NO316159B1

NO316159B1 - Fremgangsmåte og anordning til fjerning av oksidforurensninger i en oksygeninneholdende avgass og motor som betjenes derved

Info

Publication number: NO316159B1
Application number: NO19995627A
Authority: NO
Inventors: Stefan Broeer; Thomas Hammer; Frank Witzel
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2003-12-22
Also published as: EP0988104B1; WO1998052679A1; JP2001525902A; KR20010012628A; DE19820682A1; EP0988104A1; US6247303B1; ATE220943T1; DE59804902D1; KR100496765B1; JP4628505B2; DK0988104T3; NO995627D0; NO995627L; TW372882B

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fjerning av oksidforurensninger i en oksygeninneholdende avgass, spesielt for behandlingen av avgass fra en intern forbrenningsmotor eller en annen motor drevet med fossilt drivstoff, særlig en dieselmotor ifølge innledningen av patentkrav 1 Dessuten angår oppfinnelsen også en anordning til gjennomføring av denne fremgangsmåten samt en med den angitte fremgangsmåte og den tilhørende anordning drevne motor

Avgasser fra forbrenningsprosesser utgjør en av hovedemittentene av luftforurens-" ninger Til dette hører spesielt nitrogenoksider, svoveldioksider, hydrokarboner, karbonmonoksid, sot eller lignende Spesielt for Ottomotorer med lufttall k = 1 er tre-veis-katalysatoren teknikkens stand, og en slik motor fjerner effektivt nitrogenoksider, hydrokarboner og karbonmonoksid For dieselmotoren og Otto-mager-motoren (X > 1) er denne katalysatoren bare i begrenset grad egnet, da bare hydrokarbonene og karbonmonoksid blir redusert i betydelig grad På grunn av det høye oksygeninnholdet i avgass kan imidlertid ikke nitrogenoksidene reduseres Til nå finnes det for disse typer av motorer fortsatt ingen katalysatortype med tilstrek-kelig høyere forurensmngs-reduksjonshastighet og levetid

Fra teknikkens stand er det kjent forskjellige ansatser, som kan fjerne forurensninger i avgassene til diesel- eller Otto-magermotorer Derved får den såkalte selektive katalytiske reduksjonen (SCR = selective catalytic reduction) av nitrogenoksider økende betydning

For direkteirmsprøytende (DI) Ottomotorer, som under delbelastning dnves magert, dvs med driftsoverskudd ( k > 1), men som under fullbelastning drives med h=\, er diskutert hydrokarboner (HC) som reduksjonsmiddel, men som ifølge teknikkens stand må tilføres i overskudd for å oppnå en effektiv reduksjon (jf f eks A Fritz, V Pitchon "The current state of research on automotive lean NOx catalysis", Applied Catalysis B Environmental, Bd 13, s 1-25 (1997)) Grunnen til dette er at hydrokarbonene også via oksygen inneholdt i avgassen oksideres katalytisk Denne prosessen blir mer sannsynlig med økende temperatur og setter derved en øvre temperaturgrense på f eks 550°C for anvendelsen av HC-SCR-katalysatorene Den nedre grensen er gitt ved anvendelsen av NO-reduksjonen og ligger alt etter katalysatormatenale ved 300°C og over dette Et ytterligere konsept for DI-Ottomotorer er forbundet med begrepet "NOx-Speicherkatalysator" (jf f eks Automotive Engineering, Bd 105, Heft 2, s 133-135 (1997)) Der inntrer i magrere drift en opphopning av nitrogenoksider, som i syklisk opptredende korte faser med ekstrem fet drift og dermed høyere hydrokarbonemisjon reduseres katalytisk Ifølge teknikkens stand blir heller ikke hydrokarbonene utnyttet effektivt

I dieselkjøretøyer er det av prinsipp ikke mulig med en mer fet drift Av den grunn blir her anvendt som reduksjonsmiddel ammoniakk, idet SCR-prosessen blir skaffet tilveie ved en urea-hydrolyse (ammoniakk-SCR og urea-SCR) Derved unngår man, spesielt for de mobile anvendelsene, at ammoniakk må medføres direkte I praksis blir det i mobile anvendelser oppnådd reduksjonsrater av nitrogenoksider på mer enn 70 % Særegenhet for disse fremgangsmåter er at urea må medføres i en tilleggstank i kjøretøyet Denne fremgangsmåten arbeider i temperatunntervallet fra ca 220°C til maksimalt 550°C

