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CN102300623A - 具有分离器的NOx还原系统 - Google Patents

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CN102300623A
CN102300623A CN2009801556996A CN200980155699A CN102300623A CN 102300623 A CN102300623 A CN 102300623A CN 2009801556996 A CN2009801556996 A CN 2009801556996A CN 200980155699 A CN200980155699 A CN 200980155699A CN 102300623 A CN102300623 A CN 102300623A
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J·J·德里斯科尔
J·P·杰克逊
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Abstract

公开一种用于燃烧式发动机废气且具有分离器的NOx还原系统。该系统包括具有废气歧管的燃烧式发动机。分离器定位在废气系统中的发动机废气歧管的下游。分离器被构造成从废气系统的废气提取蒸汽，并且元件被构造成接收提取的蒸汽并形成NOx还原剂，NOx还原剂用来在废气释放到大气之前减小废气中NOx的含量。

Description

具有分离器的NO<sub>x</sub>还原系统
技术领域
本发明涉及一种NOx还原系统，并且更特别是涉及一种具有分离器的NOx还原系统。
背景技术
包括柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机的内燃发动机和本领域公知的其它发动机排放化学合成物的复杂混合物。化学合成物可以由包括氧化氮(NOx)的气体化合物和包括烟灰的固体颗粒物质组成。由于对环境的愈发关注，废气排放标准已经变得更加严格，并且从发动机释放到大气的污染物的含量通常根据发动机的类型、发动机尺寸和/或发动机的等级来管制。
释放到大气的废气中的NOx含量是一种这样受到管制的污染物。一种减小发动机的废气流中的NOx含量的方法需要将例如尿素或氨的二次流体引入废气。虽然基于这种二次流体的系统能够减少废气流中的NOx，这种二次流体的使用引入了会造成问题的另外挑战。例如，这种系统需要用于递送例如尿素的二次流体的供应系统，并且需要必要的设备和/或基础设施来补充流体。另外，例如尿素的二次流体的使用增加了废气流中存在的有害的纳米尺寸颗粒的数量。这种颗粒可包括硫酸铵(NH4HSO4)、硝酸铵(NH4NO3)、以及诸如三聚氰酸二酰胺、氰尿酰胺、聚合三聚氰胺复合物和铵的HCNO产品。这些纳米尺寸的颗粒非常难以在废气排放到大气之前截留，并且正在进行的研究指出这种纳米尺寸的颗粒释放到大气是不希望的。
用于NOx还原的系统的例子在1993年12月28日授权给Oshima等人的美国专利No.5272871(′871专利)中披露。′871专利涉及一种减少来自内燃发动机的NOx的方法和设备。在′871专利中，来自氢发生器的氢气被供应，以便在设置在废气管线中的催化器的上游位置处混合到包括NOx的废气和氧气中。氢发生器通过水或水蒸汽的电解产生氢气。这种电解与经过聚合电解质薄膜的扩散同时进行。随后，催化器启动氢气和NOx之间的催化反应，形成氮气和水蒸汽。NOx接着在不高于350℃的低温大气下通过氢气还原。
虽然′871专利的方法可以提供废气流中的NOx的还原，但是NO气体转换成NO2的速度并不最佳。在废气不含有足够量的NOx还原剂时会出现不是最佳的转换。希望的是通过在废气流中形成更大量的H2来增加NOx还原速度。这种H2的增加将经由氧化促进NO气体转换成NO2。另外，′871专利的系统会局限于低温大气的状况。因此，该系统会在发动机形成的极端状况下快速退化。本发明的废气系统针对克服以上提到的一个或多个问题。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种还原高温发动机废气流中的NOx的方法，其包括将高温废气流的一部分从发动机的废气歧管引导到分离器。该方法还包括通过分离器从高温废气流分离蒸汽，并使用被分离的蒸汽的组分来还原高温废气中的NOx。
