CN106103927A - 用于减少500至4500kw的内燃机的富氧废气中的氮氧化物的紧凑型选择性催化还原系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧凑型选择性催化还原(SCR)系统，其包括气体流入口系统、蒸发器模块和SCR反应器。气体流入口系统被构造成用以向蒸发器模块提供热，将还原剂与废气混合，并且在整个催化剂上提供大致均匀的废气流。蒸发器模块被构造成用以从还原剂或还原剂前体溶液蒸发还原剂，并且将蒸发的还原剂传递到气体流入口系统中，在该气体流入口系统中还原剂与废气混合。SCR反应器包括SCR催化剂，并且与气体流系统和蒸发器模块流体连通。

Description

用于减少500至4500KW的内燃机的富氧废气中的氮氧化物的 紧凑型选择性催化还原系统
技术领域
本发明涉及用于减少NOx的紧凑型选择性催化还原系统(SCR)，其中热的废气流提供用于将尿素分解成包含氨的活性成分的热。本文描述了一种紧凑型系统，其包括SCR反应器、气体流系统和蒸发器模块。SCR反应器包括SCR催化剂，并且与气体流系统和蒸发器模块流体连通。气体流系统定位成与SCR反应器的至少四个侧面相邻，并且被构造成用以加热蒸发器模块并提供通过催化剂的大致均匀的废气流。蒸发器模块被构造成用以蒸发包含还原剂或还原剂前体的溶液，并且将还原剂传递到气体流系统，在该气体流系统处，该还原剂与废气混合，然后气体混合物在SCR催化剂中进行反应。与用于500至4500千瓦(kW)发动机的现有技术系统相比，紧凑型系统的构造允许尿素更多地分解为活性还原剂。
背景技术
在世界各地的许多工业中对烟气中的氮氧化物(NOx)使用选择性催化还原(SCR)，以便符合国家和国际的排放法规。利用催化表面上的还原剂，例如氨，来减少化石燃料和可再生燃料的燃烧过程中形成的氮氧化物。各种催化剂已经用于各种基质，例如氧化钒、例子交换沸石等。催化剂可以以不同的配方制备，并且可以以不同的形式呈现，例如挤出的或涂覆的蜂窝材料、金属基质等。决定合适催化剂选择的一个主要因素是烟气的温度。虽然氨作为还原剂是优选的，但是直接使用氨是存在问题的，原因在于气态氨的危害性。因此，通常使用在注入到热的烟气中时易于处理和分解以形成氨的基质。例如，尿素水溶液在高于140℃的温度下分解，以形成氨和异氰酸(HNCO)，然后异氰酸分解以形成氨和二氧化碳。然而，从尿素水溶液形成氨是较为缓慢的过程。如果尿素在热气流中的停留时间太短，那么这可能导致沉淀在反应器壁上，或者更糟糕地导致沉淀在催化剂上。因此，长度为若干米的较长的注射管道定位在现有技术的SCR应用中使用的实际催化剂的上游。这些长管道通常是直的管道，废气流过这些管道，并且其中还原剂借助于注射器或喷枪注射到热气流中。
上述SCR系统通常已经用于大型静止系统，例如发电厂。较小的SCR系统已经用于汽车应用和大致600kW以下的发动机。这些较小的SCR系统由于较低的废气体积以及因此引入到系统中的所需的还原剂的质量流较小而具有不同的设计。近来，对于船舶、越野和发电部门而言，已经建立了针对500至4500千瓦(kW)柴油和天然气发动机的排放法规。近来，在这些尺寸的发动机中使用的系统包括具有大直径(高达大约0.6m)的长排气管(高达大约10m)和定位在废气流中的SCR催化剂。尿素水溶液借助于喷枪直接注射到废气中。尿素随后在废气流中转化为氨。为了在整个催化剂横截面上获得均匀的氨浓度图案，利用静态混合器有意地打乱该废气流。通常，在穿过一个或多个混合器，然后穿过SCR催化剂之前，氨通过氨注射格栅(AIG)被直接引入到全废气流中。因此，不均匀流分布可能产生低温区域，导致来自部分地分解的尿素的沉淀或腐蚀。这些尿素损失还导致NOx转化活性降低，原因是沉淀的材料不能够参与将尿素转化为氨的反应。
对于船舶、越野和发电部门的应用而言，空间是决定性因素，空间的使用可能影响这些部门中的操作的经济性。例如，超级游艇或渡船可能损失乘客空间，直接导致收入损失。大型采矿挖掘机和卡车需要减小它们能够移动或承载的负载，导致需要执行额外的挖掘或进行额外的往返来移动相同量的材料。在某些交通工具(例如拖船)中，机房可能不具有安装当前现有技术SCR设备所需的空间。
本文所述的紧凑型SCR系统允许使用尿素以利用发动机中的SCR过程降低废气中的氮氧化物(NOx)，该发动机具有的尺寸使得废气后处理系统空间约束在此前阻碍了其用途。本文所述的紧凑型SCR系统的一个优点在于，除了能够用于上述部门的新型发动机之外，还允许零件市场系统安装，从而现有的发动机同样能够降低其排放。
发明内容
本发明描述了一种紧凑型选择性催化还原(SCR)系统，其包括气体流入口系统、蒸发器模块、包括SCR催化剂的SCR反应器以及气体流废气系统。气体流入口系统包括至少一个废气入口、热传递区域、至少两个初始混合区和至少两个流动管道。至少一个废气入口包括用于废气从发动机进入的一个或多个进口。热传递区域被构造成用以将来自废气的热从燃烧发动机传递到蒸发器模块中。废气提供给蒸发模块的热有助于被引入到蒸发器模块中的尿素溶液或氨前体的挥发。离开热传递区域的废气运动到与蒸发器模块流体连通的至少两个初始混合区中，在初始混合区中，废气与还原剂或还原剂前体混合以形成混合气体。蒸发器模块包括用于由还原剂或还原剂前体的溶液形成蒸发的还原剂的构件；蒸发器容积，该蒸发器容积包括蒸发器模块中的蒸发的还原剂；以及用于将蒸发的还原剂和/或还原剂前体传递到气体流入口系统中的初始混合区的构件。在蒸发器模块中，还原剂前体被转化为还原剂。流动管道可以包括一系列挡板，这些挡板控制气体在系统中的停留时间。流动管道被构造成用以使混合废气围绕SCR反应器的至少三侧通过。在穿过流动管道之后，混合气体进入通道，在该通道中，混合气体进一步混合，然后流入到包括SCR催化剂的SCR反应器中，在SCR反应器中，混合气体在SCR催化剂的整个横截面上具有大致均匀的气体速度和浓度分布轮廓。还原剂/还原剂前体和废气的混合物在进入SCR催化剂中之前具有较长的停留时间。SCR反应器与气体流入口系统和蒸发器模块流体连通。系统不使用氨注射格栅(AIG)，因为其通常用于传统的SCR过程。在穿过SCR催化剂之后，处理过的废气进入出口区域，然后从系统排出，该出口区域优选地与蒸发器模块热连通。处理过的气体的一部分可以与主废气流分离，并且传递到蒸发器模块。以下描述本发明的多个优选方面。可以想到等同形式的组合。