Generelt lar det seg altså konstatere at for SCR-fremgangsmåter oppstår problemer i oppvarmingsfasen av motorene samt i lavere belastningsområde, f eks i by-trafikk, men også under fullbelastningsbetmgelser med avgasstemperaturer på delvis under 600°C

Også ved plasmakjemiske fremgangsmåter og tilhørende anordninger, som er blitt beskrevet i DE-A-42 31 581, DE-A-44 16 676, WO-A-97/03746 og US 5 476 539, er det mulig å redusere nitrogenoksidene fra motoravgasser Derved blir det ved såkalte ikke-termiske normaltrykk-gassutladmnger i et plasma initiert kjemiske reaksjoner, som kan føre til reduksjon av nitrogenoksidene

Under uttrykket "ikke-termiske normaltrykk-gassutladmnger" skal det generelt forstås shke gassutladmnger som brenner ved normaltrykk og som ved de høy-energetiske elektronene initierer plasmaprosesser, uten at gassen dermed oppvarmes i vesentlig grad Til dette hører dielektnsk hindrede ("stille") utladninger, korona-utladninger og pulsdrevede glødeutladmnger (jfr B Ehasson, U Kogelschatz "None-quihbrium Volume Plasma Chemical Processing", IEEE Trans Plasma Sei Bd 19, nr 6, s 1063-1077 (1991)) En særegenhet med disse plasmakjemiske fremgangsmåtene er at de oksiderer nitrogenoksidene hovedsakelig til NO2 og HNO3, og bare 1 liten grad og med sammenlignbart høyt energiforbruk reduserer til de ønskede produktene N2 og O2 Kombinasjon av gassutladning og katalysator 1 direkte kontakt som også er foreslått 1 US-A 3 983 021 og EP-A2 0 659 465, har til nå ikke vært vellykket Dette kan blant annet skyldes at en rekke katalysatorer ikke kan anvendes som dielektnkum, fordi de 1 nærvær av bestemte avgasskomponenter, som f eks tyngre hydrokarboner, danner en svak elektrisk ledningsevne, som spesielt vanskeliggjør driften av de stille utladningene eller helt forhindrer disse Videre er der ikke anordnet en tilsats av et reduksjonsmiddel, eller som for rensingen av avgasser fra motorkjøretøyer ble uegnet eller til og med utelukket En konkret ansats for en effektiv avgassrensing, spesielt ved lavere avgasstemperaturer, er ikke angitt der

Videre blir det 1 DE A 195 10 804 beskrevet en fremgangsmåte til nitrogenoksid-reduksjon 1 avgasser fra forbrenmngsmotorer, hvor avgasser med oksygen-overskudd under tilførsel av et selektivt virkende gassmneholdende reduksjonsmiddel bringes i kontakt med en katalysator Ved den tilhørende anordningen blir reduksjonsmidlet før innløp i kontakt med katalysator overført til høyttrykks-plasmatilstanden under betydelig radikaldannelse Derimot er det kjent fra EP-A 0 585 047 at for rengjøring av avgasser fra motorkjøretøyer, gjennomgår avgassen først en elektrisk lavtemperaturutladning før den når frem til en konverter med en katalysator til omsetning av forurensninger En reduksjon er derved ikke omtalt

