CN111135716B - 一种排气污染物监控和净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于柴油机尾气处理装置技术领域，公开了一种排气污染物监控和净化装置，包括第一管道、第一催化器、第二管道、第二催化器、第三管道、工艺ECU、HMI设备以及主控设备。本发明针对柴油机热试试验台架具有的特点，在柴油机实验室每个台架的排烟分管上布置排气净化装置，采用集中控制、分布实施的方式，根据试验室的实际工作负荷，灵活控制每组排气净化装置的工作状态，在满足工业污染物排放法规要求的前提下，降低污染物控制的成本。

Description

一种排气污染物监控和净化装置
技术领域
本发明涉及柴油机尾气处理装置技术领域，尤其涉及一种排气污染物监控和净化装置。
背景技术
柴油机的试验贯穿于整个柴油机的研发和生产环节中，在试验期间，柴油机台架的尾气排放所带来的环境污染问题也随之产生。依照相关规定的要求，需要通过台架后处理装置来监控烟道内的污染物数量。
柴油机热试试验台架具有以下特点：
1、多个台架共用一路排气烟道，根据台架使用率不同，烟道内的排气量，污染物浓度变动范围很大；
2、根据试验工况不同，烟道内的排气频率也不同，如果是耐久性工况，则烟道内会是持续性的大流量排气；如果是下线检测工况，则烟道内是间歇性的，大流量排气；
3、根据试验柴油机的型号不同，排气中的主要污染物成分会有区别，需要根据污染物成分实时调节排放物处理装置的工作状态；
4、根据试验柴油机配置不同，需要根据是否自带后处理器，来选择是否旁通排气处理装置。
现有的车载尾气处理装置一般包括：还原剂供给装置，催化器，排放检测装置，电控设备等。其中催化器一般包括氧化催化器、颗粒物滤器和催化还原器。电控设备根据排气管内污染物流量，计算对应的还原剂喷射量，通过氧化、过滤和还原的方式，消除排气中的碳氢化合物(HC)，一氧化碳(CO)，烟粒和氮氧化物(NOx)等有害物质。
现有的排气烟道尾气处理装置主要用于消除工业废气中的二氧化硫、烟尘和氮氧化物，一般包括：脱硫塔、湿式电除尘装置、工艺水装置、氨水制备装置以及控制设备等。能够通过喷淋管、过滤等方式，消除烟道中的二氧化硫(SO2)，烟尘和NOx等有害物质。
现有的车用尾气处理装置的缺点在于，尾气处理能力偏弱，系统背压高，不能满足台架上全型号柴油机试验的处理要求，不具备人机交互能力。现有的排气烟道尾气处理装置的缺点在于，装置复杂度高，适用于处理持续的高浓度大流量的尾气，制造、安装和使用成本过高。
因此，根据柴油机试验台架的排气特性，车用尾气处理装置和排气烟道尾气处理装置不满足应用要求，需要研发新的装置来实现柴油机试验台架排气污染物监控和净化功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种排气污染物监控和净化装置，针对柴油机热试试验台架具有的特点，在柴油机实验室每个台架的排烟分管上布置排气净化装置，采用集中控制、分布实施的方式，根据试验室的实际工作负荷，灵活控制每组排气净化装置的工作状态，在满足工业污染物排放法规要求的前提下，降低污染物控制的成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种排气污染物监控和净化装置，布置在柴油机实验室每个台架的排烟分管上，包括：
第一管道，能够将柴油机台架排气引入所述排气污染物监控和净化装置，所述第一管道内布置有流量传感器、第一温度传感器以及第一NOx传感器；
