CN103953420B - 柴油机排气后处理中scr催化剂沉积微粒的清除方法及装置 - Google Patents

柴油机排气后处理中scr催化剂沉积微粒的清除方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法及装置，其利用混合器与燃烧器产生高温排气，并利用冷却器、氧化器和臭氧发生器产生含高价态氮氧化物（二氧化氮）的低温排气，再混合高温排气和低温排气生成含高价态氮氧化物的再生气，最后以高价态氮氧化物低温氧化沉积于SCR催化剂上的柴油机微粒，由于催化剂上的沉积微粒在SCR反应器内原位清除，因此清除沉积微粒时不需要将催化剂移出SCR反应器，清除后也不存在将沉积微粒清除后的催化剂移进SCR反应器的过程，这对于微粒沉积堵塞速度快、需要频繁再生的柴油机SCR反应器来说是非常必要的，尤其适合于船舶SCR反应器的再生。

Description

柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法及装置
技术领域
本发明涉及一种SCR（选择性催化还原）脱硝催化剂沉积微粒的清除技术，尤其是涉及一种柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法及装置。
背景技术
选择性催化还原（SCR）脱硝技术被认为是降低柴油机排气NOx排放最有效的后处理技术。但柴油机排气SCR系统在使用过程中遇到了一个十分严重的问题，这就是催化剂孔道表面上的柴油机排气微粒沉积问题。大量又细又粘的柴油机排气微粒极易在催化剂孔道表面沉积，堵塞孔道，覆盖催化剂活性点位，使催化剂活性迅速下降，这种情况在船舶柴油机排气SCR系统上尤为严重。
SCR脱硝催化剂在电站使用过程中随着时间的增加，会出现飞灰引起的催化剂堵塞、硫酸盐引起的堵塞、催化剂碱金属中毒、砷中毒等失效现象，活性逐渐下降，一般使用3年就需要更换。对更换下来的失效催化剂移到再生器或再生床中再生，再生后返回使用，根据国外经验，再生费用只占新购买新鲜催化剂费用的10%。针对不同的失效机理，要用不同的再生方法。对于电站SCR脱硝催化剂上的积灰和积炭，通常采用吹和洗的方法再生。也有提出采用烧炭再生法去除积炭，但由于积炭的起燃温度高于目前常用的SCR商用催化剂的许可温度上限，采用以氧为氧化剂的高温烧炭再生法很容易引起催化剂的烧结，所以高温烧炭再生法还没有实际使用。
中国公告的发明专利“一种钒钛基烟气脱硝催化剂的臭氧处理再生方法及装置”（公告号：CN102133547A）公开了臭氧低温烧炭再生法，其包括以下步骤：将失活烟气脱硝催化剂装入催化剂再生反应床中；将臭氧-空气混合气体通入催化剂再生反应床；在-25～125℃氧化10～120min，氧化后即完成烟气脱硝催化剂的再生过程。中国公开的发明专利申请“一种钒钛基脱硝催化剂的双处理清洗再生方法”（公开号：CN103386313A）公开了先用臭氧烧炭、再用活性补充液处理的再生方法，其包括以下步骤：将失活的蜂窝状钒钛基脱硝催化剂移置于催化剂再生反应器中；将臭氧浓度为160～200mg/L的空气-臭氧混合气体，以2～4m/min的流速充入催化剂再生反应器中，在10～20℃的条件下氧化处理50～70min，得再生钒钛基脱硝催化剂。这两种催化剂再生方法的共同点是：1）更换下来的催化剂需移至催化剂再生反应床（或再生反应器）内再生；2）在-25～125℃或10～20℃的温度下用空气-臭氧混合气体氧化处理。
上述应用于电站的吹和洗再生方法对清除积存于船舶柴油机SCR脱硝催化剂上的微粒是不适合的，原因是：柴油机排气中有大量又细又粘的微粒，极易在催化剂孔道表面牢固粘结，因此不易靠吹灰清除。
上述两个专利公开的催化剂再生方法对清除积存于船舶柴油机SCR脱硝催化剂上的微粒也是不适合的，原因是：柴油机排气中有大量又细又粘的微粒，极易在催化剂孔道表面牢固粘结，催化剂孔道堵塞速度快，短时几天，长时1～2个月就需要停机清除微粒，对于这种需要频繁再生的情况，将失效催化剂转移到再生器去异地再生，费时误工，显然是不适合的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法及装置，其能够在原位就地清除沉积于催化剂上的微粒，而无需移出移进催化剂。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法，其特征在于包括以下步骤：
①阻止柴油机排气进入SCR反应器；