在另一方面，本发明涉及一种还原发动机废气流中的NOx的方法，其包括将废气流从发动机引导到分离器。该方法还包括通过分离器从废气流分离蒸汽和CO，并且使用被分离的CO和蒸汽形成CO2和H2。
在另一方面，本发明涉及一种还原高温发动机废气流中的NOx的方法，其包括使得高温废气流的至少一部分经过分离器。该方法还包括使用分离器从高温废气流分离蒸汽，并且在高温电解反应器内使用被分离的蒸汽以便形成H2和O2。该方法还包括使用形成的H2还原高温废气中的NOx。
在另一方面，本发明涉及一种还原发动机废气流中的NOx的方法，其包括使用分离器从废气流分离蒸汽。该方法还包括将被分离的蒸汽与碳氢燃料混合以便形成H2，并且通过形成的H2还原废气中的NOx。
在另一方面，本发明涉及一种系统，其包括燃烧式发动机、发动机废气歧管和在废气流路中定位在发动机废气歧管的下游的分离器。该分离器能够从废气流路中的废气提取蒸汽。该系统还包括能够接收被提取的蒸汽并产生NOx还原剂的元件。
附图说明
图1是包括水煤气变换反应器的示例性公开的NOx还原系统的视图。
图2是包括高温电解反应器的示例性公开的NOx还原系统的视图。
图3是包括蒸汽重整反应器的示例性公开的NOx还原系统的视图。
图4是操作图1的NOx还原系统的示例性公开的方法的流程图。
图5是操作图2的NOx还原系统的示例性公开的方法的流程图。
图6是操作图3的NOx还原系统的示例性公开的方法的流程图。
具体实施方式
图1表示示例性动力系统10。只出于示例目的，动力系统10这里相对于柴油内燃发动机12来描述。考虑到发动机12可体现为任何其它类型的发动机，例如汽油发动机、天然气发动机和外燃发动机。发动机12可包括至少部分限定多个缸16的发动机缸体14。每个缸16可与例如燃料喷射器、发动机入口歧管18、发动机废气歧管20和能够在每个缸16内运动的往复运动活塞组件相关联。考虑到发动机12可包括任意数量的缸16，并且缸16可布置成“直列”构造、“V形”构造或任何其它传统构造。发动机12的曲轴22可转动地布置在发动机缸体14内。
动力系统10可用于机械。该机械可体现为执行与例如采矿、建造、畜牧、运输的产业或本领域公知的任何其它产业相关联的某些类型的操作的机动或固定机械。例如，该机械可以是例如非公路拖运卡车、轮式装载机、自动平地机的运土机械或任何其它适当的运土机械。该机械可替代地体现为公路专业卡车、乘客车辆或任何其它执行操作机械。
动力系统10可包括空气引入系统30。空气引入系统30可与动力系统10相关联，并可包括调节压缩空气并通过入口歧管18将压缩空气引入缸16的部件。例如空气引入系统30可包括空气过滤器32和连接用以抽吸经过空气过滤器32的进入空气的压缩机34。考虑到空气引入系统30可包括本领域在传统上公知的不同或附加的部件。
压缩机34可定位在空气过滤器32的下游，并且被构造成压缩流入动力系统10的空气。压缩机34可以是本领域公知的任何类型的压缩机。动力系统10可任选地包括废气再循环系统(EGR)(未示出)。EGR系统可如本领域公知那样用来在内燃发动机的操作过程中控制不希望的污染气体和颗粒的排放。
动力系统10还可包括具有后处理系统50的废气系统40。废气系统40可包括定位成经由废气歧管20接收离开动力系统10的废气的涡轮52。涡轮52可通过公共轴连接到空气引入系统30的压缩机34，以便形成涡轮增压器。随着离开动力系统10的热废气运动经过涡轮52，并作用在涡轮52上，即贴靠叶片(未示出)膨胀，涡轮52可转动并驱动压缩机34，从而加压进入空气。考虑到一个以上的涡轮52可包含在废气系统40内，并且以并联或串联的关系布置。
