CN105840277B

CN105840277B - 乙醇水蒸汽重整成氢气制h2-scr系统

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Publication number: CN105840277B
Application number: CN201610312186.3A
Authority: CN
Inventors: 王东亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2018-06-19
Anticipated expiration: 2036-05-11
Also published as: CN105840277A

Abstract

一种乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂‑SCR系统，发动机排气管的DOC催化器下游端依次连通乙醇水溶液汽化重整氢气箱、H₂‑SCR还原箱、消声器，乙醇水溶液汽化重整氢气箱包括箱体、尾气通过管、乙醇水溶液汽化管，箱体与尾气通过管之间的密闭腔由两个筛状挡板分隔成乙醇水蒸汽室、重整氢气室、氢气室，重整氢气室中填充Ir/ CeO₂催化剂和设置温度传感器，氢气室与尾气通过管相通，尾气通过管内设有乙醇水溶液汽化管，乙醇水溶液汽化管进口经乙醇水溶液输送管与液体电动计量泵连接，出口位于乙醇水蒸汽室中，H₂‑SCR还原箱内设有分子筛催化剂和NO_x浓度传感器，NO_x浓度传感器、温度传感器和液体电动计量泵均与控制器电连接。

Description

乙醇水蒸汽重整成氢气制H2-SCR系统

技术领域

本发明涉及柴油内燃机废气排放技术领域，特别涉及一种乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统。

背景技术

当今世界极端天气频发，与目前人类离不开化石能源有直接的关系，过去的三十年中国以要素驱动型的粗狂式发展不可持续。当然以化石能源为主的汽车也是一大罪魁祸首，尤其是以柴油为燃料的柴油内燃机。柴油内燃机或柴油汽车的尾气排放物主要有：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH)、氧化氮(NO_x)、颗粒物(PM)、水蒸汽(H₂O)和富余的空气，当然其中有氧气(O₂)。我国机动车国Ⅳ排放标准已实施近两年，更有一线城市制定了地方更高的排放标准，如北京“京5”标准等。

目前柴油车的主流技术路线是“TDI”,即高压共轨技术路线。通过富氧稀燃的方式，有效地提高了柴油内燃机的热效率，取得了历史性的突破，有的机型甚至超过40％，有效地减少了CO、CH、PM的排放量，让人感到欣慰。但任何技术路线都有其矛盾的一面，因为其高压富氧，使得其尾气排放物中 NO_x的量巨增，远大于CO的排放量，无法象汽油内燃机那样，通过尾气中的CO在三元或二元催化剂作用下还原NO_X。

NO_x主要包括：一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、一氧化二氮(N₂O)、三氧化二氮(N₂O₃)和四氧化二氮(N₂O₄)等，一般意义上的NO_X主要指NO和NO₂两种物质，其它几种化学性质不稳定，易自形分解。其中NO约占NO_X总量的 90％以上。其危害主要有：1)易形成酸雨。2)易形成光学烟雾。3)严重影响人类和动物的身体健康。4)使地面臭氧(O₃)浓度增加，地表温度升高。

目前柴油内燃机或柴油汽车普遍使用尿素水溶液制NH₃-SCR系统还原 NO_X。其工作原理是在SCR(即装载了催化剂的SCR反应器)中发生复杂的物理和化学反应。其物理反应为尿素水溶液喷射、雾化、蒸发成氨气；其化学反应主要有以下几种反应式：

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O

4NO+O₂+4NH₃→4N₂+6H₂O

2NO₂+O₂+4NH₃→3N₂+6H₂O

理想状态下主要产物为N₂和H₂O，从而实现环保。

NH₃-SCR系统的优点：尿素无毒、洁净、不易着火、无爆炸风险。

但是，现有的NH₃-SCR系统存在以下缺点：

1)有腐蚀性：必须使用特殊的容器储存，主要电化学腐蚀反应方程式

NH₃+H₂O→NH₃·H₂O→NH₄ ⁺(铵根离子)+OH^-(氢氧根)