②向SCR反应器内通入温度为300～400℃的含高价态氮氧化物的再生气，此时再生气氧化清除沉积于催化剂孔道上的微粒，而从SCR反应器内流出的再生气最终流入柴油机下游排气总管；其中，再生气由高温排气和含高价态氮氧化物的低温排气混合而成，而高温排气由热烟气与流量为SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5～15%的柴油机排气混合而成，低温排气为流量为SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5～15%的柴油机排气经冷却，再使冷却后排气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物后得到的排气。
所述的步骤②中再生气的温度为320～380℃；高温排气的温度为400～600℃，低温排气的温度为150～240℃，冷却温度为150～240℃；所述的步骤②中再生气中高价态氮氧化物的浓度为500～900ppm，再生气在SCR反应器内的空床气速为0.5～2.0m/s，再生气在SCR反应器内的氧化时间为25～100min。
一种上述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法对应的清除装置，其特征在于包括混合器、燃烧器、冷却器、氧化器、臭氧发生器和风机，所述的混合器的一个入口与柴油机上游排气总管连接，所述的燃烧器的出烟口与所述的混合器的另一个入口连接，所述的混合器的出口与所述的风机的入风口连接，所述的冷却器的一端与柴油机上游排气总管连接，所述的冷却器的另一端与所述的氧化器的一个入口连接，所述的臭氧发生器的出气口与所述的氧化器的另一个入口连接，所述的氧化器的出口与所述的风机的入风口连接，所述的风机的出风口与SCR反应器的出气管道或进气管道连接。
所述的混合器的一个入口与柴油机上游排气总管连接的管路上设置有高温排气限量阀门；所述的冷却器的一端与柴油机上游排气总管连接的管路上设置有低温排气限量阀门；柴油机上游排气总管与柴油机下游排气总管之间设置有与所述的SCR反应器相并联的柴油机排气旁通管道，所述的柴油机排气旁通管道上安装有旁通阀门。
所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的出气管道连接时，所述的SCR反应器的出气管道上安装有用于阻止柴油机排气进入所述的SCR反应器并同时阻止所述的风机输出的再生气短路而进入柴油机下游排气总管的下游阀门，所述的下游阀门位于所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的出气管道的连接处的下游，所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的出气管道连接的管路上设置有再生气阀门；
所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的进气管道连接时，所述的SCR反应器的进气管道上安装有用于阻止柴油机排气进入所述的SCR反应器的上游阀门，所述的上游阀门位于所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的进气管道的连接处的上游，所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的进气管道连接的管路上设置有再生气阀门。
一种柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法，其特征在于包括以下步骤：
向SCR反应器内通入含高价态氮氧化物的低温排气，并使低温排气均匀地喷向SCR反应器内的催化剂的上游流通截面上，同时向SCR反应器内通入高温排气，使低温排气与高温排气在SCR反应器内的催化剂的上游流通截面上混合形成温度为300～400℃的含高价态氮氧化物的再生气，此时再生气氧化清除沉积于催化剂孔道上的微粒，而从SCR反应器内流出的再生气最终流入柴油机下游排气总管；其中，低温排气为流量为SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5～15%的柴油机排气经冷却，再使冷却后排气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物后得到的排气，高温排气由热烟气与流量为SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5～15%的柴油机排气混合而成。