附图说明
从以下的详细描述中，尤其是参考附图时，本发明将会得到更好的理解，并且本发明的优点将变得更加明显。
图1示出了紧凑型SCR系统中产生的气体和还原剂流。
图2为紧凑型SCR系统的例子的横截面图，示出了气体流入口系统和蒸发模块的一部分，其中当蒸发模块放置在SCR系统中时，气体流入口系统和蒸发模块两者包括彼此相邻的壁。
图3为紧凑型SCR系统的例子的横截面图，示出了气体流入口系统和蒸发模块的一部分，其中在气体流入口系统和蒸发模块之间具有单个壁，并且在蒸发模块和SCR反应器之间具有单个壁。
图4为蒸发模块的一部分的例子的视图。
图5为半截面图，示出了通过示例性SCR系统的一部分的废气流轨迹。
图6为通过示例性SCR系统的一部分的废气流轨迹的视图。
图7a-d为例子的横截面视图，示出了通过示例性SCR系统的废气流。
图8示出了发动机试验台的结果，显示了不同废气温度和不同氨：NOx比(ANR)下的SCR前未处理NOx浓度和SCR后整数百分比转化率。
图9示出了在现实条件下、催化剂上的各个位置处的来自测试台中的发动机的废气的NOx百分比转化率。
具体实施方式
本发明提供一种SCR系统，其气体流入口系统、蒸发器模块和SCR催化剂。以下将描述若干例子，其中某些例子是优选的形式。
在本发明的一个方面中，选择性催化还原(SCR)系统包括气体流入口系统、蒸发器模块和SCR反应器；其中：
a.气体流入口系统包括至少一个废气入口、热传递区域、至少两个初始混合区和至少两个流动管道，其中热传递区域被构造成用以将来自废气的热从燃烧发动机传递到蒸发器模块；所述至少两个初始混合区中的每一个初始混合区与蒸发器模块和离开热传递区域的废气流体连通，并被构造成用以通过将来自蒸发器模块的蒸发的还原剂与废气混合来提供混合的废气；并且所述至少两个流动管道中的每一个流动管道被构造成用以提供通过SCR催化剂的大致均匀的混合废气流，并且提供将来自废气的热传递到SCR催化剂的构件；其中气体流系统定位成与SCR催化剂的至少四个侧面相邻；
b.蒸发器模块：用于由还原剂或还原剂前体的溶液形成蒸发的还原剂的构件；蒸发器容积，该蒸发器容积包括蒸发器模块中的蒸发的还原剂；以及用于将蒸发的还原剂传递到气体流入口系统中的初始混合区的构件；并且
c.SCR反应器包括SCR催化剂，并且与气体流入口系统和蒸发器模块流体连通。
热传递区域包括一结构，该结构被构造成用以使废气流在该结构和壁之间通过，该壁与蒸发器模块热连通或者为蒸发器模块的一部分。
该结构可以进一步被构造成用以使废气流在该结构和第一壁之间通过，该第一壁与蒸发器模块热连通或者为蒸发器模块的一部分，包括一个或多个开口，废气在已经沿着该壁通过之后穿过所述一个或多个开口。
该结构可以被构造成用以使废气流在该结构和壁之间通过，该壁与蒸发器模块热连通或者为蒸发器模块的一部分，形成将该结构与所述至少两个初始混合区中的每一个初始混合区连接的通道的一部分。
气体流入口系统可以包括两个初始混合区和两个流动管道。
蒸发器模块包括至少一个气雾形成装置，还原剂或还原剂前体的溶液穿过所述至少一个气雾形成装置，优选地，所述至少一个气雾形成装置是喷嘴。蒸发器模块还可以包括至少一个附加喷嘴，所述至少一个附加喷嘴被构造成用以控制由所述至少一个气雾形成装置形成的小滴图案的形状。
废气在穿过SCR催化剂之后可以接触第二壁，该第二壁与蒸发器模块中的气体热接触。
气体流入口系统包括与蒸发器模块热连通的至少一个壁。气体流入口系统可以包括与蒸发器模块直接热连通的至少一个壁。术语“直接热连通”指的是，具有热传递特性的单个壁将气体流入口系统与蒸发器模块分隔开。壁与蒸发器模块热连通的例子包括，壁直接热连通以及壁通过至少第二壁进行热连通，并且包括使用在两个或更多个壁之间提供热传递的一种或多种材料。气体流入口系统可以包括与蒸发器模块直接热连通的两个壁。
蒸发器模块可以包括与废气热连通的至少一个壁。在一些例子中，蒸发器模块包括与废气直接热连通的一个壁。在其它例子中，蒸发器模块包括与废气直接热连通的两个壁。
气体流入口系统还可以包括通道，该通道将每个流动管道连接到催化剂。通道可以包括将混合废气流从所述至少两个流动管道引导到SCR反应器中的SCR催化剂的构件，其中该构件被构造成用以在催化剂的整个横截面上提供大致均匀的还原剂浓度。优选地，将混合废气流从SCR反应器中的所述至少两个流动管道引导到SCR催化剂的构件包括实心板，该实心板斜向地安装在至少两个流动管道和SCR催化剂之间的连接通道中。
所述至少两个流动管道可以被构造成用以将废气流围绕SCR催化剂分布，并且流动管道与SCR催化剂热连通。
优选地，每个流动管道中的气体流是大致相同的。
优选地，至少一个流动管道定位在SCR催化剂的第一侧上，并且至少一个不同的流动管道定位在SCR催化剂的相对侧上。
流动管道优选地包括挡板，所述挡板定位和取向成用以提供催化剂上游的废气的均匀动量分布，并且增加混合废气的停留时间。
SCR系统还可以包括用于控制尿素或氨前体的引导的构件。用于控制尿素或氨前体的引导的构件可以包括NOx传感器。
SCR催化剂可以为整体部件或颗粒过滤器的形式。整体部件或颗粒过滤器沿着通过整体部件的气体流的净方向可以具有正方形、矩形或圆形形状。当SCR催化剂为颗粒过滤器的形式时，催化剂的形式已知为选择性催化还原过滤器(SCRF)。
SCR系统还可以包括一个或多个其它废气后处理装置，例如颗粒过滤器、氧化催化剂、氨泄漏催化剂、SCR涂覆的颗粒过滤器等。优选地，氨泄漏催化剂被放置在SCR催化剂的下游，这可能产生较高的NOx转化效率，尤其是在高废气温度下。
热连通的至少两个平行壁可以定位在入口气体流和蒸发器气体容积之间。
一种选择性催化还原(SCR)系统可以包括气体流入口系统、蒸发器模块和SCR催化剂；其中：
(a)气体流入口系统包括至少一个废气入口、热传递区域、两个初始混合区和两个流动管道，其中热传递区域被构造成用以将来自废气的热从燃烧发动机通过至少一个壁传递到蒸发器模块，所述至少一个壁与蒸发器模块热连通或者是蒸发器模块的一部分，热传递区域包括具有棱柱形状的结构，其中具有棱柱形状的该结构的一部分包括一个或多个孔，所述一个或多个孔使废气流在该结构和SCR系统的壁之间通过，以将废气引导至包含所述至少两个初始混合区的两个流动管道中的每一个流动管道，气体流入口系统还包括将每个流动管道连接到催化剂的通道，该通道包括实心板，该实心板斜向地安装在至少一个流动管道和SCR催化剂之间的通道中，以将混合废气流从所述至少两个流动管道引导至SCR催化剂，其中实心板被构造成用以在催化剂的整个横截面上提供大致均匀的还原剂浓度；