其中物质得失电子的变化为：

金属-4e-＝金属阳离子

2H₂O+4e-+O₂＝4OH^-

2)NH₃-SCR系统中的尿素剂量最终由发动机管理系统控制，尿素的喷入量必须要与NO_X的浓度相匹配(其比例0.8-1.0)。尿素的喷入量过少，则达不到应有的处理水平，尿素的喷入量过多，则会使多余的氨气排入大气，导致新的污染,所以目前小汽车NH₃-SCR系统采用液体电动泵形成稳定的较高压力后，由控制器控制的执行器——喷嘴精准喷射，使尿素在SCR系统内雾化，喷入量的多少由喷嘴中电磁阀开关时间而定，而这套系统购买成本极高。

3)使用成本高：NH₃-SCR系统使用的液态尿素水溶液浓度为32.5％，目前市场批发价4元/Kg,每年大型柴油车使用量在两吨以上，近万元的使用费。

4)系统制造成本高：特殊的材料和催化剂的制造成本较高，市面小型柴油车NH₃-SCR系统国产品售价为5000-6000元，而大型柴油车国产品售价为 10000-20000元，如果是德国进口博世的，则价格还要翻1-2倍。

5)NH₃-SCR系统以NH3作为还原剂还原NO_X所需要的化学反应温度较高在 300-400摄氏度，易引起催化剂烧结报废。

6)NH₃-SCR系统只能50％还原NO_X，只能勉强达到现阶段排放指标而已。

目前，中国石油化工集团经过7年的努力，成功地攻克了以玉米秸杆为主的植物纤维制生物乙醇生产技术，形成全套植物纤维制生物乙醇生产技术。我国每年可收集的秸杆约7亿吨，按5亿吨秸杆产1亿吨生物乙醇计算，年产生物乙醇可达到1.4亿吨。2013年底，中石化技术团队完成年产5万吨纤维素制乙醇工艺开发，可为万吨级示范装置提供技术支撑。生物乙醇最大的优点就是环保，我们在消耗生物乙醇，向大气中排放的CO₂，应不计入碳排放，因为从生物中提取乙醇，是植物通过光合作用，吸收大气中的CO₂形成的碳水化合物，只不过是碳的大循环而已。而利用纤维素制生物乙醇工业粗成品，即10％左右乙醇(质量)的水溶液，只需在粗产品基础上一次性蒸馏提纯，去除粗产品中的矿物质和硫化物，因为矿物质和硫化物可使催化剂中毒失效，其粗成品价格应该很低，能够为本发明创造提供了物质基础。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在不足，提供一种乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统。它通过所设结构，能够充分利用内燃机排放的尾气余热，将乙醇水溶液汽化，使乙醇(C₂H₅OH)和水(H₂O)在乙醇水蒸汽重整氢气箱中催化剂的作用下发生重整化学反应产生氢气，氢气在H₂-SCR还原箱中催化剂作用下反应消除氧化氮(NO_X)，氧化氮转化成无害的氮气(N₂)，最终从消声器排放出氮气、二氧化碳和水蒸汽，有效解决了柴油内燃机废气排放的NO_X污染问题，利于环境保护。

本发明的目的是这样实现的：一种乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，包括柴油发动机、排气管，以及排气管上设有的DOC催化器，所述DOC催化器的下游端依次连通乙醇水溶液汽化重整氢气箱、H₂-SCR还原箱、消声器，所述乙醇水溶液汽化重整氢气箱由箱体、尾气通过管、乙醇水溶液汽化管构成，所述尾气通过管两端伸出箱体分别与DOC催化器、H₂-SCR还原箱连通，所述箱体与尾气通过管之间的密闭腔由两个筛状挡板分隔成三个腔室，其中，位于尾气通过管上游侧的腔室为乙醇水蒸汽室，位于尾气通过管下游侧的腔室为氢气室，位于中间的腔室为填充Ir/CeO₂催化剂的重整氢气室，一温度传感器设于重整氢气室中，所述氢气室通过尾气通过管壁上设置的氢气出口与尾气通过管相通，所述乙醇水溶液汽化管设置在尾气通过管内，该乙醇水溶液汽化管的乙醇水溶液进口设于尾气通过管下游侧壁，通过乙醇水溶液输送管与乙醇水溶液箱中设置的液体电动计量泵连接，乙醇水溶液汽化管的乙醇水蒸汽出口位于乙醇水蒸汽室中，所述H₂-SCR还原箱内设有分子筛催化剂，所述H₂-SCR还原箱的上游侧设有NO_x浓度传感器，所述NO_x浓度传感器、温度传感器和液体电动计量泵分别通过导线与一控制器连接。