三个不同的示例性后处理系统50、150、250分别在图1-3中披露。后处理系统50可包括在废气离开涡轮52时沿着废气系统40调节和引导废气的部件。如图1所示，例如后处理系统50可包括直接氧化催化器(DOC)54、柴油颗粒过滤器(DPF)56和NOx还原捕集器(NRT)58。
DOC 54可定位成接收离开涡轮52的废气。DOC 54可将废气流中的污染物转换成更加环保的组分。例如，DOC 54可采用例如过渡金属催化剂的催化剂，以便经由氧化减少废气流中的颗粒物质。
DPF 56可定位在DOC 54的下游并与其流体连通。DPF 56可包括本领域公知的任何类型的过滤器，例如泡沫堇青石、烧结金属、陶瓷和碳化硅过滤器。DPF 56的至少一部分可以蜂窝、网眼和/或其他适当构造配置，以便在废气流经过DPF 56时过滤或截留废气流中的颗粒物质。DPF 56可包含催化材料，催化材料例如包括铝、铂、铑、钡、铈和/或碱金属、碱土金属、稀土金属、或其组合。这些催化材料可以用来帮助DPF 56被动再生，由此废气温度升高到足以烧尽被过滤和截留的烟灰的程度。
NRT 58可设置在DPF 56的下游，以便将废气流中的NOx污染物转换成更加环保的组分。NRT 58可例如是选择性催化还原捕集器(SCR)，其中还原剂用来将NOx转换成更加环保的组分。替代地，NRT 58可例如是稀NOx捕集器(LNT)，其中含有沸石的载体涂层用来将NOx转换成更环保的组分。应该理解到DOC 54、DPF 56、和NRT58在后处理系统50内的位置可以适当地重新配置，而不偏离本发明的范围。
后处理系统50还可包括被构造成从废气流中分离例如CO和蒸汽的某些元素的分离器60。分离器60可以例如是薄膜、多孔元件或以蜂窝、网眼和/或其他适当构造配置的管状装置，以便从废气提取所选组分。分离器60可靠近废气歧管20定位，并且在一些情况下，可以由能够经受与这种定位相关联的温度的材料制成。例如，分离器60可以是陶瓷、金属或能够经受例如高达400-800℃、特别是500-600℃的高温的任何其他公知的材料。在本公开的剩余部分中，出于示例目的，分离器60将被描述成薄膜。这种描述不认为有限制含义。如图1所示，薄膜60可定位在废气歧管20的下游和涡轮52的上游。薄膜60的孔口(未示出)的尺寸设置成从废气提取蒸汽和CO。例如，薄膜60的孔口的尺寸可设置成具有允许至少63.41cm3/g-mol的扩散容积的直径。这种孔口尺寸可以足够大，以在限制较大废气分子通过的同时使得蒸汽和CO分子通过。经过薄膜60提取可以通过离开废气歧管20的废气压力驱动。替代地，薄膜60可定位在涡轮52的下游。在这种位置上，希望的是包括泵(未示出)来驱动经过薄膜60的提取。
后处理系统50还可包括定位成接收通过薄膜60从废气提取的蒸汽和CO的水煤气变换反应器(WGSR)70。提取的蒸汽和CO可以例如通过离开废气歧管20的废气的压力引导到WGSR 70。WGSR 70可以包括例如实体铜封装件。替代地，WGSR 70可包括例如具有基于铜的涂层的封装件。铜或基于铜的涂层用作催化剂，激发或有助于封装件内的化学反应。WGSR 70采用被提取的蒸汽和CO来产生形成CO2和H2的化学反应。这些组分可接着被引导到NRT 58，以便在废气系统40内用作NOx还原剂。
替代地，如图2所示，废气系统40可包括涡轮152和后处理系统150。类似于后处理系统50，后处理系统150可包括直接氧化催化器(DOC)154、柴油颗粒过滤器(DPF)156、NOx还原捕集器(NRT)158和薄膜160。应该理解到DOC 154、DPF 156和NRT 158在后处理系统150中的位置可以适当地重新配置，而不偏离本发明的范围。
如图2所示，薄膜160可定位在废气歧管20的下游和涡轮152的上游。薄膜160可包括孔口(未示出)，孔口的尺寸设置成从废气提取蒸汽。因此，薄膜160的孔口的尺寸设置成具有允许至少23.25cm3/g-mol的扩散容积的直径。这种孔口尺寸可以足够大，以在限制较大废气分子通过的同时使得蒸汽分子通过。经过薄膜160提取可以通过离开废气歧管20的废气压力驱动。替代地，薄膜160可定位在涡轮152的下游。在这种位置上，希望的是包括泵(未示出)来驱动经过薄膜160的提取。