(b)蒸发器模块包括：被构造成用以由还原剂或还原剂前体溶液形成蒸发的还原剂的喷嘴；被构造成用以控制由所述至少一个气雾形成装置形成的小滴图案的形状的喷嘴；两个侧壁，每个侧壁包括一个或多个开口，开口将蒸发的还原剂通过初始混合区传递到气体流入口系统的流动管道内的废气中；以及蒸发器容积，该蒸发器容积包括蒸发器模块中的蒸发的还原剂；并且
(c)SCR反应器包括SCR催化剂，并且与气体流入口系统和蒸发器模块流体连通。
在本发明的另一个方面中，减少发动机的废气中形成的氮氧化物的量的方法包括：使来自发动机的废气穿过具有本文所述各部件的SCR系统。
用于500至4500千瓦(kW)发动机的现有技术系统相比，该系统的构造允许较长的停留时间，因此具有较佳的还原剂前体分解效率。此外，本文所述的系统具有甚至更小的占有面积。
以下的说明提供了选择性催化还原(SCR)系统的各种示例性构造的详细描述。
该系统提供一种反应物，优选地为氨，其能够反应以降低废气中的NOx的水平。反应物可以以这样的方式形成：将能够形成氨的复合物(例如尿素)转化为气相的反应物，将包含反应物的气体与包含NOx的废气混合，然后将混合的气体穿过SCR催化剂。为了将尿素转化氨，尿素水溶液被注射到蒸发器模块中，来自废气的热通过至少一个壁被传递到蒸发器模块中，在该蒸发器模块中，水和尿素两者蒸发，并且变成热蒸汽的形式。从氨和废气的混合物穿过SCR催化剂之后形成的清洁气体中能够获得的热的清洁气体用来蒸发尿素溶液。
本文所述的设备和方法对于尿素而言是高效的，但是也可以采用能够在加热的情况下形成反应物气体的其它的NOx减少试剂，氨形成试剂或其它NOx减少试剂。反应的发生是本领域中众所周知的。这些反应的概述可见于美国专利No.8,105,560和No.7,264,785，这些专利全文以引用方式并入本文。
术语“尿素”旨在包括尿素、CO((NH2)2)以及等同于尿素的试剂(因为它们在被加热时形成氨和HNCO)。也可以使用本领域中已知的其它NOx减少试剂。可以使用不形成氨或HNCO、但是与废气中存在的化合物反应以降低NOx水平的NOx减少试剂。
引入到蒸发器模块中的尿素溶液的容积取决于NOx质量流和溶液中的尿素浓度。引入的尿素的量与基于所涉及的反应的化学计量的NOx浓度、未处理废气的温度以及所使用的催化剂相关。所用的尿素的量与“NSR”相关，NSR指的是氨或其它NOx减少试剂中的氮的当量，待处理的气体中的NOx中的氮的当量。NSR可以在从大约0.1至大约2的范围内，但是优选地在所包括的从0.6至1.2的范围内。
本文所述的紧凑型SCR系统中所用的SCR催化剂可以选自本领域中已知的催化剂，其能够在存在氨的情况下降低氮氧化物的浓度。这些包括例如沸石、钒、钨、钛、铁、铜、锰和铬的氧化物、贵金属(例如铂族金属铂、钯、铑和铱)、以及它们的混合物。也可以采用本领域中常规的且本领域技术人员熟悉的其它SCR催化剂，例如活性炭、木炭或焦炭。优选的催化剂包括过渡金属/沸石，例如Cu/ZSM-5或Fe/β；基于氧化钒的催化剂，例如V2O5/WO3/TiO2；或者非沸石过渡金属催化剂，例如Fe/WOx/ZrO2。
这些SCR催化剂通常安装在诸如金属、陶瓷、沸石的支撑件上，或者挤出为均匀的整体部件。也可以使用本领域中已知的其它支撑件。优选的是，催化剂涂覆在流过整体部件基质、过滤器基质上，或者为挤出形式。最优选地，催化剂涂覆在流过整体部件基质上，或者为挤出形式。优选的是，这些催化剂存在于蜂窝状流过支撑件中或蜂窝状流过支撑件上。对于小容积的SCR系统，具有较高单元密度的SCR催化剂是优选的，例如每平方英寸45至400个单元(cpsi)，更优选地70至300cpsi，甚至更优选地100至300cpsi。
图1中示出了一般性的气体流和还原剂。紧凑型SCR系统包括四个主要部分：气体流入口系统、蒸发器模块、SCR催化剂和气体流出口系统。气体流入口系统包括入口区域、入口热传递区域流动管道和预SCR区域。气体流出口系统可任选地包括出口热传递区域和清洁气体出口中的一个或多个。
图2示出了紧凑型SCR系统2的半截面视图，示出了气体流系统和蒸发器模块6的一部分。紧凑型SCR系统可以接纳来自发动机的废气，该发动机在大约500kW至大约1000kW(1MW)之间、或者从大约1000kW(1MW)至大约2000kW(2MW)、或者从大约2000kW(2MW)至大约4500kW(4.5MW)运转。图2示出了发动机的废气通过入口凸缘1流入到SCR系统中的例子，该入口凸缘可以是用于单级发动机的单个入口凸缘。可以使用用于两级发动机或其它燃烧器的两个或更多个入口。通常且对于优选的流动图案，将使用类似管/凸缘的进入系统的圆形入口，但是也可以使用其它形状，类似正方形、矩形、三角形或椭圆形形状。在进入气体流系统的入口区域的情况下，热的废气撞击在气体收集器8上，并且沿着壁71流动，该壁用作入口热传递区域中的热交换器。图2所示的气体收集器8具有棱柱形状。气体收集器8可以具有不同的形状。在通过该热传递区域之后，气体流过气体收集器8的部分8a，该部分包括一个或多个开口，开口允许气体穿过气体收集器而到达气体收集器8和SCR系统的外侧壁之间的气体收集器8的内侧区域。废气从气体收集器8的内侧分布到所述至少两个流动管道中，并且进一步分布到位于紧凑型SCR系统的另一侧上的初始混合区中。在初始混合区中，来自发动机的废气与来自蒸发器模块的蒸发的废气混合。当紧凑型SCR系统包括多于一个的废气入口1时，气体流入口系统平衡各个流之间的差异，例如压力和/或温度。
蒸发器模块6包括用于将尿素水溶液注射在两个热板之间的构件。两个热板之间的容积是蒸发器气体容积62。尿素水溶液保持在适合于存储和搬运而没有沉淀或其它问题的浓度下。水溶液中的尿素的浓度可以在从大约5％至70％的范围内，优选地在从大约15％至大约60％的范围内，更优选地在从大约30％至大约40％的范围内。用于注射尿素水溶液的构件可以包括喷嘴，该喷嘴利用空气以形成尿素溶液喷雾(预蒸发)。这种类型的喷嘴是可从多个来源商购获得的。对于大小在500至4500kW之间的发动机而言，能够用于尿素的可商购获得的喷嘴仅仅需要低压蒸发空气，这可以用较小的压缩机供应。