所述的低温排气的温度为150～240℃，所述的高温排气的温度为400～600℃，所述的再生气的温度为320～380℃，冷却温度为150～240℃；所述的再生气中高价态氮氧化物的浓度为500～900ppm，所述的再生气在SCR反应器内的空床气速为0.5～2.0m/s，所述的再生气在SCR反应器内的氧化时间为25～100min。
一种上述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法对应的清除装置，其特征在于包括混合器、燃烧器、冷却器、氧化器、臭氧发生器、风机和多个喷嘴，所述的混合器安装于SCR反应器的进气管道上，所述的燃烧器的出烟口与所述的混合器的一个入口连接，所述的冷却器的一端与柴油机上游排气总管连接，所述的冷却器的另一端与所述的氧化器的一个入口连接，所述的臭氧发生器的出气口与所述的氧化器的另一个入口连接，所述的氧化器的出口与所述的风机的入风口连接，所述的风机的出风口与每个所述的喷嘴连接，多个所述的喷嘴均匀布置于所述的SCR反应器内的催化剂的上游流通截面上。
所述的SCR反应器的进气管道上设置有高温排气限量阀门，且所述的高温排气限量阀门位于所述的混合器的上游；所述的冷却器的一端与柴油机上游排气总管连接的管路上设置有低温排气限量阀门；柴油机上游排气总管与柴油机下游排气总管之间设置有与所述的SCR反应器相并联的柴油机排气旁通管道，所述的柴油机排气旁通管道上安装有旁通阀门。
所述的风机的出风口与多个所述的喷嘴连接的总管路上设置有喷嘴阀门。
与现有技术相比，本发明的优点在于：利用混合器与燃烧器产生高温排气，并利用冷却器、氧化器和臭氧发生器产生含高价态氮氧化物（二氧化氮）的低温排气，再混合高温排气和低温排气生成含高价态氮氧化物的再生气，最后以高价态氮氧化物低温氧化沉积于SCR催化剂上的柴油机微粒，由于催化剂上的沉积微粒在SCR反应器内原位清除，因此清除沉积微粒时不需要将催化剂移出SCR反应器，清除后也不存在将沉积微粒清除后的催化剂移进SCR反应器的过程，这对于微粒沉积堵塞速度快、需要频繁再生的柴油机SCR反应器来说是非常必要的，尤其适合于船舶SCR反应器的再生。
附图说明
图1为实施例一给出的再生装置的结构示意图；
图2为实施例二给出的再生装置的结构示意图；
图3为实施例三给出的再生装置的结构示意图；
图4为收集于玻纤滤筒内的柴油机微粒的二氧化氮氧化温度与氧化速度的关系示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
假设柴油机排气后处理中有两个并联设置的SCR反应器7用于SCR催化剂72脱硝，则本实施例提出的一种柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除装置如图1所示，其包括混合器1、燃烧器2、冷却器3、氧化器4、臭氧发生器5和风机6，混合器1的一个入口与柴油机上游排气总管91连接，混合器1的一个入口与柴油机上游排气总管91连接的管路上设置有高温排气限量阀门81，燃烧器2的出烟口与混合器1的另一个入口连接，混合器1的出口与风机6的入风口连接，冷却器3的一端与柴油机上游排气总管91连接，冷却器3的一端与柴油机上游排气总管91连接的管路上设置有低温排气限量阀门82，冷却器3的另一端与氧化器4的一个入口连接，臭氧发生器5的出气口与氧化器4的另一个入口连接，氧化器4的出口与风机6的入风口连接，风机6的出风口与SCR反应器7的出气管道连接，风机6的出风口与SCR反应器7的出气管道连接的管路上设置有再生气阀门83，SCR反应器7的出气管道上安装有用于阻止柴油机排气进入SCR反应器7并同时阻止风机6输出的再生气短路而进入柴油机下游排气总管92的下游阀门84，下游阀门84位于风机6的出风口与SCR反应器7的出气管道的连接处的下游，柴油机上游排气总管91与柴油机下游排气总管92之间设置有与SCR反应器7相并联的柴油机排气旁通管道（图中未示出），柴油机排气旁通管道上安装有旁通阀门（图中未示出）。
实施例二：