所述乙醇水溶液汽化重整氢气箱的尾气通过管与重整氢气室和乙醇水蒸汽室对应的管段内设有叶片式热交换器，叶片式热交换器的叶片呈放射状延伸与尾气通过管的管壁相连，各叶片之间留有尾气通道。

所述叶片式热交换器的横截面为多叶片放射状结构。

所述尾气通过管内设置的乙醇水溶液汽化管，包括螺旋延伸管段和直管段，该螺旋延伸管段位于重整氢气室后方，螺旋延伸管段的首端为乙醇水溶液进口，该进口位于乙醇水溶液汽化管外伸端侧壁，直管段沿乙醇水溶液汽化管轴向延伸，直管段的尾端为乙醇水蒸汽出口，该出口位于乙醇水溶液汽化管侧壁，与乙醇水蒸汽室对应。

所述温度传感器设于重整氢气室的中间。

所述H₂-SCR还原箱内设有两块筛孔隔板，所述分子筛催化剂设于两筛孔隔板之间。

所述DOC催化器与乙醇水溶液汽化重整氢气箱，乙醇水溶液汽化重整氢气箱与H₂-SCR还原箱，H₂-SCR还原箱与消声器，均通过法兰连接。

所述排气管、DOC催化器、乙醇水溶液汽化重整氢气箱、H₂-SCR还原箱的外表面均覆盖有保温隔热层。

由于采用上述方案，本发明通过在柴油发动机的原设有的DOC催化器下游增加设置乙醇水溶液汽化重整氢气箱和H₂-SCR还原箱，并在H₂-SCR还原箱的上游侧设有NO_x浓度传感器，使发动机排放的尾气依次从排气管、DOC催化器、乙醇水溶液汽化重整氢气箱、H₂-SCR还原箱经过，由NO_x浓度传感器采集尾气中的NO_x浓度数据反馈给控制器，通过控制器控制液体电动计量泵转速，决定乙醇水溶液的供给量，从而控制乙醇水溶液的汽化量，进而控制氢气的产生量。利用发动机排放的尾气余热，使乙醇水溶液在乙醇水溶液汽化重整氢气箱的乙醇水溶液汽化管形成乙醇水蒸汽，并使乙醇水蒸汽在乙醇水溶液汽化重整氢气箱的重整氢气室中与Ir/CeO₂催化剂反应重整产生氢气，然后氢气再返回乙醇水溶液汽化重整氢气箱的尾气通过管中，与发动机排放的尾气混合进入H₂-SCR还原箱，氢气在H₂-SCR还原箱中催化剂作用下反应消除氧化氮(NO_X)，氧化氮转化成无害的氮气(N₂)，最终从消声器排放出氮气、二氧化碳和水蒸汽，有效解决了内燃机废气排放的污染问题，利于环境保护。

