CN114375367A - 用于废气后处理的设备和方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于废气后处理的方法，包含以下步骤：a)提供含氮氧化物的原始废气，b)将所述含氮氧化物的原始废气引入催化蒸发器(1)中，c)将燃料引入所述催化蒸发器(1)中，由此获得经转化的燃料，d)将尿素与所述经转化的燃料混合；以及e)将步骤d)后获得的混合物输送到废气后处理系统(8)中。此外，本发明涉及一种用于废气后处理的设备及其应用。

Description

用于废气后处理的设备和方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的废气后处理的方法；在这种方法中催化蒸发器的应用；用于废气后处理的设备，该设备特别适合于执行根据本发明的方法；以及对这种用于废气后处理的设备的应用。
背景技术
废气后处理是指燃烧气体在离开内燃机的燃烧空间或燃烧室后，通过机械、催化或化学手段进行净化的过程。为了用选择性催化还原(SCR)技术来减少氮氧化物(NOx)，使用催化剂和还原剂、比如氨。为此，注入尿素水溶液，在通过排气管的进一步运输过程中，通过热解和水解从所述尿素水溶液中产生氨气。三元催化剂可用于碳氢化合物和一氧化碳的还原。
催化式废气后处理的效果、即转化率或转换率，除了其它因素外，还决定性地取决于运行温度。在大约250℃以下实际上不发生任何反应。这就是为什么即使是现代车辆在冷启动后也有高的有害物质排放的原因。在这种作业状态中，催化剂还没有达到工作温度并且因此对排放的有害物质的转化不充分。
有一些快速提高废气温度的策略。例如，催化剂可以在靠近发动机的地方放置在排气系中。然而，至少在汽油发动机的情况下由此存在风险，即在其它运行状态中、例如在接近额定功率时，温度变得过高。因为1000℃的温度破坏催化剂。在400℃至800℃的情况下获得良好的转化率和长的使用寿命。替代地，废气温度可以通过电加热器或通过发动机内部和/或排气系中的后喷射来提高。
然而，这些措施具有如下的效果：在冷启动后进一步增加消耗并且产生额外的排放。
发明内容
因此从现有技术出发，本发明的目的是：提供一种废气后处理，其必要情况下包括选择性催化还原，该废气后处理能在较低温度下实现催化转化。
根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的用于废气后处理的方法、根据权利要求8的应用、根据权利要求15的应用和根据权利要求9的设备得以实现。本发明的有利的改进方案可以在从属权利要求中找到。
根据本发明提出了一种用于废气后处理的方法、特别是用于去除氮氧化物的方法，其包括以下步骤：
a)提供含氮氧化物的原始废气，
b)将所述含氮氧化物的原始废气引入催化蒸发器，
c)将燃料引入所述催化蒸发器，从而获得经转化的燃料，
d)将尿素与经转化的燃料混合；以及
e)将步骤d)后获得的混合物输送到废气后处理系统中。
通过在步骤c)中燃料的蒸发来改变燃料的成分。特别是产生H2和/或CO和/或碳氢化合物、例如具有1至10个碳(C)原子的短链碳氢化合物，其中，在本发明的一些实施方式中，具有1至5个碳原子的成分占很大比重(>66％)。
有利的是，在步骤e)中，将催化蒸发的热用于尿素的蒸发和转换(热解和水解)。当废气含氮氧化合物时则就可以使用所述方法。在这方面，设想受控系统。在废气中增多地含氮氧化物的发动机综合特性曲线点中，受控系统被接通。在通过燃烧产生少量或可容忍量的氮氧化物的其它发动机综合特性曲线点，该系统不是有效的。如果其不是有效的，那么停止空气和废气的输送。
含氮氧化物的原始废气可以是未经处理的原始废气。它也可以是经处理的原始废气，该经处理的原始废气例如用微尘滤清器和/或柴油氧化催化剂处理。
步骤b)和c)可以同时进行。在步骤e)中，可以将混合物直接输送到废气后处理系统中，或通过以下方式，即，将其引入从发动机引向废气后处理系统的废气管路。
在本身已知的催化蒸发技术的基础上开发了根据本发明的方法，其中使用了发动机的含氮氧化物的原始废气、液体燃料和尿素溶液。通过燃料在催化蒸发器中的催化转化，在系统内产生热。通过这种方式，所述系统与发动机的运行基本上无关。因此可能的是：从尿素水溶液中产生还原剂，而不受发动机运行、特别是废气温度和废气质量流的影响。此外，在根据本发明的方法中，从添加的燃料中产生氢气和碳氢化合物、例如乙炔，它们作为额外的反应剂、即还原剂用于废气后处理(AGN)的选择性催化还原(SCR)系统。