假设柴油机排气后处理中有两个并联设置的SCR反应器7用于SCR催化剂72脱硝，本实施例给出的清除装置与实施例一给出的清除装置的不同之处在于：风机6的出风口与SCR反应器7的进气管道连接，这种情况下SCR反应器7的进气管道上安装有用于阻止柴油机排气进入SCR反应器7的上游阀门85，即本实施例给出的清除装置如图2所示，其包括混合器1、燃烧器2、冷却器3、氧化器4、臭氧发生器5和风机6，混合器1的一个入口与柴油机上游排气总管91连接，混合器1的一个入口与柴油机上游排气总管91连接的管路上设置有高温排气限量阀门81，燃烧器2的出烟口与混合器1的另一个入口连接，混合器1的出口与风机6的入风口连接，冷却器3的一端与柴油机上游排气总管91连接，冷却器3的一端与柴油机上游排气总管91连接的管路上设置有低温排气限量阀门82，冷却器3的另一端与氧化器4的一个入口连接，臭氧发生器5的出气口与氧化器4的另一个入口连接，氧化器4的出口与风机6的入风口连接，风机6的出风口与SCR反应器7的进气管道连接，风机6的出风口与SCR反应器7的进气管道连接的管路上设置有再生气阀门83，SCR反应器7的进气管道上安装有用于阻止柴油机排气进入SCR反应器7的上游阀门85，上游阀门85位于风机6的出风口与SCR反应器7的进气管道的连接处的上游，柴油机上游排气总管91与柴油机下游排气总管92之间设置有与SCR反应器7相并联的柴油机排气旁通管道（图中未示出），柴油机排气旁通管道上安装有旁通阀门（图中未示出）。
实施例三：
本实施例给出的清除装置与实施例一和实施例二给出的清除装置的原理相同，但结构上存在区别，本实施例给出的清除装置如图3所示，其包括混合器1、燃烧器2、冷却器3、氧化器4、臭氧发生器5、风机6和多个喷嘴71，混合器1安装于SCR反应器7的进气管道上，SCR反应器7的进气管道上设置有高温排气限量阀门81，且高温排气限量阀门81位于混合器1的上游，燃烧器2的出烟口与混合器1的一个入口连接，冷却器3的一端与柴油机上游排气总管91连接，冷却器3的一端与柴油机上游排气总管91连接的管路上设置有低温排气限量阀门82，冷却器3的另一端与氧化器4的一个入口连接，臭氧发生器5的出气口与氧化器4的另一个入口连接，氧化器4的出口与风机6的入风口连接，风机6的出风口与每个喷嘴71连接，风机6的出风口与多个喷嘴71连接的总管路上设置有喷嘴阀门86，多个喷嘴86均匀布置于SCR反应器7内的催化剂72的上游流通截面上，柴油机上游排气总管91与柴油机下游排气总管92之间设置有与SCR反应器7相并联的柴油机排气旁通管道（图中未示出），柴油机排气旁通管道上安装有旁通阀门（图中未示出）。
上述三个实施例中，氧化器4采用现有的文丘里氧化器；混合器1、燃烧器2、冷却器3和臭氧发生器5均采用现有技术；上游阀门85、再生气阀门83、高温排气限量阀门81、低温排气限量阀门82、旁通阀门和喷嘴阀门86均采用现有的耐温阀门，而下游阀门84要求采用现有的密封性好的耐温阀门；喷嘴71采用常用的气体喷嘴；实施例一和实施例二中采用的风机6要求能够耐温400℃，而实施例三中采用的风机6要求能够耐温250℃。
上述三个实施例中，柴油机排气旁通管道可以不设置，但是如果柴油机排气后处理中仅有一个SCR反应器7用于SCR脱硝，且采用实施例一的方案，则柴油机排气旁通管道需设置，因为从SCR反应器7内流出的再生气需经柴油机排气旁通管道流入柴油机下游排气总管92。
上述实施例一和实施例二中，如果柴油机排气后处理中仅有一个SCR反应器7用于SCR脱硝，则再生气阀门83可以不设置；上述实施例三中，如果柴油机排气后处理中仅有一个SCR反应器7用于SCR脱硝，则喷嘴阀门86可以不设置。
实施例四：
本实施例为利用实施例一给出的清除装置实现催化剂沉积微粒清除的清除方法，其包括以下步骤：
①假设图1中的其中一个SCR反应器准备清除催化剂沉积微粒，则关闭安装于该SCR反应器上的出气管道上的下游阀门，阻止柴油机排气进入该SCR反应器。
②启动风机，打开并调节低温排气限量阀门，使进入冷却器的柴油机排气的流量为该SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的10%，经过冷却器冷却后的排气的温度为210℃；打开并调节高温排气限量阀门，使进入混合器的柴油机排气的流量为该SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的10%，启动并调节燃烧器，燃烧器产生的热烟气在混合器内与混合器内的柴油机排气混合，产生温度为460℃的高温排气；启动臭氧发生器，向氧化器内注入臭氧-空气混合气，使氧化器内的柴油机排气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物（二氧化氮），使氧化器排出含高价态氮氧化物的低温排气；混合器排出的高温排气与氧化器排出的低温排气在风机的入风口处汇合，由风机混合后形成温度为340℃的含高价态氮氧化物的再生气，再生气通过该SCR反应器的出气管道逆向通入该SCR反应器后氧化清除沉积于催化剂孔道上的微粒，而从该SCR反应器内流出的再生气经柴油机排气旁通管道（此时旁通阀门需打开）或另一个SCR反应器最终流入柴油机下游排气总管。在此，再生气中高价态氮氧化物的浓度为600ppm，再生气在SCR反应器内的空床气速为1.6m/s，再生气在SCR反应器内的氧化时间为50min。