蒸发器模块6可以与无空气喷嘴配合。当前可获得的用于清洁500至4500kW之间的发动机的废气的、用于尿素质量流的单相无空气喷嘴需要非常高的液体压力，以便在一个操作循环中以不同的质量通过量操作。然而，喷嘴制造商正在研发具有合适质量通过量的低压单相喷嘴。无空气系统可以具有较低的投入和操作成本，并且可以具有较低可能的系统故障，原因在于它们具有较少的部件。无空气注射系统对于紧凑型SCR系统而言可能是尤其有吸引力的，原因在于，紧凑型SCR系统的空间受限，需要长的保修期(例如两年或更多年)，并且发动机具有高的年利用率(例如每年8000小时)，例如船舶、发电、采矿等。也可以采用其它类型的雾化器。
借助于通过废气和蒸发器气体容积62之间的一个或多个壁71-74的热交换功能传递来自废气的热，来提供完成水的蒸发和尿素分解成氨所需的热。
蒸发器模块可以包括至少一个壁，并且可以利用预热的二次蒸发空气。预热的二次蒸发空气可以用来撞击在从喷嘴喷出的尿素溶液上。因此，提供了控制和/或调节尿素和氨或另一种还原剂在废气中的分布的手段，由此提供尿素水溶液蒸发/分解时间的控制，并且由此能够以最小可能的氨泄漏实现最大可能的NOx还原。
如下所述，上述SCR系统可以进行修改，以用两个单壁代替两组双壁71、73和72、74。在一个例子中，如图3所示，两个壁71、72中的每一个壁是气体流系统的一部分。在另一个例子中，如图3所示，两个壁71、72中的每一个壁是蒸发器模块的一部分。
图4示出了SCR系统的一部分，其中尿素水溶液在加压的一次蒸发空气的帮助下在商业喷嘴61中雾化。一次蒸发空气是用来将包含还原剂的溶液转化为液滴的空气。即使在不同的质量通过量下，仅仅数百毫巴至数巴的压力也足以获得直径为数十毫米至数十微米的液滴。因此，可以使用紧凑型装置，例如转动活塞扇、侧槽鼓风机等，而不是本领域中当前使用的大型空气压缩机。在形成由液滴形成的期望喷雾轮廓分布时，加压空气也可以用作二次蒸发空气。二次蒸发空气的一部分可以通过两个分开的喷嘴63吹入到一次尿素水喷雾中，以将喷雾轮廓分布拉长为平的射流，增大热和质量传递表面。因为蒸发器气体容积62中的低的喷雾/蒸气速度和较高的温度，所以可以想到尿素完全或接近完全热解为氨和异氰酸。此外，由于蒸发器气体容积62中的(由尿素水溶液中的水挥发形成的)流的非常高的局部浓度并且废气没有稀释，所以期望尿素在与初始混合区中的废气混合之前快速水解为异氰酸。蒸发器模块6中的几毫巴的小过压使得还原剂和相关的副产品气体经由孔口65恒定且稳定地流入到SCR反应器任一侧上的两个流动管道11和12中。
二次蒸发器空气还可以通过至少一个优选两个或更多个喷嘴64进给到矩形蒸发器管道中，以便在蒸发器气体容积62中形成旋流，从而增加从壁进入喷雾的热传递。二次蒸发空气在被引入到喷嘴63和64之前可以被加热。加热可以通过任何已知的手段来执行，优选地通过电加热，更优选地通过穿过位于壁71和72上的管热交换器的废气来加热。热交换器管被布置成使得壁71和72的仅仅一小部分表面被堵塞，而允许需要量的热传递到二次蒸发空气流中。二次蒸发空气流的整体质量流和压力由期望的喷雾伸长图案和期望的旋流图案以及蒸发器模块6中期望的压力和温度来确定。蒸发器模块6还可以包括挡板，该挡板取向成用以引导该喷雾。蒸发器模块的壁和/或挡板还可以提供用于还原剂前体水解的催化活性。蒸发器模块6可以是滑入式模块，使得其能够容易地从紧凑型SCR系统移除，以便在应当使用低等级还原剂溶液的情况下进行清洁。蒸发器模块6可以是紧凑型SCR系统的一部分，其中壁71和72将废气与蒸发器模块6内的气体容积62分隔开。
图5以示例性构造示出了废气流的侧视图。图5的右侧所示的气体流的部分示出了通过入口区域的流动，如下所述。来自发动机的热废气通过入口凸缘1流入到紧凑型SCR系统中。在进入系统的情况下，气体流撞击在气体收集器8上，并且在入口热传递区域中沿着入口热交换器部分流动，该入口热交换器部分包括用作热交换器的倾斜壁71。用于加热二次蒸发空气的热交换器管可以定位在该壁上。(这在图5中未示出)。图5所示的气体收集器8具有棱柱形状。气体收集器8可以具有不同的形状。在通过该入口热传递区域之后，气体流过棱柱形气体收集器8的部分8a，该部分包括一个或多个开口，开口允许气体穿过气体收集器而到达气体收集器8和SCR系统的外侧壁之间的气体收集器8的内侧区域。废气从气体收集器8的内侧分布到所述至少两个流动管道中，并且进一步分布到位于紧凑型SCR系统的另一侧上的初始混合区中，然后分布到SCR反应器的任一侧上的流动管道11和12中。废气可以流过一系列挡板24、25，这些挡板取向成使得在还原剂进入位于废气流弯头中的初始混合区内的废气中之前增加废气行进时间，在该废气流弯头处，还原剂通过一个或多个开口65从蒸发器模块传递到流动管道11、12中。在NOx传感器用于控制还原剂的剂量的情况下，以及在该NOx传感器是紧凑型SCR系统的一部分情况下，请参考图7a中的数字81，还原剂引入之前增加废气行进时间是有利的。通过废气管道中的一系列挡板可以调节载有氨的气体引入之前的废气行进时间，当废气行进到紧凑型SCR系统的后部然后返回到前部并再次行进到后部时，这些挡板调节气体流。术语“前”指的是注射模块所处的系统的一侧。术语“后”指的是系统的前部的相对一侧。当废气通过第二圈时，来自蒸发器模块6的载有氨的气体通过蒸发器模块中的一个或多个开口65进入到废气中。气体流弯头中的气体流的紊流有效地方便了还原剂和废气在混合区(为气体流区域的一部分)中的混合。挡板可以大致水平地定位。
气体流区域包括：初始混合区，在该初始混合区中，已经穿过入口区域的来自发动机的废气与来自蒸发器模块的蒸发的还原剂混合；以及流动管道11和12，废气和还原剂的混合物在进入预SCR区域之前流过该流动管道。流动管道围绕SCR催化剂定位，并且将热传递到SCR催化剂。图6和7示出了流动管道围绕SCR催化剂的侧面定位的例子。流动管道可以在SCR催化剂上方和下方延伸。流动管道可以在SCR催化剂上方或下方围绕SCR催化剂的一个或多个侧面定位。静态混合器91和/或氧化催化剂92可以在SCR催化剂之前放置在废气流动管道中，如图5所示。在行进了流动管道的长度之后，每个流动管道11和12中的流动方向转动90°，并且指向定位在位于SCR催化剂上游的在预SCR区域的两个流动管道11和12之间的连接通道31中的倾斜流动板23，以在催化剂的整个横截面上获得均匀的动量分布。每个流动管道11和12中的气体流可以是大致相同的。大致相同的指的是，例如在具有两个流动管道的系统中，质量流的比在大约50：50至大约65：35的范围内，优选地在大约50：50至大约60：40的范围内，还更优选地在大约50：50至大约55：45的范围内。多个流动管道中的质量流的比应当进行调节，以在SCR催化剂的整个横截面上提供均匀浓度的氨或其它还原剂。