第一催化器，与所述第一管道连通，所述第一催化器内部设有压差传感器，所述压差传感器能够测量所述第一催化器进出口两端的排气压差；
第二管道，与所述第一催化器连通，所述第二管道内设有第二温度传感器、尿素喷嘴以及混合器，所述尿素喷嘴通过尿素管路与尿素供给系统连接；
第二催化器，与所述第二管道连通，能够消除排气中的氮氧化物；
第三管道，与所述第二催化器连通，所述第三管道内部设有第三温度传感器和第二NOx传感器；
所述排气污染物监控和净化装置的排气从所述第一管道引入，并依次通过所述第一催化器、所述第二管道以及所述第二催化器处理后从所述第三管道排出；
所述排气污染物监控和净化装置还包括：
工艺ECU，能够采集传感器信号，转换为物理值，并计算输出驱动；
HMI设备，与所述工艺ECU通信连接，能够与所述工艺ECU进行双向通信；
主控设备，与所述HMI设备通信连接，能够与所述HMI设备进行双向通信。
作为优选，所述尿素供给系统包括尿素罐、尿素泵以及旁通阀，所述尿素罐能够存储尿素溶液，所述尿素泵通过电机来对所述尿素溶液进行加压，所述旁通阀能够对管路内的尿素进行快速泄压和排空。
作为优选，所述尿素喷嘴内部有电磁阀，所述电磁阀能够调节所述尿素喷嘴的喷射量。
作为优选，所述第一催化器中封装氧化催化器以及颗粒捕集器。
作为优选，所述第二催化器中封装催化还原催化器和氨逃逸催化器。
作为优选，所述主控设备通过局域网与所述HMI设备通信连接。
作为优选，所述HMI设备内置网络、串口以及CAN通讯模块，所述HMI设备通过所述CAN通讯模块与所述工艺ECU进行数据通讯，通过网络模块与所述主控设备进行数据通讯。
作为优选，所述工艺ECU的工作流程包括：
所述工艺ECU的电控系统初始化后接收所述HMI设备发出的工作指令并执行；
按照固定频率采集所述第一温度传感器、所述第一NOx传感器、所述流量传感器、所述压差传感器、所述第二温度传感器以及所述第二NOx传感器的电信号，并将所述电信号转换为物理值；
根据所述物理值计算尿素的喷射量，依据所述喷射量计算出所述尿素喷嘴的激励脉宽，进而控制所述尿素供给系统的工作状态。
作为优选，所述工作指令至少包括系统控制状态命令、数据请求命令以及数据修改命令中的一种。
作为优选，所述HMI设备包括带触摸功能的液晶显示屏，采用图形化系统来显示所述排气污染物监控和净化装置的工作状态以及排气净化效果。
本发明的有益效果：本发明针对柴油机热试试验台架具有特点，在柴油机实验室每个台架的排烟分管上布置排气净化装置，采用集中控制、分布实施的方式，根据试验室的实际工作负荷，灵活控制每组排气净化装置的工作状态，在满足工业污染物排放法规要求的前提下，降低污染物控制的成本。
附图说明
图1是本发明实施例排气污染物监控和净化装置的结构示意图；
图2是本发明实施例排气污染物监控和净化装置的工艺ECU工作流程示意图；
图3本发明实施例排气污染物监控和净化装置的尿素供给系统的控制流程示意图；
图4本发明实施例排气污染物监控和净化装置的优化排气净化系统的流程图。
图中：
1、第一管道；2、第一催化器；3、第二管道；4、尿素供给系统；5、第二催化器；6、第三管道；7、工艺ECU；8、HMI设备；9、主控设备；
11、第一温度传感器；12、第一NOx传感器；13、流量传感器；
21、压差传感器；
31、第二温度传感器；
41、尿素喷嘴；
61、第三温度传感器；62、第二NOx传感器；
100、初始化状态；200、建压状态；300、闭环状态；400、排空状态。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分。