如图2所示，后处理系统150还另外包括定位成接收被提取的蒸汽并使其电解成H2和O2的高温电解反应器(HTER)180。被提取的蒸汽可例如通过离开废气歧管20的废气的压力引导到HTER 180。HTER 180可以包括具有基于贵金属的催化剂的封装件，以有助于被提取的蒸汽的电解。为了供应所需电能以便执行这种电解，后处理系统150还可包括发电机182和电池184。发电机182定位成将来自发动机12的曲轴22的机械能转换成电能。产生的电能可被供应到电池184，并类似地经由适当的电连接装置供应到HTER 180。电池184可以是任何适当的电池，包括但不局限于机械的任何机载电池。后处理系统150还可包括定位成接收电解的H2和O2的第二分离元件(分离器186)。分离器186可以例如是以蜂窝、网眼和/或其他适当构造配置的薄膜或管状装置，使得分离器186将从HTER 180接收的H2和O2分离。这些组分可接着被引导到废气系统40的多种元件，以便用作NOx还原剂。例如，H2可以经由第一路径引导到NRT 158，并且O2可经由第二路径引导到DOC 154。
替代地，如图3所示，废气系统40可包括涡轮252和后处理系统250。类似于后处理系统50和150，后处理系统250可包括直接氧化催化器(DOC)254、柴油颗粒过滤器(DPF)256、NOx还原捕集器(NRT)258和薄膜260。应该理解到DOC 254、DPF 256和NRT 258在后处理系统250中的位置可以适当地重新配置，而不偏离本发明的范围。
如图3所示，薄膜260可定位在废气歧管20的下游和涡轮252的上游。薄膜260可包括孔口(未示出)，孔口的尺寸设置成从废气提取蒸汽。因此，薄膜160的孔口的尺寸设置成具有允许至少23.25cm3/g-mol的扩散容积的直径。这种孔口尺寸可以足够大，以在限制较大废气分子通过的同时使得蒸汽分子通过。经过薄膜260提取可以通过离开废气歧管20的废气压力驱动。替代地，薄膜260可定位在涡轮252的下游。在这种位置上，希望的是包括泵(未示出)来驱动经过薄膜260的提取。
如图3所示，后处理系统250可另外包括定位成从薄膜260接收提取的蒸汽的蒸汽重整反应器(SRR)290。后处理系统250还可包括能够将碳氢燃料喷射到SRR 290内以有助于SRR 290内的反应以便形成H2和CO的喷射器292。被提取的蒸汽可例如通过离开废气歧管20的废气的压力被引导到SRR 290。SRR 290可包括具有基于铑、铂或镍的催化剂的封装件，以有助于H2和CO的形成。这些组分在废气系统40内用作NOx还原剂。碳氢燃料可例如从燃料源294供应。燃料源294可以是通过发动机12使用的相同燃料源。SRR 290内形成的H2和CO可以例如被引导到NRT 258，以便用于还原废气中的NOx。
图4-6是分别表示操作图1-3的后处理系统50、150、250的多种方法的流程图。图4-6将在下面更加详细说明。
工业实用性
本发明的NOx还原系统可以设置在包括产生废气流的例如发动机的动力源的任何机械或动力系统中。本发明的NOx还原系统可相对于废气流中的NO增加NO2的含量，由此减少排放到大气的有害于环境的污染物的含量。现在将描述废气后处理系统50、150、250的操作。
大气空气经由空气过滤器32被抽吸到空气引入系统30，并且可被引导经过压缩机34，其中空气在进入发动机12的燃烧室之前被加压到预定程度。燃料可以在进入发动机12的燃烧室之前或之后与加压空气混合。燃料和空气的混合物可通过发动机12点燃，以便产生机械功和含有气体化合物的废气流。废气流可以是含有固体颗粒物质和例如碳、硫和NOx的污染物的流体。废气流可从发动机12沿着废气系统40引导到涡轮52、152、252，其中热废气的膨胀可造成涡轮52、152、252转动，由此转动相连接的压缩机34，造成压缩机34压缩进入空气。离开涡轮52、152、252的废气可沿着废气系统40流过后处理系统50、150、250。随着废气经过后处理系统50、150、250，废气可进行一系列减小废气中NOx的含量的化学反应，使其最终释放到大气。图1-3所示的示例性后处理系统50、150、250中的替代示例性路径将在下面更加完整说明。