Ved siden av dette blir det i DE-A 21 26 228 beskrevet en fremgangsmåte og en anordning til avgassrensing i motorkjøretøyer, hvor avgassen, før den ledes inn i en katalytisk avgassreaktor, først tilføres et elektrostatisk filter Med filteret skal svevepartikler i romladmngsfeltet til en korona-utladning opplades En gass-utladnmg blir derved ikke realisert Til slutt blir det foreslått i JP-A 63-242323, for fjerning av NO* fra en avgass, å foreta en behandling over et utladningsplasma, før avgassen blir ført gjennom et katalysator sjikt på basisen av platina-rhodium (PtRh) med reduserende virkning ;Utgående fra teknikkens stand er det en gjenstand med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte til fjerning av oksidforurensninger i en oksygenmneholdende avgass og å tilveiebringe tilhørende anordninger, hvor særlig ulempene ved plasmakjemiske fremgangsmåter og de katalytiske fremgangsmåtene til avgass-behandling unngås Snarere skal fordelene ved begge fremgangsmåter utnyttes Oppgaven er ifølge oppfinnelsen løst ved fremgangsmåter med fremgangsmåte-trinnene ifølge patentkrav 1 En oppfinnensk anordning er angitt i patentkrav 12 og i realiseringen som motor ifølge patentkrav 24 Fordelaktige ytterligere trekk ved fremgangsmåten eller den tilhørende anordningen fremkommer av underkravene Ved oppfinnelsen er nevnt en reaktor til drift av ikke-termiske normaltrykk-gassutladmnger, i det følgende også kort nevnt "gass-utladning", som elektrisk hindrede utladninger, pulsede eller likestrøm korona-utladninger, eller pulsede glødeutladmnger, og en katalysator i strømningsretmng av avgassene som er seriebundet I motsetning til EP-A2 0 659 465 er det derved ingen direkte kontakt mellom plasma og katalysator Likeledes, i motsetning til EP-A2 0 659 465, er grunnet den foretrukne anvendelsen av oppfinnelsen for reduksjonen av NO i oksiderende atmosfære, som f eks i dieselavgass, sørget for tilsetningen av et reduksjonsmiddel enten før gassutladningen eller før katalysatoren Således er anvendelsen av oppfinnelsen ikke bare begrenset til dieselavgasser, men muliggjør den effektive reduksjonen av oksidforurensninger, som f eks nitrogenoksid (NO) eller nitrogendioksid (NO2X dvs vanlige nitrogenoksider (NOx), i alle oksiderende atmosfærer ;Ved oppfinnelsen virker forbehandlingen av avgasser i gassutladningen som "aktivering" for den selektive katalytiske reduksjonen I den senere tid er det på vellykket måte til røykgassrensing anvendt kraftverk I rammen av oppfinnelsen kan - indusert ved gassutladningen - f eks først en del av NO oksideres til NO2, som ved egnet reaktoroppbygning og reaktordnft, f eks tilsvarende det 1;DE-Al 195 25 749 eller 1 DE-Al 195 25 754, er mulig med lavt energiforbruk, hvor det gjenværende NO sammen med nitrogendioksidet deretter blir redusert Oppfinnelsen la til grunn den overraskende kunnskapen at det egentlig uønskede NO-oksidasjonsproduktet NO21 den selektive katalytiske reduksjonen ikke bare selv mye raskere og fremfor alt ved lavere temperaturer blir redusert enn NO, men muliggjør også reduksjonen av NO ved temperaturer under de temperaturer som ellers er påkrevd Som reaksjonsprodukter ved den selektive katalytiske reduksjonen av NO og NO2 med NH3 som reduksjonsmiddel er H2O og N2 forventet For å fremme den samtidige reduksjonen av NO og NO2 og for å unngå dannelsen av ammomumnitrat, som på den annen side skjer ved langsom reaksjon av NO2 med NH3, vil omdannelsesgraden dermed fordelaktig alltid bli liggende under 50 % av det opprinnelige NO-innholdet ;Energiforbruket for oksidasjonen av NO til NO2 ved gassutladningen lar seg også derved senke ytterligere ved reaktortekniske tiltak, ved at det 1 avgass skaffes tilveie hydrokarboner 1 en konsentrasjon som tilsvarer omtrent det for NO Dette kan skje ved styring av forbrenmngsprosessen og påfølgende innsprøytning 1 den varme avgassen Det kan da dreie seg om enkelte hydrokarboner som inneholder fortrinnsvis dobbeltbindmger eller oksygen, eller det kan dreie seg om en blanding av forskjellige hydrokarboner, som bensin- eller dieseldnvstoff Det gjennomsnittlige energiforbruket kan 1 rammen av oppfinnelsen derved holdes lavt, slik at gassutladningen blir styrt over et arbeidskaraktenstikkfelt 1 avhengighet av motorbelastning og turtall samt av katalysatortemperaturen Over terskeltemperaturen for den selektive katalytiske reduksjonen av NO er det ikke nødvendig med noen utladnmgsdnft Derved stiger energianvendelsen pr masse-enhet NOx 1 avgass med synkende temperatur, da det for uforanderlig reduksjonsgrad må omdannes mer NO til NO2;For tilfellet av at reduksjonsmidlet tilsettes før gassutladningen, skal man ved drift av gassutladningen følgelig være klar over at reduksjonsmidlet ikke reduseres ved gassutladningen, men bare aktiveres Når dette er fastsatt, kan det innenfor rammer av oppfinnelsen fremgå fordeler sammenlignet med andre forslag en oksidasjons-katalysator ville riktignok absolutt ved høyere temperaturer være 1 stand til å oksidere NO 1 begrenset omfang til NO2 Derved blir imidlertid den 1 et etterkoblet SCR-katalysator påkrevd reduksjonsmiddel, som f eks de 1 avgass inneholdende hydrokarboner og CO, nesten fullstendig fjernet fra avgassen, og omdannelsesgraden av NO til NO2 stiger på ugunstig måte med økende temperatur Spesielt for aktiveringen av reduksjonsmiddel åpner altså spesielt gassutladningen for muligheter, som med katalytiske tiltak alene hittil ikke har vært realisert Aktiveringen fører altså fordelaktig til en lavere terskeltemperatur for den katalytiske prosessen, som normalt er nødvendig uten gassutladning Det er vesentlig 1 denne sammenheng at det er mulig med aktiveringen av forurensninger, reduksjonsmidlet eller andre komponenter 1 avgassen 1 gassutladningen 1 et temperaturområde som er langt over det for den selektive katalytiske reduksjonen Dette åpner for muligheten til å avkjøle avgassen før den katalytiske behandlingen, altså f eks 1 gassutladningen, og således ytterligere utvide anvendelsesområdet for den katalytiske reduksjonen Da varmetapet ved høye temperaturer er betydelig høyere enn ved lavere temperaturer, blir varm avgass, som kan beskadige katalysatoren eller som på grunn av den katalytiske oksidasjonen av reduksjonsmidlet fører til at det ikke lenger er mulig med ytterligere reduksjon, mer avkjølt enn når temperaturen bare er noe over terskeltemperaturen for den katalytiske prosessen ;En ytterligere fordel med oppfinnelsen er at åpningen av ytterligere reaksjons-kanaler som nevnt ovenfor, også 1 temperatunntervall for normal katalytisk aktivitet fører til økte reduksjonshastigheter Disse økte reduksjonshastignetene er ved normal utførelse for maksimal reduksjonsgrad 1 aktivt temperatunntervall ikke merkbar, men tillater en nedsettelse av katalysatorvolumet ved lik avgassmasse-strøm eller behandlingen av en større