如图1-4所示，本发明提供一种排气污染物监控和净化装置，主要针对柴油机热试试验台架具有的特点，对柴油机热试试验台架排气进行无害化处理。由于柴油机热试试验台架排气中的主要污染物为NOx，在本发明实施例中主要的排气污染物监控和净化措施是围绕净化排气中的NOx来实现的，而对碳烟颗粒的处理则采用被动监控、手动清除的方式来实现。
本发明实施例中的排气污染物监控和净化装置布置在柴油机实验室每个台架的排烟分管上，每个排气污染物监控和净化装置包括第一管道1、第一催化器2、第二管道3、第二催化器5、第三管道6、工艺ECU7、HMI设备8以及主控设备9。
其中，第一管道1能够将柴油机台架排气引入排气污染物监控和净化装置，第一管道1内还布置有流量传感器13、第一温度传感器11以及第一NOx传感器12。
第一催化器2与第一管道1连通，第一催化器2内部设有压差传感器21，压差传感器21能够测量第一催化器2进出口两端的排气压差。
第二管道3与第一催化器2连通，第二管道3内设有第二温度传感器31、尿素喷嘴41以及混合器，尿素喷嘴41通过尿素管路与尿素供给系统4连接。
第二催化器5与第二管道3连通，能够消除排气中的氮氧化物。
第三管道6与第二催化器5连通，第三管道6内部设有第三温度传感器61和第二NOx传感器62。
工艺ECU7能够采集传感器信号，转换为物理值，并计算输出驱动。
HMI设备8与工艺ECU7通信连接，能够与工艺ECU7进行双向通信。
主控设备9与HMI设备8通信连接，能够与HMI设备8进行双向通信。
排气污染物监控和净化装置的排气从第一管道1引入，并依次通过第一催化器2、第二管道3以及第二催化器5处理后从第三管道6排出。
第一管道1为排气入口管路，第一管道1的管路上布置了流量传感器13、第一温度传感器11和第一NOx传感器12，分别用于测量入口排气的流量，温度以及NOx的浓度。
第一催化器2主要用于消除了HC、CO和碳烟颗粒。第一催化器2中封装了氧化催化器(DOC),排气进入氧化催化器(DOC)中，在达到起燃温度(200℃)后，通过氧化作用，消除排气中的HC、CO和NO污染物。第一催化器2中还封装了颗粒捕集器(DPF)，排气进入颗粒捕集器(DPF)中，其中的烟粒会被过滤留存在颗粒捕集器(DPF)中，留存的碳烟颗粒会影响排气的通过，从而导致颗粒捕集器(DPF)两端气体压力差变大，通过第一催化器2两端布置的压差传感器21可以采集到颗粒捕集器(DPF)压差，从而预估出颗粒捕集器(DPF)内留存的碳烟颗粒物质量。经过第一催化器2处理过的排气中剩余的主要污染物为NOx。
第二管道3上布置了一路尿素喷嘴41，尿素喷嘴41用于喷射浓度37.5％尿素水溶液，通过尿素管路与尿素供给系统4连接，尿素喷嘴41内部有电磁阀，对电磁阀加载不同的激励脉宽来实现不同的喷射量。根据台架最大排气流量的要求，可以设置多路尿素喷嘴41，以同时满足尿素喷射精度和最大尿素喷射能力的要求。尿素水溶液通过尿素喷嘴41进入第二管道3后，通过管道内的混合器与排气充分混合，在一定温度下水解、热解转换为NH3后，进入第二催化器5中。第二管道3上布置有第二温度传感器31，通过此传感器可以获取到进入第二催化器5的排气温度，排气温度对于第二催化器5中的还原反应非常重要。
第二催化器5中封装了催化还原催化器(SCR)和氨逃逸催化器(ASC)，在第二催化器5中主要进行NOx的还原反应。还原反应受排气温度以及排气内的气体成分的影响很大。经过第二催化器5处理过的排气，能够满足《大气污染物综合排放标准》的要求。
