，所述还原材料可以作为固体、液体、气体、或其任何组合进入产气反应器的加热区。所述板可以通过加热元件、例如包含传热流体的盘管进行加热。因此，所述板可以是产气反应器中热交换器的一部分。热交换器优选与邻近产气反应器的固体还原材料区处于热连通，以使固体还原材料被液化、汽化、反应、或其任何组合。储存容器可以包括将固体还原材料压向热表面或以其它方式将固体还原材料输送到热表面的一个或多个机构。例如，所述容器可以包括有螺纹轴的平台(例如力分配板)，以类似于除臭棒的操作来推进平台中储存的固体还原材料。所述轴可以由电磁致动器/马达或由气动/液压致动器或其他类似的机构转动。当固体还原材料被部分或完全消耗时，所述容器可以再填充补加的固体还原材料。例如，至少部分填充所述容器的一块或多块固体还原材料可以添加到所述容器中。所述容器应该能够容纳多个块，以使所述容器在各种使用水平之后(例如在所述容器排空约10％或更多、约20％或更多、约30％或更多、约50％或更多、或约60％或更多之后)，可以方便地被再充填。或者，所述容器可以通过添加丸粒、薄片、粉末、颗粒、团粒或能够流入容器中的其他形式的固体还原材料进行再充填。装填固体还原材料可以包括取下平台、和/或将所述固体还原材料附加在所述平台上的步骤。
在使用固体还原材料时，产气反应器中的HTF盘管可以布置得使还原气体容易地流出所述盘管和固体还原材料之间的界面区。优选将HTF盘管设计和/或布置成防止任何固体还原材料未气化就通过所述盘管。这可以通过合适的盘管几何结构来实现，所述几何结构具有用于气体流动的间隙，但是在固体还原材料滑移的方向上没有任何视线孔，即，气体流过盘管的全部路径都是弯曲的，如图7中所示。虽然使用术语HTF盘管，但要理解，可以使用任何几何结构的盘管，条件是它向固体还原材料提供热、允许还原气体流动、基本阻塞未反应的固体还原材料的流动、或其任何组合。例如，可以利用一个或多个HTF盘管阻塞固体还原材料基本上所有或所有的直接流动。优选使用单根100％固体阻塞的HTF盘管。产气反应器可以包括固体阻塞结构，例如翼片、开孔泡沫或二者，它们阻塞固体还原材料的一部分、基本所有、或100％的直接流动。如果使用的话，所述固体阻塞结构可以与HTF盘管、热板或二者接触和/或与它们附连。可以设计HTF盘管、固体阻塞结构、热板、或其任何组合，以增加和/或最大化向固体还原材料的传热。
用于加热产气反应器中固体还原材料的热板可以是金属板。所述热板优选具有充分的导热性，以便它传递与所述盘管的交界面散出的热，例如图7中所示。热板可以在与固体还原材料接触的表面上具有槽或通道，以便在交界面处产生的任何气体可以被带入产气反应器中。槽或通道可以通过刻蚀、通过钻孔或其他机械加工方法来产生。所述槽或通道可以具有任何形状或图案。例如，它们可以是高度偏斜的、直的、弯曲的、具有均一的或变化的宽度或深度、或其任何组合。热板可以是多孔的，例如通过使用多层网眼材料(例如金属网)或通过利用粉末冶金学(例如利用粉末烧结的步骤)来制造板。热板以及HTF盘管优选由具有高导热性、对固体还原材料和/或还原气体有高耐化学性、或二者的材料制成。可以用于热板、产气反应器中的HTF盘管、或二者中的材料的实例包括高导热性性材料，例如铜、铝、或包含铜或铝的合金。也可以使用含石墨材料。热板、热的HTF盘管或二者，可以包括对固体或液体还原材料和/或还原气体有耐化学性的材料的保护层。如果使用，这样的层优选足够薄，以便不损失导热性。这种薄层可以作为薄涂层施加，例如通过电镀。保护层可以包含化学上惰性(例如对固体或液体还原材料或者还原气体)的任何材料，或由所述材料构成。可以用于耐化学层的材料的实例包含镍、铂、金、或其合金(例如，包含50原子％或更多的镍、铂或金的合金)。