图6示出了紧凑型SCR系统的优选示例性构造中的气体流，其中SCR系统示出为从前至后切成两半。热的废气通过SCR系统的底部处的入口凸缘进入紧凑型SCR系统。气体在气体收集器(8)以及入口和入口热传递区域中的蒸发器模块之间的壁71之间向上流动(a)；然后，气体流过气体收集器8的表面中的开口8a，并且流过气体收集器8的内部容积(b)，在这里该气体通过开口分布到SCR系统的两侧上的流动管道11和12中(c)。在一个例子中，气体接下来向上流动(d)，并且流过具有一系列挡板的流动管道，沿着SCR系统的长度从(e)流到(f)，在这里气体转向并流回到系统的前部，流向还原剂引入和初始混合区65(图6中未示出，参见图5)。在初始混合区中，来自发动机的废气与来自蒸发器模块的蒸发的废气混合。混合气体流到系统的后部，转过90度而流入到至少两个流动管道和预SCR区域之间的连接通道中，然后撞击在板23上。混合气体被引导穿过(g)倾斜流动板23，使得倾斜流动板23的位置和取向提供朝向SCR催化剂3的基本上均匀的气体流(h)。
图7示出了SCR系统的例子的若干个三维图，示出了通过系统的废气流。来自发动机的热废气通过入口1进入系统，然后向上在气体收集器8和壁71(定位成与蒸发器模块6相邻)之间行进。热的废气将热传递到壁71，然后该壁将热传递到蒸发器模块6中。在气体收集器8的内部容积中，气体流分为两个部分，并且分布到位于系统的左侧和右侧上的两个流动管道11和12中。图7a中均不能看到这些管道。图7b示出了SCR系统的剖视图，其中流动管道12的右侧壁被移除，以示出流动管道12的内部容积。废气从气体收集器8流入到流动管道12中，流到后部，流回到前部，在该前部处，氨通过蒸发器模块中的开口65进入废气，之后混合气体流再次流到后部，并且通过连接通道31流入到预SCR区域7中。图7c示出了从图7b转动180度的系统，并且示出了流动管道11的一部分。静态混合器和/或氧化催化剂可以存在于流动管道11和/或12中。图7b和7c示出了氧化催化剂92定位在流动管道中的例子。图7d示出了通过流动管道12的一般性气体流。当废气流过流动管道11和12时，来自废气的热通过流动管道的壁进行传递，该热中的一些传递到催化剂和围绕催化剂的区域。在图7d中，所示的流动的末端是流入连接通道31。在进入连接通道31之后，废气接触倾斜流动板23，并且通过预SCR区域被引向SCR催化剂3。在穿过催化剂3(在这里气体被清洁)之后，清洁的废气沿着壁72(定位成与蒸发器模块6的壁相邻或者为蒸发器模块6的壁)向上行进。热的清洁废气将热传递到壁72，然后该壁将热传递到蒸发器模块6中。然后，气体在离开SCR系统之前向上流过出口凸缘4。
SCR催化剂定位在SCR系统中。如本文所用，术语“中”指的是SCR催化剂定位成使得气体流入口系统、蒸发器模块和气体流出口系统位于SCR催化剂的至少四个侧部上。
催化剂优选地为砖块的形式，如图6和7a和7c所示。SCR催化剂砖块可以具有与气体流方向垂直的任何横截面形状，包括正方形、矩形、六边形和圆形，其中正方形或矩形是优选的，以获得较高的横截面积利用率。可以使用多个SCR催化剂砖块，其优选地是正方形的，并且横截面为大约150x150mm2。若干层催化剂可以放置到气体流中。除了SCR催化剂之外，SCR系统可以包括其它排放控制装置，例如颗粒过滤器、氨泄漏催化剂、氧化催化剂和涂覆颗粒过滤器。
SCR系统还可以包括定位在每个流动管道中尿素入口上游的氧化催化剂，以减少可能降低SCR活性的碳氢化合物。氧化催化剂还可以氧化CO、芳族化合物等。
当废气穿过催化剂3时，废气中的NOx与催化剂表面上的还原剂反应，减少废气中的NOx的量。为了SCR反应能够有效降低NOx的水平，包括气化尿素的燃烧气体的温度应当为至少大约100℃，通常在大约180°至大约650℃之间，优选地超过至少大约250℃。催化剂的组成、形式尤其是容积，可以根据SCR催化剂中的气体的温度以及使得氮氧化物的催化还原减少的NOx负荷，来进行选择。其它废气清洁装置，例如氨泄漏催化剂、颗粒过滤器和SCR、涂有SCR的颗粒过滤器等，也可以用于紧凑型SCR系统。优选地，紧凑型SCR系统不使用氨注射格栅(AIG)，因为其是传统SCR过程中经常使用的或所需的。
紧凑型SCR系统还可以包括用以触及SCR催化剂以更换催化剂的构件。优选地，该构件是位于SCR系统的顶部或侧部上的门。
紧凑型SCR系统还可以包括各种传感器，例如一个或多个NOx传感器、NH3(氨)传感器和温度传感器。NH3传感器优选地放置在SCR系统的出口处，以测量通过SCR系统的氨泄漏。NOx和/或NH3和/或温度传感器可以连接到一单元，该单元控制尿素和蒸发空气的量，并且在适用的情况下清洁传递到蒸发器模块中且随后传递到废气中的气体。NOx传感器81，可任选地类似于温度传感器，可以位于废气流入口系统处，优选地位于气体收集器8中。NOx或NH3传感器可以定位在SCR催化剂的下游41，并且可以用于闭环控制。倾斜的或弯曲的挡板可以将清洁气体的中心气体流的一部分引向NOx或NH3传感器，以测量NOx或NH3的水平，从而确定通过SCR催化剂的氨泄漏的量。
紧凑型SCR系统可以包括一个或两个入口凸缘，用以使废气从单级或双级(例如V型气缸)发动机通过，该发动机的功率为500至4500kW。优选地，凸缘是圆形的。
在现实条件下，在测试台上评估具有图7所示构造的SCR系统。测试的SCR催化剂采用4乘4正方形(150x150mm2)挤出的氧化钒催化剂，每个的长度为300mm，其中2乘2催化剂砖块组合以用金属片和垫罐装。蒸发器模块采用两相喷嘴(空气辅助的)，并且采用4巴的空气，消耗率为大约1Nm3/h。系统利用0.8、0.9、1.0和1.1的氨：氮氧化物比(ANR)进行测试。