净化后的排气经过第三管道6进入排气主管道。第三管道6上布置了第三温度传感器61和第二NOx传感器62，第三温度传感器61用于监测排气温度，能够与排气第二温度传感器31一起计算第二催化器5中的温度。第二NOx传感器62用于监测净化后排气中的NOx浓度，可以用来修正尿素喷嘴41的尿素喷射量。
工艺ECU7为控制排气净化装置的核心控制装置，其主要工作流程如图2所示，包括：
S1、系统初始化，主要实现工艺ECU7电控系统的初始化操作，具体包括从非易失性存储器中读取控制参数、HMI设备8完成通讯的初始化、传感器自检以及执行器自检等。若系统正常，则自动进入待机状态，若出现故障，则向HMI设备8发送故障信息，系统进入停机状态。此步骤仅在系统上电后执行一次。
S2、从HMI设备8接收工作指令，HMI设备8发送的工作指令包括命令和控制参数。此步骤在工艺ECU7中以固定频率重复执行。
其中命令包括系统控制状态命令，主要包括运行，停机，排空等命令，还包括数据请求命令、数据修改命令和其他操作命令。在接受到状态命令后，工艺ECU7会进入相应的工作状态；在接收到数据请求命令后，工艺ECU7会发送请求的数据；在接收到数据修改命令后，工艺ECU7会在完成后数据修改后发送回应数据。其他操作命令包括执行器测试命令，尿素加注命令等，工艺ECU7在接收到命令后会完成触发相应的驱动动作。
控制参数包括污染物排放量设定值，系统转化效率设定值等。工艺ECU7接收到设定值之后，转换为污染物的目标转化率，以此作为系统的控制目标。
S3、传感器参数采集。采集布置在排气污染物监控和净化装置的中的所有传感器电信号，首先判断是否存在故障。若有故障，则发送相应故障信息给HMI设备8，工艺ECU7根据故障类型和严重性，切换系统工作状态。若无故障，则根据电信号与物理信号间的转换关系，将电信号转换为物理值，做为控制策略的输入。排气污染物监控和净化装置中的NOx传感器为智能传感器，通过CAN通讯可以读取NOx传感器的工作状态以及测量到NOx浓度信息。此步骤在工艺ECU7中以固定频率重复执行。
S4、尿素喷射量计算。尿素消耗量与排气中NOx流量与第二催化器5对NOx的转化效率有关。首先使用第一管道1上布置的流量传感器13获取排气流量值，使用第一管道1上布置的第一温度传感器11值获取排气温度值，根据排气摩尔质量，排气温度，排气体积流量可以计算出排气的质量流量，使用第一管道1上布置的第一NOx传感器12获取排气中的NOx浓度值，根据排气质量流量和排气浓度，计算出污染物NOx的质量流量。
根据第一管道1上布置的第一温度传感器11获取的排气温度值，计算第一催化器2中氧化催化器(DOC)的氧化效率，并根据氧化效率和NOx质量流量，估算第一催化器2出口处的NO2在NOx中的占比。
根据第二管道3上布置的第二温度传感器31和第三管道6上布置的第三温度传感器61获取第二催化器5入口和出口处的排气温度，使用这两处的温度估算第二催化器5的内部温度。
根据排气质量流量、NO2在NOx中的占比以及第二催化器5的内部温度，估算出第二催化器5对NOx的转化效率。
根据NOx与NH3的反应方程式、第二催化器5的转化效率以及从HMI设备8获取的系统转化效率设定值，估算出需要消耗的NH3质量流量。
根据尿素水溶液转化为NH3需要经过的水解和热解反应方程式，计算出NH3质量流量对应的尿素溶液质量流量。然后根据尿素溶液质量流量、尿素温度、尿素喷嘴41流量特性，计算出尿素喷嘴41的激励脉宽。
此步骤在工艺ECU7中以固定频率重复执行。