avgassmassestrøm ved like katalysator-volumer ;Ytterligere enkelttrekk og fordeler med oppfinnelsen fremkommer ved de etter-følgende figurbeskrivelser av eksempler ved hjelp av tegningen 1 forbindelse med patentkravene Det viser ;fig 1 fremgangsmåtepnnsippet, ;fig 2 en modifikasjon av fig 1, ;fig 3 og fig 4 muligheter for avgasstilberedmng, ;fig 5 og fig 6 muligheter for reduksjonsmiddel-tilberedning, ;fig 7 til fig 10 fremstillingen av forsøksresultater for å tydeliggjøre oppfinnelsen, og ;fig 11 en motor drevet ved den beskrevne fremgangsmåten I figurene har like enheter like eller tilsvarende tallhenvisninger Figurene blir delvis beskrevet felles ;I fig 1 er vist fremgangsmåtepnnsippet i form av en enkel senekobhng av enkelte funksjonsmoduler for rengjøring av en avgass A avgassen A blir ved en tilførsels-ledning 3 innført i en modul 1, som inneholder en gas sutl admngsb ane og tilslutninger 11 og 12 til elektrisk forsyning av gassutladningen Etter aktivenngen blir avgassen A ført videre gjennom en forbindelsesledning 4 til en modul 2 som inneholder en SCR-katalysator Avgassen A blir etter katalytisk rensing frigjort ved en ledning 5 som fører ut i det fn, som respektivt eksosrør til et kjøretøy I fig 2 er for økning av virkningsgraden anordnet et stort antall av enkelte moduler 1, 2 som hver kobler en gassutladmngsbane og en katalysatorbane vekselvis etter hverandre Følgelig foreligger i senekoblingen flere enheter 6 som hver har en gassutladningsmodul 1 og som hver har en katalysatormodul 2 med den for denne nødvendige forbindelsesledmngen 4 ;I fig 3 er det sørget for en første mulighet til tilberedningen av avgass A ved dosert tilsats av et reduksjonsmiddel R ved hjelp av en beholder 31, en doserings-ventil 32, tilførselsledmng 33 og en passende utformet sonde 34 før gassutladningsmodulen 1 blir fremgangsmåten som er tydeliggjort ved hjelp av fig 1 og 2 forbedret med hensyn på sin virkningsgrad Arten av sonden 34 for innføringen i strømmen av avgass A retter seg etter arten av tilberedning av reduksjonsmiddel R, som kan være flytende eller gassformet Ved anordningen ifølge fig 2 kan reduksjonsmiddeltilsetmngen før hver gassutladningsmodul 1 styres hver for seg 1 fig 4 er det sørget for en alternativ mulighet for avgasstilberedning her blir reduksjonsmidlet R tilført mellom gassutladnmgsmodulen 1 og katalysatormodulen 2 Ved realisering som anordning ifølge fig 2 med en senekobhng med en rekke av enheter som hver for seg består av gassutladningsbaner og katalysatorbaner, kan reduksjonsmiddeltilsetmngen i hver enhet 6 skje ved at det styres hver for seg I fig 5 og 6 er det vist muligheter for tilberedning av reduksjonsmidlet R, hvor det foreligger en tilberednmgsmodul 7 spesielt i fig 6 skjer tilberedningen i tilførselslednmgen 3 for avgassen A Tilberedningsmodulen 7 kan derved inneholde en katalysator- eller en gassutladmngsbane I fig 6 skjer denmot tilberedningen i avgassledningen 4 ;Fig 7 viser NO-reduksjonsgraden p i % som funksjon av avgasstemperatur T i °C, hvor ammoniakk anvendes som reduksjonsmiddel og en enkelt kombinasjon ble benyttet som gassutladningsmodul 1 og SCR-katalysatormodul 2 ifølge fig 1 Gassblandingen behandlet som avgass A bestod av 82 % N2, 13 % O2, 5 % H20, 500 ppm NO og 500 ppm NH3 Romhastigheten 1 katalysatormodul 2 var 11000 h"<1 >Reduksjonsmidlet R ble iblandet før gassutladningsmodul 1 Kurven 71 viser forsøksresultatet med en katalysator, kurven 72 viser forsøksresultatet av en kombinasjon av gassutladning og katalysator ;Fig 8 viser ammomakkresten s fra prosessene ifølge fig 7, i ppm som funksjon av temperatur T i °C Under s "rest" skal der forstås andelen av ikke forbrukt reduksjonsmiddel, hvor et mål for virkningsgraden er gitt Da mengden av reduksjonsmiddel R generelt tilpasses forbruket, tilstrebes det for denne praksisen en lavere rest Kurven 81 viser forsøksresultatet med en katalysator, kurven 82 viser forsøksresultatet med en kombinasjon av gassutladning og en katalysator På tilsvarende måte er vist i fig 9 NCvreduksjonsgraden p og i fig 10 NH3-konsentrasjonen c 1 ppm som funksjon av avgasstemperatur T1 °C under de like rammebetingelser som 1 fig 7, dog med en ytterligere hydrokarbontilsetning på 500 ppm av eten Her gjengir kurvene 91 og 92 resultatene med en katalysator respektivt en utladning, kurven 93 viser derimot deres sum og kurven 94 viser til slutt kombinasjonen av gassutladning og katalysator ved den foreslåtte driftsmåten Ved anordningene beskrevet ved hjelp av fig 1-6 kan det anvendes en katalysator fra området kraftverk-denitnfisenng, som benytter NH 3 som reduksjonsmiddel Dessuten er katalysatorer anvendelige som på basis av den selektive katalytiske reduksjonen (SCR) med vilkårlige reduksjonsmidleT reduserer nitrogenoksider I nesten alle tilfellene blir denne prosessen mer effektiv og forløper allerede ved lavere temperaturer, når avgassen først aktiveres ved en energi-effektiv gass-utladningsprosess for den katalytiske rensingen ;Som reduksjonsmiddel anvendes spesielt ammoniakk (NH3) Eventuelt er det mulig med slike substanser som til nå ikke ble benyttet for NO-reduksjonen, men som imidlertid egner seg for N02-reduksjonen eller for NO-reduksjonen 1 nærvær av NO2 Reduksjonsmidlet R kan innføres før gassutladningen og etter gassutladningen Innføringen før gassutladningsmodulen fører ved siden av NO2-dannelsen til en aktivering av reduksjonsmidlet ved gassutladningen Det er også mulig å forbehandle reduksjonsmidlet R 1 en senekoblet gassutladningsmodul med katalysator enten 1 tilførselsledningen for reduksjonsmidlet eller etter tilsetning av reduksjonsmidlet 1 avgassledmngen, som f eks det som skjer ved urea-hydrolysen De forannevnte aspekter blir dokumentert ved forsøksresultater, som er blitt gjennomført med en enkelt senekobhng av dielektnsk hindret utladning og SCR-katalysator ved disse målinger ble anvendt en katalysator fra området kraftverk-denitnfisenng og ammoniakk som reduksjonsmiddel ;Opptegnet 1 fig 7-10 er målekurvene til den oppfinnenske fremgangsmåten som funksjon av temperatur T i sammenligning med kjente kurver av katalysatorer og en separat normaltrykkutladning I alle tilfeller fremkommer en klar forbednng Særlig fremkommer fra fig 7 ved sammenligningen av kurve 72 og kurve 71, at ved den forhåndsgitte romhastigheten på ca 11000 h<*1> økes reduksjonsgraden p av nitrogenoksider ved en temperatur T på 200°C fra 70 % til 92 % og ved en temperatur T på 180°C fra 50 % til 88 % Selv ved 140°C og 160°C, dvs utenfor det kjente aktive temperaturområdet (170°C-430°C) for katalysatorene, blir det oppnådd ved den senekoblede gassutladnmgsmodulen en reduksjonsgrad på 72 % respektivt 81 % Ved en økning av temperaturen til 250°C blir allerede uten utladningsmodul 90 % av nitrogenoksidene redusert Ved tilkobling av utladningsmodul økes reduksjonsgraden til 95 %