在该SCR反应器内的催化剂沉积微粒清除结束后，依次关闭臭氧发生器、关闭燃烧器、关闭低温排气限量阀门、关闭高温排气限量阀门、关闭风机、打开下游阀门，使柴油机排气流入该SCR反应器，该SCR反应器恢复为SCR脱硝状态。如果另一个SCR反应器需要进行催化剂沉积微粒清除，则可以以同样的步骤进行。
实施例五：
本实施例与实施例四给出的清除方法的过程相同，不同之处在于：限定进入冷却器和混合器的柴油机排气的流量各为该SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5%，冷却器冷却后的排气的温度180℃，混合器排出的高温排气的温度为450℃，再生气的温度为320℃，再生气中高价态氮氧化物的浓度为900ppm，再生气在SCR反应器内的空床气速为0.8m/s，再生气在SCR反应器内的氧化时间为65min。
实施例六：
本实施例与实施例四给出的清除方法的过程相同，不同之处在于：限定进入冷却器和混合器的柴油机排气的流量各为该SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的15%，冷却器冷却后的排气的温度240℃，混合器排出的高温排气的温度为500℃，再生气的温度为380℃，再生气中高价态氮氧化物的浓度为900ppm，再生气在SCR反应器内的空床气速为2m/s，再生气在SCR反应器内的氧化时间为26min。
实施例七：
本实施例为利用实施例二给出的清除装置实现催化剂沉积微粒清除的清除方法，其包括以下步骤：
①假设图2中的其中一个SCR反应器准备清除催化剂沉积微粒，则关闭安装于该SCR反应器上的进气管道上的上游阀门，阻止柴油机排气进入该SCR反应器。
②启动风机，打开并调节低温排气限量阀门，使进入冷却器的柴油机排气的流量为该SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的10%，经过冷却器冷却后的排气的温度为210℃；打开并调节高温排气限量阀门，使进入混合器的柴油机排气的流量为该SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的10%，启动并调节燃烧器，燃烧器产生的热烟气在混合器内与混合器内的柴油机排气混合，产生温度为460℃的高温排气；启动臭氧发生器，向氧化器内注入臭氧-空气混合气，使氧化器内的柴油机排气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物（二氧化氮），使氧化器排出含高价态氮氧化物的低温排气；混合器排出的高温排气与氧化器排出的低温排气在风机的入风口处汇合，由风机混合后形成温度为340℃的含高价态氮氧化物的再生气，再生气通过该SCR反应器的进气管道顺向通入该SCR反应器后氧化清除沉积于催化剂孔道上的微粒，而从该SCR反应器内流出的再生气经该SCR反应器的出气管道直接流入柴油机下游排气总管。在此，再生气中高价态氮氧化物的浓度为600ppm，再生气在SCR反应器内的空床气速为1.6m/s，再生气在SCR反应器内的氧化时间为50min。
在该SCR反应器内的催化剂沉积微粒清除结束后，依次关闭臭氧发生器、关闭燃烧器、关闭低温排气限量阀门、关闭高温排气限量阀门、关闭风机、打开上游阀门，使柴油机排气流入该SCR反应器，该SCR反应器恢复为SCR脱硝状态。如果另一个SCR反应器需要进行催化剂沉积微粒清除，则可以以同样的步骤进行。
实施例八：
本实施例为利用实施例三给出的清除装置实现催化剂沉积微粒清除的清除方法，其包括以下步骤：
①假设图3中的其中一个SCR反应器准备清除催化剂沉积微粒，则调节安装于该SCR反应器上的进气管道上的高温排气限量阀门，使进入混合器的柴油机排气的流量为该SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的10%；启动风机，打开并调节低温排气限量阀门，使进入冷却器的柴油机排气的流量为该SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的10%，经过冷却器冷却后的排气的温度为210℃；启动并调节燃烧器，燃烧器产生的热烟气在混合器内与混合器内的柴油机排气混合，产生温度为460℃的高温排气，高温排气进入该SCR反应器内；启动臭氧发生器，向氧化器内注入臭氧-空气混合气，使氧化器内的柴油机排气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物（二氧化氮），使氧化器排出含高价态氮氧化物的低温排气，低温排气通过风机后再通过喷嘴均匀的喷向该SCR反应器内的催化剂的上游流通截面上；在该SCR反应器内的催化剂的上游流通截面上低温排气与高温排气混合形成温度为340℃的含高价态氮氧化物的再生气，再生气流过催化剂氧化清除沉积于催化剂孔道上的微粒，而从该SCR反应器内流出的再生气经该SCR反应器的出气管道直接流入柴油机下游排气总管。在此，再生气中高价态氮氧化物的浓度为600ppm，再生气在SCR反应器内的空床气速为1.6m/s，再生气在SCR反应器内的氧化时间为50min。