S5、尿素供给系统4控制，尿素供给系统4包括尿素泵、尿素喷嘴41、反向阀、旁通阀、尿素罐、连接管路、尿素压力传感器、尿素温度传感器以及尿素液位传感器等主要部件。其主要功能是将尿素罐内常压存储的尿素溶液，加压输送至尿素喷嘴41处，激励尿素喷嘴41以恒定的压力将尿素喷射入排气管路中。
其中尿素罐用于存储尿素溶液，尿素泵通过电机旋转来对尿素溶液进行加压，并可以通过控制电机转速来调节尿素压力，此处的压力即为尿素喷嘴41处的喷射压力。旁通阀用于在系统停机时对管路内的尿素进行快速泄压和排空。以防止残余尿素结晶堵塞尿素管路。尿素供给系统4可以通过尿素压力传感器、尿素温度传感器以及尿素液位传感器实现尿素压力的闭环控制，保持尿素喷射的稳定。根据需要也可在尿素泵和连接管路上增加加热装置，用于冬季尿素的解冻处理。
尿素供给系统4的控制流程如图3所示，尿素供给系统4的工作状态包括初始化状态100、建压状态200、闭环状态300以及排空状态400。
在工艺ECU7上电后，尿素供给系统4默认进入初始化状态100。在初始化状态100中，控制策略对尿素供给系统4配置的传感器，执行器进行故障诊断，判断系统是否存在故障。若存在故障，则停留在本状态，并报送故障信息。尿素供给系统4在此状态等待系统运行命令，接收到系统运行命令后，通过路径1转入建压状态200。系统运行命令可以通过HMI设备8发送的指令得到，也可以通过工艺ECU7根据台架运行状态计算得到。
路径1连接初始化状态100和建压状态200，路径1的满足条件是，尿素供给系统4无故障并且接收到系统运行命令。
一旦尿素供给系统4接收到系统运行命令，则需要尽快建立并稳定尿素压力，达到喷射条件。在建压状态200下，需要控制尿素泵以最大流量供给尿素以尽快建立尿素压力，当尿素压力达到建压正常阈值后，通过路径2转入闭环状态300。当出现无法建立压力或是系统运行命令复位或是出现系统故障时，通过路径3转入排空状态400。
在闭环状态300下，尿素压力通过闭环控制来保持恒定。进入闭环状态300后，允许激励尿素喷嘴41，进行尿素喷射。尿素供给系统4正常运行时，会一直保持这个工作状态。当出现尿素压力无法维持，低于下限阈值时，通过路径4转入建压状态200，利用泵最大能力，重新建立压力。当系统运行命令复位或是出现系统故障时，通过路径5转入排空状态400。
在排空状态400下，通过驱动尿素泵和反向阀，迅速降低尿素压力，并将管路内部的残余尿素抽吸出尿素供给系统4，防止尿素在尿素泵，管路或是尿素喷嘴41处结晶。当完成此工作后，通过路径6转入初始化状态100。
当排气污染物监控和净化装置完成净化操作后需要等待尿素供给系统4进入初始化状态100后才可以关闭。
HMI设备8是人机交互界面，操作人员通过HMI设备8控制排放净化系统的运行，获取排放进化系统的工作状态，排气净化效果。
HMI设备8采用了带触摸功能的液晶显示屏，采用图形化系统来显示系统的工作状态以及排气净化效果。HMI设备8内置网络，串口，CAN通讯模块，其中通过CAN通讯模块与工艺ECU7进行数据通讯，通过网络模块与主控设备9进行数据通讯。
图形化界面的开发需要使用专用的组态软件来实现，图形化界面包括系统状态显示区域、指令发送区域、系统工作状态显示区域以及HMI设备8功能区域等四大功能区域。
其中系统状态显示区域包括显示净化系统名称、系统运行时间、与工艺ECU7和主控系统的通讯状态以及系统总开关。
指令发送区域包括发送给工艺ECU7的控制命令，控制命令包括工作状态切换命令、工作模式切换命令、目标排放速率或目标转化率设定值。工作模式分为手动模式和自动模式，手动模式下，所有命令通过操作人员手动设置并发送；自动模式下，部分参数由总控设备设定。