由于乙醇水溶液汽化重整氢气箱由箱体、尾气通过管、乙醇水溶液汽化管构成，所述尾气通过管两端伸出箱体分别与DOC催化器、H₂-SCR还原箱连通，用于发动机排放的尾气通过并传导热能。所述箱体与尾气通过管之间的密闭腔由两个筛状挡板分隔成三个腔室，其中，位于尾气通过管上游侧的腔室为乙醇水蒸汽室，位于尾气通过管下游侧的腔室为氢气室，位于中间的腔室为填充Ir/CeO₂催化剂的重整氢气室。所述氢气室通过尾气通过管壁上设置的氢气出口与尾气通过管相通，使产生的氢气能够从氢气出口进入尾气通过管。所述乙醇水溶液汽化管设置在尾气通过管内，该乙醇水溶液汽化管的乙醇水溶液进口设于尾气通过管下游侧壁，通过乙醇水溶液输送管与乙醇水溶液箱中设置的液体电动计量泵连接，乙醇水溶液汽化管的乙醇水蒸汽出口位于乙醇水蒸汽室中，这种结构正好利用了尾气通过管上游靠发动机近，尾气温度高的特点。通常柴油发动机的排气温度最高处约700℃，在进入乙醇水溶液汽化重整氢气箱时尾气温度大约在550℃左右，再经尾气通过管吸热反应后，到尾气通过管下游段，温度衰减到350-400℃，此温度段正好达到水的临界温度(374.15℃)，可使乙醇水溶液完全被汽化，有助于乙醇水蒸汽形成。而Ir/CeO₂催化剂对乙醇水蒸气重整具有很高的催化活性和选择性，其化学反应的温度以350-550℃为佳，在350℃时乙醇的转化率接近100％，反应过程中乙醇和中间体，如乙醛、丙酮等将全部转化为氢气、一氧化碳和甲烷，产生的气体中H₂占73.8％、CO₂占24.2％，接近理论值(理论值：中H₂占75％、CO₂占25％)，生成的CO通过水煤气的转移反应得到CO₂，即发生CO+H₂O→CO₂+H₂化学反应，在重整过程中CO的浓度几乎为0。由于Ir/CeO₂催化剂化学反应的温度相对较低，比其它反应温度需在650-800℃的贵金属(Pt、Ru、Rh、Pd) 催化活性和选择性更好，有效地节约了能源，且温度过高易引起催化剂烧结报废。同时，乙醇水溶液汽化重整氢气箱的设置位置，既能满足所需温度段选择，又有利于在小型家用客车上的布置。如选择过高的温度为条件，则需将乙醇水溶液汽化重整氢气箱尽可能靠近发动机排气歧管，增大布置位置的设计难度。而且温度过高还极易引起催化剂烧结报废，缩短催化剂的使用寿命。

由于乙醇水蒸汽进入重整氢气室，在Ir/CeO₂催化剂的作用下重整转化产生氢气，其反应式为CH₃CH₂OH+3H₂O→6H₂+2CO₂，此化学反应是乙醇产生氢气的最理想的反应，不仅从乙醇分子中提取了H元素，还提取了水中H元素，因此是产H₂率最高的反应，1Kg CH₃CH₂OH蒸汽重整可产生H₂ 260.87g。

所述H₂-SCR还原箱内设有分子筛催化剂和NO_x浓度传感器，进入H₂-SCR 还原箱内的氢气在2％Pd(钯)-14％Na₂O(氧化钠)/HZSM-5分子筛催化剂作用下反应消除氧化氮(NO_X)，H₂-SCR化学反应方程式为：2NO+4H₂+O₂→N₂+4H₂O和 2NO₂+6H₂+O₂→N₂+6H₂O，氧化氮转化成无害的氮气(N₂)，该催化活性很强，且稳定性很好,在富氧的条件下(国Ⅳ柴油发动机采用高压共轨稀燃的技术，尾气中含有大量的氧)，可使NO_x80％-90％转化为N₂。而H₂-SCR还原箱位于乙醇水溶液汽化重整氢气箱和消声器之间，此处的尾气温度会降至250℃以下，正好适合H₂-SCR还原箱化学反应温度在160-220℃时，催化剂的活性最强，避免了H₂被O₂直接氧化，同时也保护催化剂不被高温烧裂，避免催化失效。

由于1Kg CH₃CH₂OH蒸汽重整可产生H₂ 260.87g，通过H₂-SCR可还原 1956.53gNO，所采用的纤维素制生物乙醇工业粗成品，即10％左右的乙醇水溶液的价格大大低于无水乙醇的市面价6元/Kg；而1Kg车用尿素市面批发价为 4元/Kg，其浓度为32.5％(即有效成份)，可还原573.53gNO，如要达到还原 1956.53gNO，则需要3.41Kg车用尿素，所花费金额是H₂-SCR方案的2.27倍，相比之下，采用本乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统的使用成本大大低于现有的NH₃-SCR催化还原技术，而且现有的NH₃-SCR催化还原技术也仅能把发动机尾气中的NO_x减少50％，远不及本专利采用的H₂-SCR催化还原技术的效果。尤其是现有的NH₃-SCR方案一但催化剂失效，或控制系统失灵，会引起 NH₃直接排放到大气中，造成二次污染；而本专利采用H₂-SCR还原方案，即便出现催化剂失效，或控制系统失灵，也不会造成污染。