所述容器可以包括一个或多个传感器来测量容器中固体或液体还原材料的填充水平。例如，所述容器可以包括位置传感器来测量活动平台的位置，位置传感器优选添加到系统中以测量容器中剩余的固体或液体还原材料的量和/或测量它的消耗速率。如本文中所论述，可以使用步进马达来转动一个或多个轴和推进还原材料。此时，平台的位置可以通过保存由所述马达进行的累计转数的轨迹来确定(例如，在最后的还原材料重新装填之后，或者相对于装填位置)。
储热装置、排气和产气反应器中热传递/交换速率优选由一种或多种传热流体的流速来控制。传热流体的流动可以用阀、用泵(例如机械泵)、或用其他通常已知的工程方法/装置来控制。传热流体的流动优选是液压控制的。控制器可以根据一个或多个部件的温度、根据发动机的功率、根据排气的流量、根据液体流中氮的氧化物的浓度、或其任何组合来控制传热流体的流量。因此，可以安装一个或多个温度传感器(例如热电偶)。可以安装温度传感器来测量传热流体(例如输送管线中、返回管线中、部件中、或其任何组合)、储热装置(例如储热装置中的热能储存材料)、产气反应器(例如产气反应器中的热表面，或产气反应器中的还原气体)、排气(例如在热交换器处)、SCR反应器、排气管、载气、热交换器、或其任何组合的温度。例如，可以安装温度传感器来测量产气反应器的温度，以确定需要在储热装置和所述反应器之间传递的热的量和/或热的速率。可以使用控制器来控制传热流体的流向、传热流体的流路、传热流体的流速、或其任何组合。例如，所述控制器可以控制传热流体在热交换器(例如与排放流体处于热连通)和储热装置之间的流量和/或流速、传热流体在储热装置和产气反应器之间的流量和/或流速、或二者。流量控制器可以通过控制储热装置的运行模式发挥作用，以用充热模式、储热模式(例如当储热装置充热并且没有传热流体流过所述装置时)、放热模式、充热/放热双重模式(例如，包括双传热流体的流动)、充热/放热单一模式(例如利用包括热交换器、储热装置和产气反应器的循环回路)、或其任何组合来操作储热装置。
控制器可以监测系统中一个或多个位置的流体流速。控制器可以监测系统的一个或多个温度、将系统温度与预定值相比较、将系统温度与不同的系统温度相比较、或其任何组合。例如，所述控制器可以控制系统，使得当产气反应器的温度低于预定温度下限时、当储热装置的温度高于产气反应器的温度时、或优选二者的情况下，流体流过储热装置并随后流过产气反应器。控制器可以控制系统，使得在储热装置的温度低于预定温度上限、热交换器的温度(例如与热交换器处于热连通的排气的温度)高于储热装置的温度、或优选二者时，传热流体在热交换器和储热装置之间循环。控制器可以在储热装置的温度超过预定温度上限、热交换器的温度低于储热装置的温度、或二者时，阻止传热流体在储热装置和热交换器之间流动。控制器可以通过控制一种或多种流动发挥作用，以便向可以将热提供至能够受益于热的一个或多个装置。控制器在它的热管理中可以具有灵活性，并且控制器可以提供对于这种热管理的控制，例如通过监测一个或多个温度和控制一个或多个阀。
储热装置优选能够以一种或多种模式运行。储热装置能够以放热模式运行，其中从储热装置中除去储热并传递给产气反应器。当SCR反应器需要还原气体时和当排气温度低于储热装置的温度时，通常使用放热模式。在放热模式期间，热可以利用传热流体从储热装置流动。所述热可以用于加热产气反应器中的固体表面。放热模式期间，储热装置的温度可以降低，处于液态的热能储存材料浓度可以降低，或二者。例如，传递给产气反应器的部分或全部的热可以是潜热，例如通过热能储存材料凝固释放的潜热。放热模式期间，传热流体通过放热回路循环，但是传热流体通常不通过充热回路循环。