在系统工作状态显示区域，通过数值框，柱状图或是曲线显示排放净化系统的工作状态信息，包括所有传感器的采样值、污染物排放速率、尿素供给系统4的状态信息、系统统计信息值以及系统故障信息。
HMI设备8功能区域可以设置HMI设备8的配置参数，可以设置显示实时曲线，设置信息保存，也可以调用并显示历史数据。
主控设备9使用的是高性能PC机，主控设备9通过局域网与排气净化系统通讯，一般会将使用同一个主烟道的排气污染物净化装置统一连接到一台主控设备9上。主控设备9通过广域网与系统服务器连接，存储法规要求的排放信息，广域网上的其他设备也可以通过用户认证后获取当前局域网上的排气污染物净化装置的工作信息。
主控设备9的另一个主要任务就是根据每个柴油机台架的状态，在保证主烟道排放达标的前提下，优化每个排气污染物净化装置的工作状态。柴油机试验室的主烟道连接多个试验台架，每个台架上布置的柴油机排量，运行工况都不一样，同时还可能有台架空闲，造成主烟道内的气体流量和污染物浓度变化很大，如果每个台架都采用固定的控制策略，可能会造成排气净化系统资源的过度消耗。因此需要主控设备9来协调各个台架的排气污染物净化装置的工作状态，在保证主烟道排放满足要求的前提下，优化排气污染物净化装置的使用成本。
主控设备9的优化流程如图4所示。在初始化状态100，主控设备9采集每个台架的工作状态信息，获取的信息包括但不限于排气温度、排气流量、NOx浓度、NOx排放速率、尿素喷射量以及尿素喷射量。通过对这些信息进行积分处理，得到主烟道的NOx排放浓度和NOx排放速率。
完成以上处理后，判断净化前NOx污染物的排放是否满足《江苏省大气污染防治条例》的要求。如果满足要求，则进入建压状态200，发送命令，暂停所有排气净化装置的运行，排气不需要经过净化即可以进入主烟道排出，完成后，进入排空状态400。如果不满足要求则进入闭环状态300，根据每个台架的状态，主要依据是寻找污染物排放速率高，且NOx处理效率高的排气净化装置，提高其处理效率。限制NOx处理效率低的排放净化装置的处理效率，完成后，进入排空状态400。
排空状态400中，将修改后的排气净化装置参数通过局域网发送给对应的排气净化装置，完成后，进入初始化状态100，重复优化流程。
与现有技术相比，本发明针对柴油机热试试验台架具有的特点，将排气净化装置分布在每个台架的分烟道上，这样可以根据每个台架的实际排气状态，控制排气净化装置的运行，提高排气净化的效率。当多个台架同时运行时，可以通过主控设备优化各个台架的排气净化装置的工作状态，使得排气净化装置的工作符合主烟道的排放量限制。同时在满足工业污染物排放法规要求的前提下，降低污染物控制的成本。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种排气污染物监控和净化装置，其特征在于，布置在柴油机实验室每个台架的排烟分管上，包括：
第一管道(1)，能够将柴油机台架排气引入所述排气污染物监控和净化装置，所述第一管道(1)内布置有流量传感器(13)、第一温度传感器(11)以及第一NOx传感器(12)；
第一催化器(2)，与所述第一管道(1)连通，所述第一催化器(2)内部设有压差传感器(21)，所述压差传感器(21)能够测量所述第一催化器(2)进出口两端的排气压差；
第二管道(3)，与所述第一催化器(2)连通，所述第二管道(3)内设有第二温度传感器(31)、尿素喷嘴(41)以及混合器，所述尿素喷嘴(41)通过尿素管路与尿素供给系统(4)连接；
第二催化器(5)，与所述第二管道(3)连通，能够消除排气中的氮氧化物；