SCR系统连接到430kW的Mercedes OM512发动机(16L排量)。涡轮增压后的废气温度为430-510℃。图8中示出了在不同的氨-NOx比下在出口凸缘后测量的随时间的NOx转化率。这些值是测量局部NOx转化率时的实际测量值。
在废气的质量流为1200kg/h的情况下，利用涡轮增压后的490℃的废气温度确定催化剂上各个位置处的NOx转化率。未处理的NOx的浓度为1500ppm，氨：氮氧化物比(ANR)为1.1。测量SCR后的局部NOx，从而确定在从反应器的底部测量的7、22、37和52厘米的高度下每个催化剂砖块层的中心处的NOx转化率。在每个高度处，在催化剂横截面从左至右5、15、25、35、45、55和65厘米处，在催化剂宽度上取得测量值。这导致在7x4(宽度x高度)网格中取得测量值。图9中示出了这些点中每个点处的百分比转化率。
图9示出了在催化剂上各个位置处的、来自测试台中的发动机的废气的NOx的百分比转化率。这些结果示出了利用上述构造可以实现催化剂的整个横截面的接近定量的利用率。在利用本发明的目标发动机功率范围内设计和测试的紧凑型SCR系统进行的瞬态测试循环内，利用静态发动机操作点实现非常高的NOx转化率。
整个催化剂上的均匀废气流导致催化剂的平衡利用，并且提供最大的NOx转化率。废气穿过SCR催化剂，在这里，通过与催化剂中的还原剂反应，NOx的水平降低，并形成清洁气体。离开SCR催化剂的清洁气体进入气体流出口系统，在这里，某些或全部气体接触气体流出口系统和出口热传递区域中的蒸发器模块6之间的壁72，热从清洁气体传递到蒸发器模块中。在已经通过出口热传递区域之后，气体流出口系统中的清洁废气离开紧凑型SCR系统。
上述说明旨在使得本领域的技术人员能够实施本发明。不旨在详细描述对于本领域技术人员而言在阅读本说明的情况下变得明显的所有可能的修改和变型。然而，期望的是，所有这样的修改和变型都包含在上述说明中看到以及以下权利要求所限定的本发明范围内。

Claims (59)

1.一种选择性催化还原(SCR)系统，其包括气体流入口系统、蒸发器模块和SCR反应器；其中：
a.气体流入口系统包括至少一个废气入口、热传递区域、至少两个流动管道和至少两个初始混合区，其中热传递区域被构造成用以将来自废气的热从燃烧发动机传递到蒸发器模块；所述至少两个初始混合区中的每一个初始混合区与蒸发器模块和离开热传递区域的废气流体连通，并被构造成用以通过将来自蒸发器模块的蒸发的还原剂与初始混合区中的废气混合来提供混合的废气；并且所述至少两个流动管道中的每一个流动管道被构造成用以提供通过SCR反应器的混合废气流，并且提供将来自废气的热传递到SCR反应器的构件；
b.蒸发器模块包括：用于由还原剂或还原剂前体的溶液形成蒸发的还原剂的构件；用于将蒸发的还原剂传递到气体流入口系统中的初始混合区的构件；以及蒸发器容积，该蒸发器容积包括蒸发器模块中的蒸发的还原剂；并且
c.SCR反应器包括SCR催化剂，并且与气体流入口系统和蒸发器模块流体连通。
2.根据权利要求1所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中热传递区域包括一结构，该结构被构造成用以使废气流在该结构和壁之间通过，该壁与蒸发器模块热连通或者为蒸发器模块的一部分。
3.根据权利要求2所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中该结构进一步被构造成用以使废气流在该结构和第一壁之间通过，该第一壁与蒸发器模块热连通或者为蒸发器模块的一部分，包括一个或多个开口，废气在已经沿着该壁通过之后穿过所述一个或多个开口。
4.根据权利要求3所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中该结构被构造成用以使废气流在该结构和壁之间通过，该壁与蒸发器模块热连通或者为蒸发器模块的一部分，形成将该结构与所述至少两个流动管道中的每一个流动管道连接的通道的一部分。
5.根据权利要求3所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统包括两个流动管道和两个初始混合区。
6.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块包括至少一个气雾形成装置，还原剂或还原剂前体的溶液穿过所述至少一个气雾形成装置。
7.根据权利要求6所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中所述至少一个气雾形成装置是喷嘴。
8.根据权利要求6或7所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块还包括至少一个附加喷嘴，所述至少一个附加喷嘴被构造成用以控制由所述至少一个气雾形成装置形成的小滴图案的形状。
9.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中废气在穿过SCR反应器之后接触第二壁，该第二壁与蒸发器模块中的气体热接触。
10.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统包括与蒸发器模块热连通的至少一个壁。
11.根据权利要求10所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中与蒸发器模块热连通的所述至少一个壁与蒸发器模块直接热连通。
12.根据权利要求11所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统包括与蒸发器模块直接热连通的两个壁。
13.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块包括与废气热连通的至少一个壁。
14.根据权利要求13所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块包括与废气直接热连通的一个壁。
15.根据权利要求13所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块包括与废气直接热连通的两个壁。