储热装置优选以一种或多种其他模式运行，所述模式例如充热模式、充热/放热双重模式、旁路模式、或其任何组合。充热模式期间，发动机运转产生的热(例如来自发动机产生的排气的热)被传递给储热装置。充热模式期间，传热流体在充热回路中循环，但是传热流体通常不通过放热回路循环(例如，不向产气反应器提供热)。充热模式可以包括在储热装置中储存热的步骤。例如，充热模式可以包括提高储热装置中热能储存材料温度、增加处于液态的热能储存材料的浓度、或二者的步骤。当排气温度(例如热交换器位置处的排气温度，所述位置优选位于SCR反应器的下游)高于储热装置的温度(例如高于储热装置中热能储存材料的温度)时，可以使用充热模式。在放热/充热双重模式期间，传热流体通过放热回路循环并且传热流体通过充热回路循环。该双重运行模式的特征在于，利用热交换器捕集废热并且向产气反应器提供热。当排气温度高于储热装置的温度(例如高于储热装置中热能储存材料的温度)时，可以使用该双重运行模式。当储热装置的温度达到或超过温度上限时，所述过程可以使用充热模式或者旁路模式来加热产气反应器。旁路模式可以包括传热流体在热交换器(例如SCR反应器的下游)和产气反应器之间循环的步骤。旁路模式期间，传热流体优选不通过储热装置循环。
用于减少或消除来自排放流体(例如排气)700的氮的氧化物的浓度的系统10可以包括至少部分位于排气管710内部的产气反应器100，例如图1中所示，或者其可以位于排气管710的外部，例如图2中所示。图1和2示出了系统中可以包括的部件。产气反应器可以包括输送110固体或液体还原材料902进入产气反应器100的一个或多个机构。例如，产气反应器可以包括喷洒系统110，用于将固体或液体还原材料902作为喷雾(例如液滴喷雾，例如细雾)920输送到产气反应器100。产气反应器通常包括一个或多个热表面650，用于向固体或液体还原材料902提供热。产气反应器可以包括一个或多个绝热层120，用于减少或消除从产气反应器100的热损失，例如通过反应器的一个或多个壁122的热损失。产气反应器100可以将固体或液体还原材料902加热到足够高的温度，以产生还原气体。一旦产生，还原气体流动180离开产气反应器100并进入排气流700。例如，还原气体可以流动180过产气反应器中的一个或多个开口182(例如出口)，并与排气700合并。还原气体可以流动180通过还原气体输送管线130，例如图2中所示。
产气反应器100可以包括热交换器600，用于向固体或液体还原材料供热。产气反应器100的热交换器600可以包括一个或多个盘管，传热流体可以在其中流动。产气反应器100的热交换器600利用能够将热从储热装置300流动到热交换器600的放热回路610，可以与储热装置300处于流体连通。传热流体622的循环方向优选产生连续的通路(例如回路)。放热回路610可以包括入口624和出口626，用于将传热流体分别流入和流出储热装置300。放热回路610可以包括将传热流体从储热装置300流动到产气反应器100的输送管线612、将传热流体从产气反应器100流动到储热装置300的返回管线614、或二者。放热回路610可以包括流量调节器616，例如泵、阀或用于控制传热流体流量和/或传热流体流速其他装置。所述系统可以包括一个或多个温度传感器628、630，其能够测量一种或多种温度，例如传热流体(例如输送管线612、返回管线614或二者中)、储热装置300、产气反应器100(例如产气反应器的热表面650)、或其任何组合的温度。
储热装置300优选能够接收(例如吸收热)、储存热，和释放热。储热装置可以包括用于接收热、释放热、或二者的流路310。例如，储热装置可以包括流过放热回路610和流过充热回路510二者的流路。储热装置可以包括多个流路310，例如作为放热回路610的一部分的第一流路和作为充热回路510的一部分的第二流路，例如图1中所示。