Fra fig 8 fremgår det at ammoniakkresten betydelig reduseres ved kombinasjonen av utladningsbane og katalysatorbane ifølge kurve 82 i forhold til den eksklusive behandlingen med katalysatormodulen ifølge kurve 81 Følgelig er det altså dokumentert en økning av virkningsgraden for SCR-fremgangsmåten Ved innblanding av hydrokarbonet eten, som med hensyn til sitt plasmakjemiske forhold har modellkarakter for hydrokarbonene som foreligger f eks i dieselavgasser, til den foreliggende avgassblandingen, fører dette til en ytterligere økning av reduksjonsgrad p ved kombinasjonen av utladmngsplasma og katalysatormodul, slik at oksidasjonen av NO til NO2 mer effektivt forløper 1 gassutladningen Hertil er vist 1 fig 9 kurven 91 for en katalysator og kurven 92 for spaltmngsreaksjonen ved en utladning Reduksjonsgraden p for katalysatoren stiger med en arbeids-temperaturøkning fra 100°C til 200°C fra 1 % til 63 % Uten etterkoblet katalysator, dvs med en gassutladmngsbane alene, er reduksjonsgraden p lav og ligger uavhengig av temperaturen T ved ca 25 %

Fra kurve 94 fremkommer det for lavt energiforbruk for temperaturene 100°C og 130°C at reaksjonsgraden for NO kan økes med 1 % og 11 % for katalysatoren alene, og ved kombinasjon av gassutladning og katalysator kan økes med 69 % og 83 % Ved de angitte temperaturene T på 160°C, 180°C og 200°C oppnås en forbedring av reaksjonsgradene p på fra 27 %, 47 % respektivt 63 % til 95 % Derved reduseres også ammoniakkresten s, som særlig fremkommer 1 fig 10 NH3-konsentrasjonen p 1 ppm anført som ordinat 1 fig 10 tilsvarer resten ifølge fig 7, hvor kurven 101 viser forsøksresultatene med en katalysator og kurven 102 viser forsøksresultatene for en kombinasjon av utladningsmodul og katalysator Lik forsøkene uten modellhydrokarbonet eten fremkommer det også klart fra fig 10 at ammoniakkresten s ved kombinasjonen av utladning og katalysator ifølge kurve 102 overfor en eksklusiv behandling ved katalysatoren ifølge kurve 101 vesentlig forringes Dette viser også økningen av virkningsgrad ved foreslåtte fremgangsmåter sammenlignet med teknikkens stand