在该SCR反应器内的催化剂沉积微粒清除结束后，依次关闭臭氧发生器、关闭燃烧器、关闭低温排气限量阀门、关闭风机、恢复高温排气限量阀门（即全开），使柴油机排气流入该SCR反应器，该SCR反应器恢复为SCR脱硝状态。如果另一个SCR反应器需要进行催化剂沉积微粒清除，则可以以同样的步骤进行。
图4给出了收集于玻纤滤筒内的柴油机微粒的NO2氧化试验结果，从图4中可以看出，NO2-空气混合气中NO2的浓度为700ppm，NO2-空气混合气的温度为200℃时，通入NO2-空气混合气40min，滤筒压降几乎不变，取出滤筒未见微粒被氧化；NO2-空气混合气的温度为250℃时NO2对微粒开始有明显氧化，但氧化速度还不快；NO2-空气混合气的温度为300℃时NO2对微粒氧化速度加快；NO2-空气混合气的温度为350℃～400℃时氧化速度快。但据有关文献的研究结果，温度大于400℃后，NO2分解速度随温度的升高而明显加快。
根据上述实验研究结果，上述实施例四至实施例八中，以高价态氮氧化物（二氧化氮）低温氧化沉积于SCR催化剂上的柴油机微粒，氧化温度设为320~380℃，低于SCR催化剂的温度许可上限，低于二氧化氮发生明显热分解的温度，且在该温度下氧化速度快、再生时间短，安全快速，是适宜的。

Claims (10)

1.一种柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法，其特征在于包括以下步骤：
①阻止柴油机排气进入SCR反应器；
②向SCR反应器内通入温度为300～400℃的含高价态氮氧化物的再生气，此时再生气氧化清除沉积于催化剂孔道上的微粒，而从SCR反应器内流出的再生气最终流入柴油机下游排气总管；其中，再生气由高温排气和含高价态氮氧化物的低温排气混合而成，而高温排气由热烟气与流量为SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5～15％的柴油机排气混合而成，低温排气为流量为SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5～15％的柴油机排气经冷却，再使冷却后排气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物后得到的排气，再生气的温度为320～380℃，再生气中高价态氮氧化物的浓度为500～900ppm，再生气在SCR反应器内的空床气速为0.5～2.0m/s，再生气在SCR反应器内的氧化时间为25～100min。
2.根据权利要求1所述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法，其特征在于所述的步骤②中高温排气的温度为400～600℃，低温排气的温度为150～240℃。
3.一种柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法，其特征在于包括以下步骤：
向SCR反应器内通入含高价态氮氧化物的低温排气，并使低温排气均匀地喷向SCR反应器内的催化剂的上游流通截面上，同时向SCR反应器内通入高温排气，使低温排气与高温排气在SCR反应器内的催化剂的上游流通截面上混合形成温度为300～400℃的含高价态氮氧化物的再生气，此时再生气氧化清除沉积于催化剂孔道上的微粒，而从SCR反应器内流出的再生气最终流入柴油机下游排气总管；其中，低温排气为流量为SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5～15％的柴油机排气经冷却，再使冷却后排气中的一氧化氮氧化为高价态氮氧化物后得到的排气，高温排气由热烟气与流量为SCR反应器内脱硝反应额定排气质量流量的5～15％的柴油机排气混合而成，再生气的温度为320～380℃，再生气中高价态氮氧化物的浓度为500～900ppm，再生气在SCR反应器内的空床气速为0.5～2.0m/s，再生气在SCR反应器内的氧化时间为25～100min。