所提供的尿素溶液和燃料的量是催化蒸发器的本身已知的运行方式中使用的通常的量。
加入催化蒸发器中的含氮氧化物的原始废气可以是通常发动机废气的一部分，即一部分可以从发动机废气流中分出，并在步骤a)中作为含氮氧化物的原始废气被提供，该原始废气被引入催化蒸发器中。这种划分可以通过废气管路中的活门或滑板来实现，这些活门或滑板被可以相应地操控。原始废气也可以直接从发动机导出并供应给催化蒸发器。
利用根据本发明的方法有利地实现：与根据现有技术加热整个废气流相反，只需要加热含氮氧化物的原始废气的少量部分流。通过燃料的转化也产生了另外的热，该另外的热不必被电动引入。对于催化转化，只需加热催化剂。反应可以通过改变反应物流来控制。
在根据本发明的方法中可以使用催化蒸发器，因为它们本身由现有技术中已知。专业人员也知道原则上如何运行它们。在DE102015120106Al中描述了可用于根据本发明的方法的催化蒸发器的示例，关于设计细节和运行方式，可完全参考其。
在根据本发明的方法中使用的催化蒸发器可具有催化剂，催化剂例如可以施加到载体上。带催化剂的载体可以放在反应器皿中，使得在反应器皿的内表面和催化剂表面之间形成中间空隙。
在催化蒸发器的运行中，例如可以将液体燃料添加到催化蒸发器的反应器壁的内侧，而将氧化剂例如空气供应到催化剂侧。一小部分燃料在催化剂上氧化，并且在此产生的热被用来完全蒸发燃料。热传递主要通过由热催化剂表面向燃料表面的热辐射来进行。其上施加燃料的反应器壁在此比燃料本身更凉。完全不形成沉积或结壳。
在步骤a)中供应的含氮氧化物的原始废气可能含有残余氧。如果原始废气中的残余氧的浓度足够，则这作为用于催化蒸发器的运行的氧化剂可以是足够的。如果含氮氧化物的原始废气中的残余氧的浓度太低，那么在一种实施方式中，可以在步骤c)中进一步将氧化剂引入催化蒸发器中。这种氧化剂是原始废气中除了残余氧以外的额外氧化剂。这种氧化剂可以是氧气或含氧介质、特别是空气。可以如下地选择氧化剂的量，使得达到催化蒸发器中氧化剂的通常量。空气可以来自环境，并且必要情况下可以通过涡轮增压器来加载。
在步骤d)之后形成的混合物可具有氢气(H2)作为还原剂。此外，该混合物还可以具有NH3、CO、碳氢化合物例如乙炔、以及它们的混合物。
通过改变燃料、尿素溶液、含氮的原始废气和可能情况下氧化剂的反应物流，可以根据发动机综合特性曲线中的运行点来提供单独的还原剂。在根据本发明的方法中提供这种还原剂，提高了SCR系统的活动性，从而增强对发动机废气中的氮氧化物的还原。在冷启动和其它具有冷废气后处理系统的运行点中，这个优点尤其有效。
在一种实施方式中，废气后处理系统可以包括用于热解和水解的设备、如水解催化剂以及用于选择性催化还原(SCR)的设备。这类设备本身是已知的，因此，专业人员知道它们是如何构造的以及可以如何运行。对于根据本发明的方法被证实为有益的是：将用于热解和水解的设备以及用于SCR的设备安装在相互分开的壳体中。通过这种方式可能的是：在根据本发明的方法中在特别合适的部位使用这些设备、特别是用于水解的设备。用于热解和水解的设备、水解催化剂可以位于废气分流中、也可以位于主废气流中。
在一些实施方式中，尿素可以以尿素溶液的形式使用、例如尿素水溶液、特别是32.5％的尿素溶液。这已被证实特别适用于废气后处理系统。
在一种实施方式中，尿素溶液与经蒸发的燃料的混合可以在排气系的上游或在废气系中进行。在根据本发明的方法中，将来自步骤d)的混合物置入废气后处理系统。这可以通过以下方式进行，即，将这种混合物引入将发动机与废气后处理系统连接的废气系中。在供应到废气系中之前和/或在废气系内，可以将必要情况下可以蒸发的尿素溶液与经蒸发的燃料进行混合。
在另一种实施方式中，可以首先将来自步骤d)的混合物供应给用于水解的设备，并且随后将由此获得的产物供应给用于SCR的设备。
在另一种实施方式中，废气后处理、必要情况系包括选择性催化还原，可以在已经约170℃或约180℃或约190℃或约200℃的温度中运行。因此，这意味着利用根据本发明的方法，废气后处理已经可以在比现有技术中已知的低得多的温度中开始和实施了。