本发明乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，不仅适用于汽车解决汽车尾气排放的污染问题，还适用于各种以柴油内燃机为动力的设备的尾气排放，解决这些设备的废气排放污染问题。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的H₂-SCR还原箱剖视图；

图3为本发明的乙醇水溶液汽化重整氢气箱剖视图；

图4为图3的A-A向剖视图。

具体实施方式

参见图1至图4，为本发明用于柴油汽车上的一种实施例。包括柴油发动机1，柴油发动机的排气歧管2连接排气管3，排气管3上安装连接DOC催化器4，所述DOC催化器4采用氧化催化器效果为佳，其主要作用是氧化CH、 CO和部份PM，有些环保要求严格的地区，需在DOC催化器后加设一DPF装置处理PM。所述DOC催化器4的下游端依次连通乙醇水溶液汽化重整氢气箱5、 H₂-SCR还原箱6、消声器7，使发动机排放的尾气能够依次经排气歧管2、排气管3、DOC催化器4、乙醇水溶液汽化重整氢气箱5、H₂-SCR还原箱6、消声器7排出。所述乙醇水溶液汽化重整氢气箱5由箱体27、尾气通过管12、乙醇水溶液汽化管14构成，所述尾气通过管12两端伸出箱体27分别与DOC催化器4、H₂-SCR还原箱6连通。所述箱体27与尾气通过管12之间的密闭腔由两个筛状挡板20分隔成三个腔室，其中，位于尾气通过管12上游侧的腔室为乙醇水蒸汽室5a，位于尾气通过管12下游侧的腔室为氢气室5c，位于中间的腔室为填充Ir/CeO₂催化剂26的重整氢气室5b，一温度传感器11设于重整氢气室5b中，温度传感器11通过导线17连接控制器19，通过温度传感器11采集的数据，由控制器19控制电动泵9转速来调节控制乙醇水溶液的供给量，将温度传感器11设于重整氢气室5b的中间，可以更加准确的检测到重整氢气室5b的所需温度，检测效果比设置在其它部位好。所述氢气室5c 通过尾气通过管12壁上设置的氢气出口13与尾气通过管12相通，使氢气室 5c中的氢气能够进入尾气通过管12与尾气混合。所述乙醇水溶液汽化管14 设置在尾气通过管12内，该乙醇水溶液汽化管14的乙醇水溶液进口14a设于尾气通过管12下游侧壁，通过乙醇水溶液输送管10与乙醇水溶液箱8中设置的液体电动计量泵9连接，液体电动计量泵9通过导线15与控制器19 连接。乙醇水溶液汽化管14的乙醇水蒸汽出口14b位于乙醇水蒸汽室5a中。为提高乙醇水溶液的汽化效果，所述尾气通过管12内设置的乙醇水溶液汽化管14，包括螺旋延伸管段和直管段，该螺旋延伸管段位于重整氢气室5b后方，螺旋延伸管段的首端为乙醇水溶液进口14a，该进口位于乙醇水溶液汽化管 14外伸端侧壁，使乙醇水溶液能够从温度相对较低的一端进入乙醇水溶液汽化管14，直管段沿乙醇水溶液汽化管14轴向延伸，直管段的尾端为乙醇水蒸汽出口14b，该出口位于乙醇水溶液汽化管14侧壁，与乙醇水蒸汽室5a对应，使汽化后的乙醇水蒸汽能够从温度相对较高的一端喷入乙醇水蒸汽室5a，这种由低向高温的运动，让乙醇水溶液的汽化更加充分、彻底，可防止液态水进入重整氢气室5b，提高氢气的产生率，延长重整氢气室5b的使用寿命。为提高重整氢气室5b中Ir/CeO₂催化剂26的催化反应效果，还可以在所述乙醇水溶液汽化重整氢气箱5的尾气通过管12与重整氢气室5b和乙醇水蒸汽室5a对应的管段内设有叶片式热交换器25，叶片式热交换器25的叶片呈放射状延伸与尾气通过管12的管壁相连，可采用焊接固定，或一体成型制作。所述叶片式热交换器25的横截面为多叶片放射状结构，可以设置为米字形或十字形，叶片的数量越多，热传导转换的效果越好。各叶片之间留有尾气通道28供尾气通过。所述H₂-SCR还原箱6内设有分子筛催化剂24，在H₂-SCR 还原箱6内设置两块筛孔隔板23，两筛孔隔板23之间设置分子筛催化剂24，所述分子筛催化剂24以采用2％Pd(钯)-14％Na₂O(氧化钠)/HZSM-5分子筛催化剂催化活性很强，且稳定性很好,在富氧的条件下(国Ⅳ柴油发动机采用高压共轨稀燃的技术，尾气中含有大量的氧)，可80％-90％还原NO_x为N₂，使最终从消声器排放到大气的是氮气、二氧化碳和水蒸汽，有效地解决发动机废气排放污染环境的问题。所述H₂-SCR还原箱6的上游侧设有NO_x浓度传感器 18，所述NO_x浓度传感器18安装在靠近H₂-SCR还原箱6的上游入口处侧壁， NO_x浓度传感器18通过导线16与控制器19连接，通过NO_x浓度传感器18采集尾气中NO_x浓度数据传输给控制器19，由控制器19控制液体电动计量泵9 转速来调节控制乙醇水溶液的供给量。