可以利用充热回路510将热从热源、例如废热源传递到储热装置300。例如，充热回路可以使用来自排气700的热。如果使用排气700作为热源，优选从SCR反应器200下游位置处的排气中除去热。来自排气700的热可以利用储热装置300与排气700之间的任何热连接从所述排气中除去。例如，可以使用热交换器500从排气中去除热。热交换器500可以利用在充热回路中循环的传热流体，与储热装置300处于部分热连通。充热回路可以包括将传热流体从热源(例如从热交换器500)流动到储热装置300的输送管线512、将传热流体从储热装置流动到热源的返回管线514、或优选二者。储热装置可以包括将传热流体流入所述装置的入口524，和将所述流体流出所述装置的出口526。热交换器可以包括入口518和出口520，分别用于将传热流体流入和流出热交换器。充热回路510可以包括流量调节器516，用于控制传热流体流过充热回路的时间和/或控制所述传热流体的流速。流量调节器可以是泵、一个或多个阀、或其任何组合。充热回路可以包括一个或多个温度传感器528、530，用于测量热交换器、传热流体(例如输送管线中、返回管线中、或二者)、排气、储热装置、或其任何组合的温度。
所述系统优选包括SCR反应器200，能够催化氮的氧化物与还原气体的反应，使得氮的氧化物浓度降低。
所述系统可以包括一个或多个容器900用于储存固体或液体还原材料供以后使用(例如，供以后在产气反应器100中转变成还原气体)和/或配给系统910用于向产气反应器提供固体或还原材料900。容器900优选能够存储足量的固体或液体还原材料，以便可以从排气700中除去氮的氧化物约1小时或更长、约10小时或更长、约50小时或更长、约150小时或更长、或约300小时或更长。配给系统910可以包括一个或多个泵912、阀、进料螺杆、或其任何组合，用于计量固体或液体还原材料和/或将固体或液体还原材料从容器900流动到产气反应器100。配给系统可以包括将材料输送到泵912的输送管线914(例如投送管)、将材料从泵输送到反应器100的输送管线916(例如投送管)、或二者。
当储热装置300向产气反应器100提供热并产生还原气体时，下游排气740(即排气通过SCR反应器200之后)中氮的氧化物的浓度优选小于上游排气730(即排气与还原气体合并之前)中氮的氧化物的浓度。排气700可以流过一个或多个排气管710、排气与还原气体合并的区、SCR反应器200、热交换器500、或其任何组合。
产气反应器100可以使用载气将还原气体从产气反应器100运送到排气管710、以加热固体或液体还原材料902和/或反应室160、或二者，例如图3A、3B和3C中所示。所述系统可以包括载气管线140，用于向产气反应器100(例如向热交换器600和/或反应室)提供载气。一部分或所有的载气可以从排气获得，例如图3A和3B所示，或者载气可以获自排气以外的来源(例如空气)，例如图3C中所示。如果排气用作载气的话，优选只有一部分(例如小部分，例如小于30％、小于10％或小于3％)排气流过载气输送管线140，使得来自储热装置的热不需要加热所有的排气。载气管线140可以与排气管710处于流体连接。载气管线140可以与风扇或鼓风机150或将空气引入系统的其他装置处于流体连接。所述系统可以包括一个或多个载气流量调节器170和/或一个或多个风扇或鼓风机150来控制载气的流动。载气190的流动可以从载气源，通过产气反应器到达排气系统来进行，载气在此与SCR反应器200上游的排气(例如没有流过产气反应器的一部分排气)合并。
当载气是冷的(例如低于产气反应器的下限工作温度)时，可以利用来自储热装置300的热、例如传递到产气反应器100的热交换器600(例如利用在放热回路610中循环的传热流体)的热来加热载气。产气反应器100的热交换器600可以在反应室160内部(例如在此产生还原气体)，例如图3A中所示。产气反应器的热交换器600可以在反应室160的外部，例如图3B和3C中所示。例如，载气可以首先流过热交换器600，使得载气温度上升，然后载气可以流入反应室160，在此利用载气的热来加热固体或液体还原材料。