16.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统还包括通道，该通道将每个流动管道连接到SCR反应器。
17.根据权利要求16所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中该通道包括将混合废气流从所述至少两个流动管道引导到SCR反应器的构件，其中该构件被构造成用以在催化剂的横截面上提供大致均匀的还原剂浓度。
18.根据权利要求17所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中将混合废气流从所述至少两个流动管道引导到SCR反应器的构件包括实心板，该实心板斜向地安装在至少两个流动管道和SCR反应器之间的连接通道中。
19.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中所述至少两个流动管道被构造成用以将废气流围绕SCR反应器分布，并且流动管道与SCR反应器热连通。
20.根据权利要求19所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中每个流动管道中的气体流是大致相同的。
21.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中至少一个流动管道定位在SCR反应器的第一侧上，与定位在SCR反应器的第一侧上的流动管道不同的至少另一个流动管道定位在SCR反应器的相对侧上。
22.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中流动管道包括挡板，所述挡板定位和取向成用以提供催化剂上游的废气的均匀动量分布。
23.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其还包括用于控制尿素或氨前体的引导的构件。
24.根据权利要求23所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中用于控制尿素或氨前体的引导的构件包括NOx传感器。
25.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中SCR催化剂为整体部件或颗粒过滤器的形式。
26.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中通过SCR反应器的混合废气流包括混合废气，该混合废气具有通过整体部件的气体流的净方向，所述至少一个SCR催化剂为整体部件或颗粒过滤器的形式，沿着通过整体部件的气体流的净方向具有正方形、矩形或圆形形状。
27.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中SCR系统还包括氨泄漏催化剂、颗粒过滤器和氧化催化剂中的至少一者。
28.根据权利要求27所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中附加催化剂或过滤器为沿着通过整体部件的气体流的净方向具有正方形、矩形或圆形形状的整体部件或过滤器的形式。
29.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中热连通的至少两个平行壁定位在入口气体流和蒸发器气体容积之间。
30.根据前述权利要求中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中：
a.气体流入口系统包括至少一个废气入口、热传递区域、两个流动管道和两个初始混合区，其中热传递区域被构造成用以将来自废气的热从燃烧发动机通过至少一个壁和气体收集器传递到蒸发器模块，所述至少一个壁与蒸发器模块热连通或者是蒸发器模块的一部分，气体收集器使废气流朝向流动管道传递，其中在蒸发器模块中产生的还原剂在废气流流到催化剂之前进入废气流；还包括从流动管道到SCR反应器的通道，其中实心板斜向地安装在所述至少两个流动管道和SCR反应器之间，以从所述至少两个流动管道到SCR反应器引导混合废气流，其中实心板被构造成用以在催化剂的横截面上提供大致均匀的动量分布和还原剂浓度；并且
b.蒸发器模块包括：被构造成用以由还原剂或还原剂前体的溶液形成蒸发的还原剂的喷嘴；被构造成用以控制由所述至少一个气雾形成装置形成的小滴图案的形状的喷嘴；两个侧壁，每个侧壁包括多个开口，这些开口将蒸发的还原剂传递到气体流入口系统内的初始混合区中；以及蒸发器容积，该蒸发器容积包括蒸发器模块中的蒸发的还原剂。
31.一种减少发动机的废气中形成的氮氧化物的量的方法，所述方法包括：使来自发动机的废气穿过根据前述权利要求中任一项所述的SCR系统。
32.根据权利要求1-4中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统包括两个流动管道和两个初始混合区。
33.根据权利要求1-4或32中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块包括至少一个气雾形成装置，还原剂或还原剂前体的溶液穿过所述至少一个气雾形成装置。
34.根据权利要求33所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中所述至少一个气雾形成装置是第一喷嘴。
35.根据权利要求1-4或32-34中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块还包括至少一个喷嘴，例如第二喷嘴，所述至少一个喷嘴被构造成用以控制由所述至少一个气雾形成装置形成的小滴图案的形状。
36.根据权利要求1-4或32-35中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中废气在穿过SCR反应器之后接触一壁，例如第二壁，该壁与蒸发器模块中的气体热接触。
37.根据权利要求1-4或32-36中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统包括与蒸发器模块热连通的至少一个壁。