根据本发明的方法可用于转化用于任何类型的内燃机的SCR系统的氮氧化物，这些内燃机用SCR系统来工作，以减少NOx的排放。
本发明的主题还是如本文详细描述的催化蒸发器在同样如上文详细描述的根据本发明的方法中的应用。
此外，还提供了一种还原剂，其可以通过根据本发明的方法获得。关于制造方式和成分，参考上述实施形式。特别是，还原剂具有氢气、碳氢化合物、特别是乙烯、氨和/或一氧化碳。
此外描述了一种用于废气后处理的设备、例如包括SCR，其中，该设备包含：
-催化蒸发器，
-通向所述催化蒸发器的原始废气输入管路，其适于将含氮氧化物的原始废气引入所述催化蒸发器，
-通向所述催化蒸发器的燃料输入管路，其适于将燃料引入催化蒸发器，
-来自所述催化蒸发器的输出管路，其适于从所述催化蒸发器输出经蒸发的燃料，
-必要情况下，尿素储存器和尿素输入管路，该尿素输入管路与用于混合在催化蒸发器中获得的经蒸发的燃料与尿素的混合空间相连，以及
-废气后处理系统。
通过上文使用的术语“适于”，表明相应的管路被设计成，这些管路可以在没有负面影响的情况下引导在其内输送的材料，也就是说，这些管路例如相对要引导的材料来说是惰性的。此外，术语“适于”还表明，相应的管路与具有要输送的材料的储存器相连。
根据本发明的设备特别适于执行上述根据本发明的方法。因此，设备的设计细节和工作方式也由上述对根据本发明的方法的说明得出。
在一种实施方式中，废气后处理系统包括用于水解的设备以及用于本身已知的选择性催化还原的设备。用于水解的设备例如可以包括水解催化剂。用于选择性催化还原的设备例如可以具有用于选择性催化还原的催化剂。在此，用于水解的设备和用于选择性催化还原的设备可以设置在不同的壳体中。这能够实现的是：在根据本发明的设备的不同部位处相互独立地建造这些设备、但仍然可以进行相关联的废气处理。用于水解的设备可以位于废气分流中或主废气流中。
在一种实施方式中，根据本发明的设备还可以包括尿素蒸发器，其适于在尿素溶液与经蒸发的燃料混合之前将尿素溶液蒸发。尿素溶液蒸发和催化式燃料蒸发的优点是功能分离。这样可以使用尿素蒸发方面的现有技术。这些不必相互协调，但却产生了一种改进的还原剂，其具有NH3(来自尿素)、H2/CO/乙烯(来自燃料)。
在一种实施方式中，用于混合的空间可以是输出管路和/或废气系。
在根据本发明的设备的一种实施方式中，该设备还可以具有通向催化蒸发器的氧化剂输入管路，该氧化剂输入管路适于将氧化剂引入到催化蒸发器中。如果原始废气没有必要浓度的残余氧，则可能需要输入这样的氧化剂、例如氧或空气。
本发明的主题还是对如上文所述的用于包括选择性催化还原的废气后处理的设备的应用。
通过上文所述的设备，可以以简单和有利的方式实现通过根据本发明的方法所实现的优点。
附图说明
下文应在不限制本发明的总体思路的前提下，借助附图更详细地解释本发明。其中：
图la、图1b示出用于废气后处理的设备的实施方式的示意图；
图2示出示例性的可使用的催化蒸发器的视图；
图3示出图2的催化蒸发器的作用原理。
具体实施方式
图la示意性示出了一种用于废气后处理的设备，其具有催化蒸发器1，该催化蒸发器在下面的图3和图4中得到更详细的解释。发动机10、例如柴油发动机以通常的方式用于机动车的运行，其中，进行到发动机的燃料输送和空气输送。产生的含氮氧化物的原始废气通过废气系9从发动机10排出。这些来自发动机10的含氮氧化物的原始废气被输送到用于废气后处理的设备8。用于废气后处理的设备8具有用于水解的设备81、例如水解催化剂以及用于选择性催化还原的设备82。用于水解的设备81和用于选择性催化还原的设备存在于单独的壳体中。含氮氧化物的原始废气的至少一部分通过原始废气输入管路2从废气系9中分出并且输送给催化蒸发器1。燃料通过燃料输入管路3从燃料储存器4输送给催化蒸发器1。必要情况下氧化剂、例如空气可以经由氧化剂输入管路13输送给催化蒸发器1。在催化蒸发器1中蒸发的燃料经由输出管路7从催化蒸发器1中排出。尿素溶液经由尿素输入管路6从尿素储存器5引入输入管路7中。输入管路7作为用于混合经蒸发的燃料和尿素的混合空间12起作用。用于水解的设备81是废气后处理系统8的一部分，其与用于SCR的设备82是分开的。用于水解的设备81位于用于混合的空间12的下游和废气系9的上游，而用于SCR的设备82在废气系9的下游位于来自催化蒸发器1的混合物被输送给废气系9之后的部位。