如果使用排气作为载气的话，可能有不需要放热回路加热载气和/或固体或液体还原材料的时间。例如，当排气足够热时(例如，当发动机以总体高功率运转时)，产气反应器100可以在没有来自储热装置300提供的热下运行。
虽然图3A、3B和3C没有显示单独的充热回路用于向储热装置300提供热，但可以包括这样的回路，或者当载气温度对于储热装置充热和产生还原气体二者来说都足够高时，所述系统可以利用储热装置300与产气反应器100的热交换器600之间的流体连接(例如放热回路)。
要理解，还原气体可以在不需要载气的情况下离开产气反应器，例如图1所示，因此不需要热来加热载气，从而提供更多的热用于加热固体或液体还原材料。
产气反应器100可以位于排气管710或其中一部分或所有排气700流过720的其他部件内部，例如图4A中所示。例如，产气反应器可以是与储热装置300(没有示出)流体连接(例如放热回路610)的管式反应器118。所述流体连接可以包括投送管线612和返回管线614，用于流动622传热流体。投送管线612和返回管线614可以与位于产气反应器100内部的热交换器600连接。
图4B是示出了图4A的产气反应器的部件的截面图。一部分排气可以用作载气190，其流过产气反应器100。所述载气可以流过热交换器600。加热的载气可以接触液体还原材料的喷雾116并充分加热所述材料以生成还原气体。所述还原气体可以与载气流190一起流出180产气反应器。载气流190和还原气体180可以与SCR反应器上游位置的其余排气合并，使得合并流包含足量的还原气体用于减少排气中的氮的氧化物。
通过热交换器的载气流可以是迂曲的，以便增加传递给载气的热的量、以便降低载气的流速、或二者。例如，载气可以以螺旋路径流动，例如由卷曲的输热管642的外部界定的螺旋路径。传热流体644可以以螺旋线路径622中流过所述反应器，如图4B所示。可以通过例如使用能够调整载气流动的阻挡结构646，阻止载气以直线路径流过产气反应器100的一部分或全部(例如，流过热交换器600)。可以选择输热管642、阻挡结构646和管式反应器118的尺寸，以便将输热管642与管式反应器118之间的载气流降低或减到最小、以便将输热管642与阻挡结构646之间的载气流降低或消除、或二者。
所述系统可以包括控制器400，用于控制一种或多种传热流体的流量，例如图5A和5B中所示。系统可以包括控制器与一个或多个温度传感器410之间的连接。系统可以包括控制器与一个或多个阀420之间的连接。系统可以包括控制器与一个或多个泵430之间的连接。控制器400可以控制充热回路、放热回路、载气流、配给系统、或其任何组合。
放热回路可以与一个或多个其他回路(例如与放热回路)共用一个或多个管线用于输送传热流体，例如图5A和5B中所示。在图5A中，布置了阀634，以便传热流体通过放热回路循环，使得储热装置300中储存的热传递给产气反应器100。在图5B中，布置了阀634，以便传热流体通过充热/放热单一回路循环，其中传热流体被排气700加热，一部分热然后传递给储热装置，而一部分热用于加热产气反应器。如图5A所示，储热装置可以利用单一路径通过储热装置，以供储热装置的充热和放热二者。
图6显示了利用储热加热固体还原材料902的系统的一些主要部件的示意图。如图6中所示，热可以储存在包含热能储存材料320(例如相变材料)的储热装置300中。储热装置可以例如通过热交换器500，从排气700捕集(例如吸收)废热。储热装置300可以储存废热以备将来之用。例如，储热装置300可以、优选按需将一部分或全部储热释放到包含固体还原材料902的产气反应器100中，以致产生还原气体。