38.根据权利要求1-4或32-37中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统包括与蒸发器模块直接热连通的至少一个壁。
39.根据权利要求38所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统包括与蒸发器模块直接热连通的两个壁。
40.根据权利要求1-4或32-39中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块包括与废气热连通的至少一个壁。
41.根据权利要求40所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块包括与废气直接热连通的一个壁。
42.根据权利要求40所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中蒸发器模块包括与废气直接热连通的两个壁。
43.根据权利要求1-4或32-42中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中气体流入口系统还包括通道，该通道将每个流动管道连接到SCR反应器。
44.根据权利要求43所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中该通道包括将混合废气流从所述至少两个流动管道引导到SCR反应器的构件，其中该构件被构造成用以在催化剂的横截面上提供大致均匀的还原剂浓度。
45.根据权利要求44所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中将混合废气流从所述至少两个流动管道引导到SCR反应器的构件包括实心板，该实心板斜向地安装在至少两个流动管道和SCR反应器之间的连接通道中。
46.根据权利要求1-4或32-45中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中所述至少两个流动管道被构造成用以将废气流围绕SCR反应器分布，并且流动管道与SCR反应器热连通。
47.根据权利要求1-4或32-46中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中每个流动管道中的气体流是大致相同的。
48.根据权利要求1-4或32-47中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中至少一个流动管道定位在SCR反应器的第一侧上，并且至少一个不同的流动管道定位在SCR反应器的相对侧上。
49.根据权利要求1-4或32-48中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中流动管道包括挡板，所述挡板定位和取向成用以提供催化剂上游的废气的均匀动量分布。
50.根据权利要求1-4或32-49中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其还包括用于控制尿素或氨前体的引导的构件。
51.根据权利要求50所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中用于控制尿素或氨前体的引导的构件包括NOx传感器。
52.根据权利要求1-4或32-51中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中SCR催化剂为整体部件或颗粒过滤器的形式。
53.根据权利要求1-4或32-52中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中所述至少一个SCR催化剂为整体部件或颗粒过滤器的形式，沿着通过整体部件的气体流的净方向具有正方形、矩形或圆形形状。
54.根据权利要求1-4或32-53中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中SCR系统还包括氨泄漏催化剂、颗粒过滤器和氧化催化剂中的至少一者。
55.根据权利要求54所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中附加催化剂或过滤器为沿着通过整体部件的气体流的净方向具有正方形、矩形或圆形形状的整体部件的形式。
56.根据权利要求55所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中催化过滤器为沿着通过整体部件的气体流的净方向具有正方形、矩形或圆形形状的整体部件的形式。
57.根据权利要求1-4或32-56中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中热连通的至少两个平行壁定位在入口气体流和蒸发器气体容积之间。
58.根据权利要求1-4或32-57中任一项所述的选择性催化还原(SCR)系统，其中：
a.气体流入口系统包括至少一个废气入口、热传递区域、两个流动管道和两个初始混合区，其中热传递区域被构造成用以将来自废气的热从燃烧发动机通过至少一个壁和气体收集器传递到蒸发器模块，所述至少一个壁与蒸发器模块热连通或者是蒸发器模块的一部分，气体收集器使废气流朝向流动管道传递，其中在蒸发器模块中产生的还原剂在废气流流到催化剂之前进入废气流；还包括从流动管道到SCR反应器的通道，其中实心板斜向地安装在所述至少两个流动管道和SCR反应器之间，以从所述至少两个流动管道到SCR反应器引导混合废气流，其中实心板被构造成用以在催化剂的横截面上提供大致均匀的动量分布和还原剂浓度；并且
b.蒸发器模块包括：被构造成用以由还原剂或还原剂前体的溶液形成蒸发的还原剂的喷嘴；被构造成用以控制由所述至少一个气雾形成装置形成的小滴图案的形状的喷嘴；两个侧壁，每个侧壁包括多个开口，这些开口将蒸发的还原剂传递到气体流入口系统内的初始混合区中；以及蒸发器容积，该蒸发器容积包括蒸发器模块中的蒸发的还原剂。
59.一种减少发动机的废气中形成的氮氧化物的量的方法，所述方法包括：使来自发动机的废气穿过根据权利要求1-4或32-58中任一项所述的SCR系统。
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