De valgte sammensetningene av modellavgasser som beskrevet fra den foranstående undersøkelse tilsvarer grunnsammensetnmgen av dieselavgass ved drift av en dieselmotor med middels belastning Resultatene lar seg for så vidt overføre, hvor anvendelsen av den beskrevne fremgangsmåten og den tilhørende anordning for dieselmotorer gir en betydelig forbedring overfor den relevante teknikkens stand Forbruket som er nødvendig for dette holder seg innenfor grensene I fig 11 er den konkrete realiseringen av den beskrevne fremgangsmåten og den tilhørende anordning spesielt tydeliggjort ved en dieselmotor En motor 8 med en anordning ifølge fig 1 av kombinerte moduler 1 og 2 med gassutladmngsbane på den ene siden og katalysatorbane på den annen side er en elektronisk regulenngsenhet 13 med en tilhørende nettdel til drift av gassutladningen og en enhet 14 til motorstyring Med 15 er betegnet en elektronisk styring av innsprøytning av reduksjonsmiddel R, f eks urea, og med 16, 16' og 16" er betegnet dataledninger for digitale og/eller analoge signaler for reguleringen Med 17, 17' og 17" er betegnet signal ledninger for mål esi gnåler Gassutladningen i avgass A og tilførselen av reduksjonsmiddel R blir styrt i avhengighet av motortilstand Motorstyreenheten 14 er senekoblet et permanent datalager 20, f eks en EEPROM, hvon kjente arbeidskaraktenstikkfelter til motor 8 er lagret Videre foreligger målemiddel for karaktenstiske størrelser en sensor 21 for en elektrisk temperaturmåling er nødvendig for styringen, valgfritt er en sensor 22, fordelaktig en elektrokjemisk eller optisk sensor, til bestemmelse av konsentrasjonen av reduksjonsmiddel R og videre sensorer 23, fordelaktig elektrokjemiske eller optiske sensorer, til bestemmelse av konsentrasjon av NOx og HC Kombinasjonen av den ikke-termiske normaltrykk-gassutladmngen med den selektive katalytiske reduksjonen (SCR) viser seg altså som betydelig forbednng for utførelsen av avgassrensing, idet det sammenfattende igjen skal vises til fig 9 fra summen av resultatene for SCR uten plasmaaktivenng, ifølge kurve 91, og resultatene for plasmabehandhng alene, ifølge kurve 92, fremkommer det på en overbevisende måte at det i kombinasjon oppnådde behandlingsresultatet tilsvarende kurve 94 ikke kan tilbakeføres til den enkelte additive overlagnng av to NO-reduksjonstiltak tilsvarende kurve 93 Faktisk fører den foranstående prosess, som er beskrevet i sine enkelte trekk, med en romlig og tidsmessig adskilt inntreffende plasmaaktivenng til en forsterkning av katalytisk nedbrytning