如图6所示的整个系统可以包括与排气700热连通的热交换器500，用于将来自排气热交换器500的热输送给储热装置300的部件512、514，和用于将来自储热装置300的储热输送给产气反应器100的部件612、614。传热过程可以基于HTF中的机械泵送或由于液气相变的自泵送(例如，利用毛细泵送回路，热虹吸机制等)的传热流体。储热装置、热源(排气)和吸热器(还原气体产生反应器)中的热交换速度可以由HTF的流速控制。例如，这样的热交换可以用阀或用机械泵进行液压控制。固体还原材料902可以储存在容器900中。产气反应器可以包括板102或将容器900与产气反应器大体分离的其他结构。板102可以是金属板或能够被加热的其他板。板102可以具有开口，以便还原材料或还原气体能够从容器900流到产气反应器100。固体还原材料902可以位于板102(例如热板)和另一个相对板或结构(例如顶板)940之间。所述系统可以包括将所述相对板迫向热板102的一个或多个部件，使得相对板940大致将固体还原材料902引向热板102的表面。热板可以是产气反应器的热表面650和/或可以与产气反应器的一个或多个其它热表面接触。
图7示出了图6中产气反应器100和容器900的部件。产气反应器100可以包括热交换器600，例如包括能够传送传热流体644的管642的热交换器。来自传热流体642的热可以流向管644。管644可以与板102处于热接触，以便加热所述板。热流112可以包含从传热流体到所述管的热流、从所述管到所述板的热流、沿着所述板的热流、或其任何组合。固体还原材料可以接触热表面650，例如板102的热表面、管642的热表面、或二者。可以布置管642，使得它是100％阻塞性的，以便固体还原材料902不能通过管642。相反，随着固体还原材料进入920产气反应器的区域，所述固体还原材料被热表面650加热，从而产生还原气体并流过104管644。
本文中描述的各种部件，例如图中示出的部件，可以组合。例如，如图4中所示的控制器可以用于其他任何图中描绘的示例性系统。此外，本发明可以与其他的元件/部件/步骤联合使用。例如，所述系统可以包括涡轮，以将从排气废热捕集的一部分热转变成有用的机械或电功，从而提高发动机的总效率。
要理解，储热装置还可以用于加热除了产气反应器之外的一种或多种部件。例如，储热装置可以另外提供热用于发动机油(例如发动机油罐)、加热乘客舱、加热催化转化器、用于加热车辆排放物、容纳雨刷液的贮器、车窗除霜的空气流、或其任何组合。
虽然本发明易于受到各种修改和替代形式，但已经通过实例说明了以上论述的示例性实施方式。然而，还应该理解，本发明不打算限于本文中公开的具体实施方式。事实上，本发明展示的技术将覆盖下面随附的权利要求书所限定的本发明精神和范围内的全部修改、等同物、和替代。
10 从排气中去除氮的氧化物的系统
100 产气反应器(GPR)(例如产氨反应器)
102 分隔GPR与容器的板(例如金属板)，优选有开口
104 还原气体流
106 热表面与固体还原材料之间的接触
108 板中的开口
110 递送系统，例如递送固体或液体还原材料(例如含脲材料)的喷洒系统。
112 从传热流体到固体还原材料的热流
116 液体还原材料喷雾
120 产气反应器的绝热层
122 产气反应器的壁
130 还原气体输送管线(例如通往排气的氨流)
140 向产气反应器提供载气的载气管线
150 向产气反应器提供载气的风扇、鼓风机或泵
160 反应室
170 载气流量调节器
180 从GPR进入排气流的还原剂气体流(例如氨)
190 载气流
200 SCR反应器
300 储热装置(HSD)
310 储热装置中用于传热流体流动的流路
320 热能储存材料
400 控制器
410 温度测量
420 用来控制阀的连接