本发明不仅仅局限于上述实施例，所述DOC催化器4与乙醇水溶液汽化重整氢气箱5，乙醇水溶液汽化重整氢气箱5与H₂-SCR还原箱6，H₂-SCR还原箱6与消声器7，均通过设置的法兰盘22连接，以便于装配、拆卸，方便维修、更换。

为防止汽车行驶风导致排气管3、DOC催化器4、乙醇水溶液汽化重整氢气箱5、H₂-SCR还原箱6表面散热较快，影响尾气温度，还可在所述排气管3、 DOC催化器4、乙醇水溶液汽化重整氢气箱5、H₂-SCR还原箱6的外表面均覆盖保温隔热层21，用以保证乙醇水溶液汽化和催化反应所需的温度。

本发明乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，只需利用纤维素制生物乙醇工业粗成品﹝10％左右乙醇(质量)的水溶液﹞，只需在粗产品基础上一次性蒸馏提纯，去除粗产品中的矿物质和硫化物，因为矿物质和硫化物可使催化剂中毒失效，其粗成品价格应该很低，可使柴油内燃机废气排放污染的治理成本得到极大降低。如考虑节约汽化乙醇水溶液的能量和添加乙醇水溶液的繁琐，可考虑加大乙醇的占比，最大的乙醇水摩尔比为1比3﹝即为含46％乙醇(质量)的水溶液﹞，但较高的乙醇水比有利于乙醇水蒸汽选择重整反应，较为理想的乙醇水摩尔比为1比6﹝即为含12.44％乙醇(质量)的水溶液﹞。

本发明乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统工作时，发动机1排放的尾气依次经排气歧管2、排气管3、DOC催化器4通过乙醇水溶液汽化重整氢气箱5的尾气通过管12、H₂-SCR还原箱6，从消声器7排出。设于H₂-SCR还原箱6的NO_x浓度传感器18将采集到的尾气中NO_x浓度数据传输给控制器19，控制器19根据NO_x浓度控制乙醇水溶液箱8中设置的液体电动计量泵9启动并控制转速，向乙醇水溶液汽化重整氢气箱5中的乙醇水溶液汽化管14提供乙醇水溶液，乙醇水溶液在经过尾气通过管12的高温作用下，在乙醇水溶液汽化管14中形成乙醇水蒸汽，乙醇水蒸汽从乙醇水蒸汽室5a进入填充有Ir/ CeO₂催化剂26的重整氢气室5b，经反应产生氢气，然后氢气进入氢气室5c，再从氢气室5c的氢气出口13进入尾气通过管12中与尾气混合，再进入H₂-SCR 还原箱6，氢气在H₂-SCR还原箱中催化剂作用下还原尾气中的氧化氮(NO_X)，氧化氮转化成无害的氮气(N₂)，有效解决了柴油内燃机废气排放的污染问题，利于环境保护。此过程中，重整氢气室5b中的温度传感器11检测温度传输给控制器19，控制器19控制液体电动计量泵9转速，调节乙醇水溶液向乙醇水溶液汽化管14的供给量，以调节乙醇水蒸汽的质量和数量，控制重整氢气室5b的氢气产生量，以满足H₂-SCR还原箱6对氢气的需求。