Claims

1 Fremgangsmåte til fjerning av oksidforurensninger i en oksygenmneholdende avgass, spesielt for behandlingen av avgass fra en intern forbrenningsmotor eller en annen motor drevet med fossilt drivstoff, særlig en dieselmotor, hvor avgassen (A) først forbehandles i en ikke-termisk normaltrykk - gassutladning og hvor det deretter skjer en selektiv katalytisk reduksjon (SCR) av oksidforurensningene under tilførselen av et reduksjonsmiddel (R), karakterisert ved at til anvendelse under spaltningen av nitrogenoksider (NOx) oksideres først nitrogenmonoksid (NO) til nitrogendioksid (NO2) ved gassutladningen, hvor oksidasjonsgraden av nitrogenmonoksid (NO) til nitrogendioksid (NO2) holdes under 50 % og at ammoniakk (NH3) anvendes som reduksjonsmiddelet under den påfølgende selektive katalytiske reduksjonen (SCR) slik at vann (H2O) og nitrogen (N2) dannes som reaksjonsprodukter

2 Fremgangsmåte som angitt 1 krav 1, karakterisert ved at den ikke-termiske normaltrykk-gassutladmngen er en dielektnsk hindret utladning

3 Fremgangsmåte som angitt 1 krav 1, karakterisert ved at den ikke-termiske normaltrykk-gassutladmngen er en korona-utladning, særlig en pulset eller hkestrøms-korona-utladning

4 Fremgangsmåte som angitt 1 krav 1, karakterisert ved at den ikke-termiske normaltrykk-gassutladnmgen er en pulsdrevet glødeutladning

5 Fremgangsmåte som angitt 1 krav 1, karakterisert ved at energiforbruket for oksidasjon av nitrogenmonoksid (NO) 1 gassutladningen senkes ved hydrokarboner som foreligger 1 avgassen eller som er tilsatt avgassen, sammenlignet med oksidasjon uten tilsetninger

6 Fremgangsmåte som angitt 1 krav 5, karakterisert ved at oksidasjonsgraden av nitrogenmonoksid (NO) til nitrogendioksid (NO2) reguleres ved effekten skaffet til gassutladningen 1 avhengighet av avgassparametrene NOx-massestrøm og HC-massestrøm samt katal ysatormi dd el verdi en

7 Fremgangsmåte som angitt 1 krav 6, karakterisert ved at for motorer fastsettes avgassparametrene ved hjelp av arbeidskaraktenstikkfeltene