430 用于控制流量调节器例如泵的连接
500 从排气(例如到储热装置)中去除热的热交换器
510 充热回路-用来自排气(热交换器500)的热对HSD充热
512 用于传热流体(HTF)流向HSD的(充热回路的)输送管线
514 用于HTF流向热交换器500的(充热回路的)返回管线
516 用于控制充热回路中HTF流量的阀或泵
518 用于HTF从HSD开始流动的热交换器500的入口
520 用于HTF流向HSD的热交换器500的出口
522 充热回路中HTF的流向
524 用于HTF从热交换器500开始流动的HSD的入口
526 用于HTF返回热交换器500的HSD的出口
528 充热回路的输送管线中HTF的温度
530 充热回路的返回管线中HTF的温度
600 给产气反应器(GPR)提供热的热交换器
610 热从储热装置流向产气反应器的放热回路
612 传热流体从HSD流向GPR的(放热回路的)输送管线
614 HTF从GPR流向HSD的返回管线
616 用于控制放热回路中HTF流量的阀或泵
622 放热回路中HTF的流向
624 HTF流入HSD的入口(例如从返回管线)
626 HTF从HSD开始流动的出口(例如流向输送管线)
628 放热回路的输送管线中HTF的温度
630 放热回路的返回管线中HTF的温度
642 热交换器的管
644 传热流体
646 调节载气流动的阻挡结构
648 充热/放热单一回路
650 产气反应器中的热表面
700 排气
710 排气管
720 排气的流向
730 在SCR反应器中反应之前的排气
740 在SCR反应器中反应之后的排气
900 用于还原材料的容器
902 固体或液体还原材料
910 配给系统
912 配给系统泵
914 通往配给系统泵或阀的输送管线(例如输送管)
916 从配给系统泵或管到热交换器600的输送管线(例如输送管)
920 进入产气反应器(例如作为喷雾进入)的固体或液体还原材料
930 施加在还原材料上的力
940 相对板或结构(例如用于向还原材料施加和/或分配力)

Claims (20)

1.一种系统，所述系统包括：
i.容器，其用于容纳固体或液体还原材料供料，其中所述容器具有一个或多个出口以便所述还原材料可以从所述容器中移出；
ii.产气反应器，其用于将至少一些固体或液体还原材料转化成氨和二氧化碳，其中所述产气反应器与所述容器的所述一个或多个出口处于流体连通；和
iii.储热装置，其与所述产气反应器和/或所述容器的所述一个或多个出口区域处于热连通，其中所述储热装置包含足量的一种或多种热能储存材料，以便所述储热装置能够将所述产气反应器的至少固体表面和/或所述容器的至少一个或多个出口加热到足以产生氨和/或二氧化碳的温度。
2.权利要求1的系统，其中所述储热装置与所述产气反应器和/或所述容器的所述一个或多个出口区域之间的热连通包括能够循环传热流体的一个或多个路径，以便能够从储热装置除去热并传递到所述产气反应器和/或所述容器的所述一个或多个出口区域。
3.权利要求1或2的系统，其中所述系统包括将来自内燃机排气的热能输送到储热装置的一个或多个路径，所述路径包括下列之一或任何组合：
i)在排气和储热装置之间热连通的热管；
ii)在排气和储热装置之间热连通的回路，其中所述回路能够流动传热流体；或
iii)通过储热装置的至少一部分排气流。
4.权利要求1至3任一项的系统，其中所述热能储存材料具有约150℃或更高的液相线温度；所述储热装置包含足量的热能储存材料，以便所述装置能够将产气反应器的至少固体表面和/或所述容器的至少一个或多个出口加热到约200℃或更高的温度。
5.权利要求1至4任一项的系统，其中所述固体或液体还原材料是液体，并且所述产气反应器包括喷洒器，其用于将所述固体或液体还原材料喷洒到产气反应器中。