4.根据权利要求3所述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法，其特征在于所述的低温排气的温度为150～240℃，所述的高温排气的温度为400～600℃。
5.一种权利要求1所述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法对应的清除装置，其特征在于包括混合器、燃烧器、冷却器、氧化器、臭氧发生器和风机，所述的混合器的一个入口与柴油机上游排气总管连接，所述的燃烧器的出烟口与所述的混合器的另一个入口连接，所述的混合器的出口与所述的风机的入风口连接，所述的冷却器的一端与柴油机上游排气总管连接，所述的冷却器的另一端与所述的氧化器的一个入口连接，所述的臭氧发生器的出气口与所述的氧化器的另一个入口连接，所述的氧化器的出口与所述的风机的入风口连接，所述的风机的出风口与SCR反应器的出气管道或进气管道连接。
6.根据权利要求5所述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法对应的清除装置，其特征在于所述的混合器的一个入口与柴油机上游排气总管连接的管路上设置有高温排气限量阀门；所述的冷却器的一端与柴油机上游排气总管连接的管路上设置有低温排气限量阀门；柴油机上游排气总管与柴油机下游排气总管之间设置有与所述的SCR反应器相并联的柴油机排气旁通管道，所述的柴油机排气旁通管道上安装有旁通阀门。
7.根据权利要求5或6所述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法对应的清除装置，其特征在于所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的出气管道连接时，所述的SCR反应器的出气管道上安装有用于阻止柴油机排气进入所述的SCR反应器并同时阻止所述的风机输出的再生气短路而进入柴油机下游排气总管的下游阀门，所述的下游阀门位于所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的出气管道的连接处的下游，所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的出气管道连接的管路上设置有再生气阀门；
所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的进气管道连接时，所述的SCR反应器的进气管道上安装有用于阻止柴油机排气进入所述的SCR反应器的上游阀门，所述的上游阀门位于所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的进气管道的连接处的上游，所述的风机的出风口与所述的SCR反应器的进气管道连接的管路上设置有再生气阀门。
8.一种权利要求3所述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法对应的清除装置，其特征在于包括混合器、燃烧器、冷却器、氧化器、臭氧发生器、风机和多个喷嘴，所述的混合器安装于SCR反应器的进气管道上，所述的燃烧器的出烟口与所述的混合器的一个入口连接，所述的冷却器的一端与柴油机上游排气总管连接，所述的冷却器的另一端与所述的氧化器的一个入口连接，所述的臭氧发生器的出气口与所述的氧化器的另一个入口连接，所述的氧化器的出口与所述的风机的入风口连接，所述的风机的出风口与每个所述的喷嘴连接，多个所述的喷嘴均匀布置于所述的SCR反应器内的催化剂的上游流通截面上。
9.根据权利要求8所述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法对应的清除装置，其特征在于所述的SCR反应器的进气管道上设置有高温排气限量阀门，且所述的高温排气限量阀门位于所述的混合器的上游；所述的冷却器的一端与柴油机上游排气总管连接的管路上设置有低温排气限量阀门；柴油机上游排气总管与柴油机下游排气总管之间设置有与所述的SCR反应器相并联的柴油机排气旁通管道，所述的柴油机排气旁通管道上安装有旁通阀门。
10.根据权利要求8或9所述的柴油机排气后处理中SCR催化剂沉积微粒的清除方法对应的清除装置，其特征在于所述的风机的出风口与多个所述的喷嘴连接的总管路上设置有喷嘴阀门。
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