8 Fremgangsmåte som angitt 1 et av de foregående krav, karakterisert ved at avgassbehandlingen startes ved temperaturer som ligger under anvendelsestemperaturen for katalytiske prosesser uten plasma-forbehandhng

9 Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at driften av gassutladningen drives ved temperaturer som ligger over terskeltemperaturen for de katalytiske prosessene som benyttes, uten plasmaforbehandling

10 Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at katalysatorvolumet reduseres sammenlignet med den samme designen uten plasmaforbehandling reduseres og gassutladningen drives også ved temperaturer som ligger over terskeltemperaturen for de katalytiske prosessene som benyttes, uten plasmaforbehandling

11 Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at virkningsområdet for avgassbehandhng utvides ved kjøling av avgass (A) hvor temperaturen av avgassen ligger over maksimal - temperaturen for de katalytiske prosessene som benyttes

12 Anordning for å utføre fremgangsmåten ifølge krav 1-11, karakterisert ved en senekobhng bestående av minst en modul (1) med en ikke-termisk normaltrykk-gassutladningsbane og minst en modul (2) med en katalysatorbane, og for å holde oksidasjonsgraden av NO til NO2 på under 50 % foreligger middel til regulenng av gassutladningseffekten 1 avhengighet av NO,- og HC-massestrøm 1 avgass og av katalysatormiddeltemperaturen

13 Anordning som angitt 1 krav 12, karakterisert ved at flere enheter (6) med moduler (1, 2, 1,2, ) til enhver tid er anordnet med en utladnings- eller katalysatorbane vekselvis på rekke

14 Anordning som angitt 1 et av kravene 12 eller 13, til gjennomfønng av fremgangsmåten som angitt 1 krav 1-11, karakterisert ved at reduksjonsmidlet (R) blir tilført avgassen (A) på stedet, hvor den reduserende virkningen er maksimal og resten (s) av det uforbrukte reduksjonsmidlet (R) er minimal

15 Anordning som angitt 1 krav 14, karakterisert ved at reduksjonsmidlet (R) minst før den første ikke-termiske normaltrykk-gassutladmngen (1) blir tilført avgassen (A), slik at det blir aktivert ved gassutladningen

16 Anordning som angitt 1 krav 14, karakterisert ved at reduksjonsmidlet (R) blir tilsatt etter den ikke-termiske normaltrykk-gassutladmngsbanen (1), i tilfelle aktiveringen ved gassutladningen ikke er nyttig

17 Anordning som angitt i krav 14, karakterisert ved at det foreligger en ytterligere katalysator (7), som for forbehandling av reduksjonsmidlet (R) er anordnet enten i tilførselsledningen (3) eller i avgassledningen (4) før og/eller bak den ikke-termiske normaltrykk-gassutladmngsbanen (1)

18 Anordning som angitt i et av kravene 12-17, karakterisert ved at det foreligger middel til regulering av resten av uforbrukt reduksjonsmiddel

19 Anordning som angitt i krav 18, karakterisert ved at konsentrasjonen av reduksjonsmiddel ved utgangen av avgassrensingsanlegget blir målt med optiske eller elektrokjemiske sensorer

20 Anordning som angitt i et av kravene 12-19, karakterisert ved at det foreligger middel til regulering av tilsetningen av reduksjonsmiddel i avhengighet av NOx- og av HC-massestrøm i avgass, av katalysatormiddeltemperaturen og av gassutladningseffekten

21 Anordning som angitt i et av kravene 20, karakterisert ved at informasjonen om NOx- og HC-massestrømmen blir hentet fra et arbeidskaraktenstikkfelt til motoren og skaffet tilveie ved motorstyringen

22 Anordning som angitt i et av kravene 20, karakterisert ved at til bestemmelse av NOx- og HC-massestrømmen blir NOx- og HC-konsentrasjonene målt med optiske eller elektrokjemiske sensorer og blir viderebearbeidet sammen med informasjonen om avgassmassestrømmen, som blir hentet fra arbeidskaraktenstikkfeltet til motoren og skaffet tilveie ved motorstyringen

23 Anordning som angitt i et av kravene 20, karakterisert ved at katalysatormiddeltemperaturen blir målt elektrisk

24 Motor, spesielt dieselmotor, med en anordning ifølge et av kravene 12-23, som arbeider etter fremgangsmåten ifølge krav 1-11, og med en enhet til motorstyring, karakterisert ved at enheten (14) til motorstyring er anordnet til en enhet (13) til regulering av gassutladningen og eventuelt en enhet (15) til styring av tilførsel av reduksjonsmiddel (R)