6.权利要求1至5任一项的系统，其中所述固体或液体还原材料是固体，并且所述储热装置与所述容器的所述一个或多个出口处于热连通，以便所述固体或液体还原材料在进入产气反应器之前能够被加热到200℃或更高的温度。
7.权利要求1至6任一项的系统，其中所述产气反应器包括热交换器，其用于将热从传热流体传递到所述产气反应器的固体表面。
8.权利要求1至7任一项的系统，其中所述产气反应器包括用于接收部分排气的排气入口，以便所述部分排气能够用作载气，其中安置所述排气入口，使得在接触固体或液体还原材料之前，所述载气通过具有大于约200℃的温度的所述产气反应器的固体表面，以便所述载气能够加热并传送还原材料和/或得自其的反应产物。
9.一种方法，其包括利用储存的废热将车辆的产氨反应器的固体表面温度保持在超过200℃的步骤。
10.权利要求9的方法，其中保持所述固体表面温度的所述步骤包括将储热装置至少部分放热的步骤。
11.权利要求10的方法，其中
所述储存的废热储存在储热装置中，
所述储热装置包括液相线温度为约150℃或更高的热能储存材料，和
所述方法包括利用来自内燃机排气的热对所述储热装置至少部分充热的步骤，使得热能储存材料的温度上升和/或处于液态的热能储存材料的浓度增加；
其中所述充热和放热步骤是不同时的。
12.权利要求11的方法，其中
所述至少部分放热的步骤包括利用热管或流体回路，在储热装置和产氨反应器和/或与产氨反应器处于热连通的部件之间循环第一传热流体；和
对储热装置至少部分充热的步骤，包括利用热管或流体回路，在储热装置与内燃机排气和/或与所述排气处于热连通的部件之间循环第二传热流体。
13.权利要求9至12任一项的方法，其中所述方法包括
热解步骤，其将脲加热到足够高的温度使得产生氨；
水解步骤，其在足够高的温度下进行，使得产生氨和二氧化碳；和
氨与NO和/或NO2分子和任选的O2在催化剂存在下反应使得N2产生的步骤。
14.一种方法，所述方法包括：
将固体或液体还原材料的进料部分进料到产气反应器中；
利用储热装置中储存的热，将所述固体或液体还原材料的进料部分加热到发生热解和/或水解的足够高的温度；
其中基于所述固体或液体还原材料的总重量，所述固体或液体还原材料具有约50wt％或更高的脲浓度；并且储热装置包含液相线温度足够高的热能储存材料，使得含脲材料能够利用来自所述热能储存材料的潜热和/或显热进行加热。
15.权利要求14的方法，其中所述热能储存材料具有约150℃至约450℃的液相线温度。
16.权利要求14或15的方法，其中
所述固体或液体还原材料是含脲材料；并且
所述方法包括：
含脲材料发生反应以产生氨；
向含有一种或多种氮的氧化物的内燃机排气添加所述氨；和
催化氨与氮的氧化物的反应，使得所述排气中氮的氧化物浓度降低。
17.权利要求14至16任一项的方法，其中所述固体或液体还原材料包含小于40wt％的水，从而减少了水蒸发所消耗的热能的量。
18.权利要求17的方法，其中所述固体或液体还原材料是含脲材料，并且所述含脲材料基于所述含脲材料的总重量，包含约15至约30wt％的水。
19.权利要求14至18任一项的方法，其中所述固体或液体还原材料是含脲材料，并且所述含脲材料作为固体材料储存在贮存器中；并且
所述方法包括传送固体含脲材料的进料部分，使得所述含脲材料的进料部分接触温度约200℃或更高的固体表面。
20.权利要求19的方法，其中传送所述含脲材料的所述步骤包括旋转螺杆使得所述含脲材料从贮存器中推进的步骤；
其中所述螺杆是
i)定位螺杆，并且所述定位螺杆推进板或活塞，迫使所述含脲材料离开贮器；或
ii)位于进料管内部的传送螺杆，并且所述含脲材料在所述传送螺杆旋转期间沿着所述进料管推进。
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