图lb示出了根据本发明的设备的另一实施方式。其与图la所示的设备相符，其中，用于水解的设备81位于废气系(主废气流)9中。
图2示出了催化蒸发器1，其如何用于根据本发明的方法。催化蒸发器1具有催化剂112，该催化剂被施设到金属网113上。作为催化剂112和金属网113在此可以使用现有技术中已知的这种材料。带催化剂112的金属网113可以存在于反应器皿114中。在图2中，为了清楚起见如下地示出：催化剂112连同金属网113被拉出了反应器皿114。如果将催化剂112连同金属网113插入反应器皿，则在反应器皿114的内表面115与金属网113上的催化剂112的表面之间形成中间间隙。
图3示意性示出了图2所示的催化式蒸发器的运行方式。燃料被添加到反应器皿114的下表面上，而未经处理的原始废气以及必要时另外的氧化剂被输送到催化剂侧。一小部分燃料在催化剂112处氧化，并且在此生成的热被用来完全蒸发燃料。热传递主要通过从催化剂112的热表面到燃料膜的表面上的热辐射进行。反应器皿114的涂覆有燃料的壁在此可以比燃料本身更凉。因此完全不形成沉积或结壳。
当然，本发明并不限于图中所示的实施方式。因此，上述描述不应视为限制性的、而应视为解释性的。以下权利要求应理解为：所提及的特征存在于本发明的至少一种实施方式中。这并不排除有另外的特征的存在。如果描述或权利要求书限定了“第一”和“第二”特征，这有助于区分同类的特征，而不规定优先次序。

Claims (15)

1.一种用于废气后处理的方法，其包含以下步骤：
a)提供含氮氧化物的原始废气，
b)将所述含氮氧化物的原始废气引入催化蒸发器(1)中，
c)将燃料引入所述催化蒸发器(1)中，由此获得经转化的燃料，
d)将尿素与所述经转化的燃料混合；以及
e)将步骤d)后获得的混合物输送到废气后处理系统(8)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，此外，在步骤c)中将氧化剂引入所述催化蒸发器(1)中。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述废气后处理系统(8)包括用于水解的设备(81)和用于选择性催化还原的设备(82)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述尿素以尿素溶液的形式使用。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述尿素与经蒸发的燃料的混合发生在废气系(9)之前或其一部分中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，将来自步骤d)的混合物输送给所述用于水解的设备(81)，并且将此后获得的产物输送给所述用于选择性催化还原的设备(82)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，废气后处理能在约170℃或更高的温度中运行。
8.一种催化蒸发器(1)在根据权利要求1至7中任一项所述的方法中的应用。
9.一种用于废气后处理的设备，该设备包含：
催化蒸发器(1)，
通向所述催化蒸发器(1)的原始废气输入管路(2)，该原始废气输入管路适于将含氮氧化物的原始废气引入所述催化蒸发器(1)中，
通向所述催化蒸发器(1)的燃料输入管路(3)，该燃料输入管路适于将燃料引入所述催化蒸发器(1)中，
源自所述催化蒸发器(1)的输出管路(7)，该输出管路适于从所述催化蒸发器(1)排出经蒸发的燃料，以及
废气后处理系统(8)。
10.根据权利要求9所述的设备，进一步包含尿素储存器(5)和尿素输入管路(6)，所述尿素输入管路与用于混合在所述催化蒸发器中获得的经蒸发的燃料和尿素的混合空间(12)相连。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述废气后处理系统(8)包括用于水解的设备(81)和用于选择性催化还原的设备(82)。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述用于水解的设备(81)以及所述用于选择性催化还原的设备(82)存在于彼此分开的壳体中。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合空间(12)是所述输出管路(7)和/或废气系(9)。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还具有通向所述催化蒸发器(1)的氧化剂输入管路(13)，所述氧化剂输入管路适于将氧化剂引入所述催化蒸发器(1)中。
15.一种将根据权利要求9至14中任一项所述的设备用于包括选择性催化还原的废气后处理的应用。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009013932A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
WO2010082308A1 (ja) * 2009-01-13 2010-07-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2010248943A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Isuzu Motors Ltd 排ガス昇温装置
JP2011064069A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Toyota Industries Corp 排気ガス処理装置
US20110258987A1 (en) * 2008-12-18 2011-10-27 Rolf Miebach Vaporizer
CN102892984A (zh) * 2010-05-12 2013-01-23 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130216473A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-22 International Engine Intellectual Property Company, Llc Catalytic fuel vaporizer and fuel reformer assembly
DE102014202291A1 (de) * 2014-02-07 2015-08-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasreinigungseinrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102015120106A1 (de) * 2015-11-19 2017-05-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Zündeigenschaft eines Brennstoffs

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009013932A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
US20110258987A1 (en) * 2008-12-18 2011-10-27 Rolf Miebach Vaporizer
WO2010082308A1 (ja) * 2009-01-13 2010-07-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2010248943A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Isuzu Motors Ltd 排ガス昇温装置
JP2011064069A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Toyota Industries Corp 排気ガス処理装置
CN102892984A (zh) * 2010-05-12 2013-01-23 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化系统

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