第三管道(6)，与所述第二催化器(5)连通，所述第三管道(6)内部设有第三温度传感器(61)和第二NOx传感器(62)；
所述排气污染物监控和净化装置的排气从所述第一管道(1)引入，并依次通过所述第一催化器(2)、所述第二管道(3)以及所述第二催化器(5)处理后从所述第三管道(6)排出；
所述排气污染物监控和净化装置还包括：
工艺ECU(7)，能够采集传感器信号，转换为物理值，并计算输出驱动；
HMI设备(8)，与所述工艺ECU(7)通信连接，能够与所述工艺ECU(7)进行双向通信；
主控设备(9)，与所述HMI设备(8)通信连接，能够与所述HMI设备(8)进行双向通信；
所述尿素供给系统(4)包括尿素罐、尿素泵以及旁通阀，所述尿素罐能够存储尿素溶液，所述尿素泵通过电机来对所述尿素溶液进行加压，所述旁通阀能够对所述尿素管路内的尿素进行快速泄压和排空；
所述尿素供给系统(4)的工作状态包括初始化状态(100)、建压状态(200)、闭环状态(300)以及排空状态(400)；
在所述初始化状态(100)中，执行器进行故障诊断，判断所述尿素供给系统(4)是否存在故障；
在所述建压状态(200)下，需要控制所述尿素泵以最大流量供给尿素以尽快建立尿素压力；
在所述闭环状态(300)下，所述尿素压力通过闭环控制来保持恒定；
在所述排空状态(400)下，通过驱动所述尿素泵和反向阀，迅速降低所述尿素压力，并将所述尿素管路内部的残余尿素抽吸出所述尿素供给系统(4)，防止尿素在所述尿素泵，所述尿素管路或是所述尿素喷嘴(41)处结晶。
2.根据权利要求1所述的排气污染物监控和净化装置，其特征在于，
所述尿素喷嘴(41)内部有电磁阀，所述电磁阀能够调节所述尿素喷嘴(41)的喷射量。
3.根据权利要求1所述的排气污染物监控和净化装置，其特征在于，
所述第一催化器(2)中封装氧化催化器以及颗粒捕集器。
4.根据权利要求1所述的排气污染物监控和净化装置，其特征在于，
所述第二催化器(5)中封装催化还原催化器和氨逃逸催化器。
5.根据权利要求1所述的排气污染物监控和净化装置，其特征在于，
所述主控设备(9)通过局域网与所述HMI设备(8)通信连接。
6.根据权利要求1所述的排气污染物监控和净化装置，其特征在于，
所述HMI设备(8)内置网络、串口以及CAN通讯模块，所述HMI设备(8)通过所述CAN通讯模块与所述工艺ECU(7)进行数据通讯，通过网络模块与所述主控设备(9)进行数据通讯。
7.根据权利要求1所述的排气污染物监控和净化装置，其特征在于，
所述工艺ECU(7)的工作流程包括：
所述工艺ECU(7)的电控系统初始化后接收所述HMI设备(8)发出的工作指令并执行；
按照固定频率采集所述第一温度传感器(11)、所述第一NOx传感器(12)、所述流量传感器(13)、所述压差传感器(21)、所述第二温度传感器(31)以及所述第二NOx传感器(62)的电信号，并将所述电信号转换为物理值；
根据所述物理值计算尿素的喷射量，依据所述喷射量计算出所述尿素喷嘴(41)的激励脉宽，进而控制所述尿素供给系统(4)的工作状态。
8.根据权利要求7所述的排气污染物监控和净化装置，其特征在于，
所述工作指令至少包括系统控制状态命令、数据请求命令以及数据修改命令中的一种。
9.根据权利要求1所述的排气污染物监控和净化装置，其特征在于，
所述HMI设备(8)包括带触摸功能的液晶显示屏，采用图形化系统来显示所述排气污染物监控和净化装置的工作状态以及排气净化效果。
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