Claims

1.一种乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，包括柴油发动机（1）、排气管（3），以及排气管上设有的DOC催化器（4），其特征在于：所述DOC催化器（4）的下游端依次连通乙醇水溶液汽化重整氢气箱（5）、H₂-SCR还原箱（6）、消声器（7），所述乙醇水溶液汽化重整氢气箱（5）由箱体（27）、尾气通过管（12）、乙醇水溶液汽化管（14）构成，所述尾气通过管（12）两端伸出箱体（27）分别与DOC催化器（4）、H₂-SCR还原箱（6）连通，所述箱体（27）与尾气通过管（12）之间的密闭腔由两个筛状挡板（20）分隔成三个腔室，其中，位于尾气通过管（12）上游侧的腔室为乙醇水蒸汽室（5a），位于尾气通过管（12）下游侧的腔室为氢气室（5c），位于中间的腔室为填充Ir/ CeO₂催化剂（26）的重整氢气室（5b），一温度传感器（11）设于重整氢气室（5b）中，所述氢气室（5c）通过尾气通过管（12）壁上设置的氢气出口（13）与尾气通过管（12）相通，所述乙醇水溶液汽化管（14）设置在尾气通过管（12）内，该乙醇水溶液汽化管（14）的乙醇水溶液进口（14a）设于尾气通过管（12）下游侧壁，通过乙醇水溶液输送管（10）与乙醇水溶液箱（8）中设置的液体电动计量泵（9）连接，乙醇水溶液汽化管（14）的乙醇水蒸汽出口（14b）位于乙醇水蒸汽室（5a）中，所述H₂-SCR还原箱（6）内设有分子筛催化剂（24），所述H₂-SCR还原箱（6）的上游侧设有NO_x浓度传感器（18），所述NO_x浓度传感器（18）、温度传感器（11）和液体电动计量泵（9）分别通过导线与一控制器（19）连接。

2.根据权利要求1所述的乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，其特征在于：所述乙醇水溶液汽化重整氢气箱（5）的尾气通过管（12）与重整氢气室（5b）和乙醇水蒸汽室（5a）对应的管段内设有叶片式热交换器（25），叶片式热交换器（25）的叶片呈放射状延伸与尾气通过管（12）的管壁相连，各叶片之间留有尾气通道（28）。

3.根据权利要求2所述的乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，其特征在于：所述叶片式热交换器（25）的横截面为多叶片放射状结构。

4.根据权利要求1所述的乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，其特征在于：所述尾气通过管（12）内设置的乙醇水溶液汽化管（14），包括螺旋延伸管段和直管段，该螺旋延伸管段位于重整氢气室（5b）后方，螺旋延伸管段的首端为乙醇水溶液进口（14a），该进口位于乙醇水溶液汽化管（14）外伸端侧壁，直管段沿乙醇水溶液汽化管（14）轴向延伸，直管段的尾端为乙醇水蒸汽出口（14b），该出口位于乙醇水溶液汽化管（14）侧壁，与乙醇水蒸汽室（5a）对应。

5.根据权利要求1所述的乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，其特征在于：所述温度传感器（11）设于重整氢气室（5b）的中间。

6.根据权利要求1所述的乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，其特征在于：所述H₂-SCR还原箱（6）内设有两块筛孔隔板（23），所述分子筛催化剂（24）设于两筛孔隔板（23）之间。

7.根据权利要求1所述的乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，其特征在于：所述DOC催化器（4）与乙醇水溶液汽化重整氢气箱（5），乙醇水溶液汽化重整氢气箱（5）与H₂-SCR还原箱（6），H₂-SCR还原箱（6）与消声器（7），均通过法兰连接。

8.根据权利要求1所述的乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，其特征在于：所述排气管（3）、DOC催化器（4）、乙醇水溶液汽化重整氢气箱（5）、H₂-SCR还原箱（6）的外表面均覆盖有保温隔热层（21）。

9.根据权利要求1或7或8所述的乙醇水蒸汽重整成氢气制H₂-SCR系统，其特征在于：所述DOC催化器（4）为氧化催化器。