图4是用于操作图1的后处理系统50的示例性公开的方法的流程图。在离开废气歧管20(步骤99)之后，废气的一部分被引导经过薄膜60。薄膜60可以被构造成从废气流提取至少一些蒸汽和CO(步骤100)。这种构造可以通过适当设置薄膜60的孔口的分子直径尺寸从而在限制较大尺寸的废气分子经过的同时使得具有相同或较小的分子直径的某些废气分子经过来实现。
被提取的蒸汽和CO接着被引导到WGSR 70，其中被提取的蒸汽和CO反应以便形成CO2和H2(步骤110)，例如根据以下化学反应，通过WGSR 70的铜或基于铜的涂层促进或激发：
CO+H2O→CO2+H2  (1)
这种反应是略微放热的(42KJ/mol)，并且可将附加热量供应到NRT 58。这种附加热量可改善NRT 58中NOx还原的效率。因此，设想到WGSR 70可以靠近废气歧管20定位。这种配置将使得WGSR 70利用离开废气歧管20的相对高温的废气以便在较快的反应速度下形成足够的H2。WGSR 70中形成的H2可以用作还原剂，并且可被引导到NRT 58，其中H2的存在将有助于将沿着废气系统40流动的废气中的NOx污染物转换成更加环保的组分。例如，H2可与NOx反应，以便形成蒸汽和N2。WGSR 70中形成的H2和CO2可通过离开废气歧管20的废气的压力引导。替代地，可以使用泵或其他适当装置将这些组分引导经过废气系统40。
离开废气歧管20的废气的一部分可被引导经过薄膜60。没有引导经过薄膜60的废气可经过涡轮52，并且驱动压缩机34(步骤115)。离开涡轮52的废气可到达包括DOC 54的后处理系统50，其中废气流中的污染物的至少一部分(包括但不局限于颗粒物质)可被氧化成更加环保的组分(步骤120)。在离开DOC 54之后，废气可经过DPF 56，其中废气中剩余的颗粒物质的至少一部分可被截留在DPF 56内(步骤130)。离开DPF 56的废气接着可流到NRT 58，其中NOx的还原可通过将废气流中的NOx污染物转换成更加环保的组分来实现(步骤140)。废气中例如NOx的元素可与从WGSR 70引导到NRT 58的CO2和H2反应。替代地或另外，例如无水氨、水合氨或尿素的还原剂可在NRT 58中与NOx反应，从而形成更加环保的组分；或者含有沸石的载体涂层可在NRT 58内与NOx反应，从而形成更加环保的组分。废气元素可在形成的CO2和H2存在或不存在的情况下与还原剂和/或载体涂层反应。在经过后处理系统50之后，处理的废气可以被释放到周围大气(步骤145)。
图5是用于操作图2的后处理系统150的替代的示例性公开的方法的流程图。在离开废气歧管20(步骤199)之后，废气的一部分可被引导经过薄膜160。薄膜160可被构造成从废气流提取至少一些蒸汽(步骤200)。这种构造可以通过适当设置薄膜160的孔口的分子直径尺寸从而在限制较大的废气分子经过的同时使得具有相同或较小的分子直径的某些废气分子经过来实现。
被提取的蒸汽接着被引导到HTER 180，其中根据以下化学反应方程式，被提取的蒸汽被电解以便形成H2和O2(步骤210)：
2H2O→2H2+O2    (2)
HTER 180可靠近废气歧管20定位。这种配置将允许HTER 180利用废气流中的废能，使得后处理系统150的效率增加。电解需要电流的引入。这种电流可通过发电机182和电池184供应。如上所述，发电机182可定位成将来自发动机12的曲轴22的机械能转换成电能。产生的电能可供应到电池184，并且类似地经由适当电连接装置供应到HTER 180。电池184可以是任何适当的电池，包括但不局限于机械的任何机载电池。电解的H2和O2可被引导到分离器186，并通过分离器186分离。
HTER 180中形成的H2可以被引导到NRT 158，其中H2的存在将有助于将沿着废气系统40流动的废气中的NOx污染物转换成更加环保的组分。例如，H2可与NOx反应以便形成蒸汽和N2。类似地，HTER180中形成的O2可被引导到DOC 154，以有助于沿着废气系统40流动的废气中的颗粒物质氧化。HTER 180中形成的H2和O2可通过离开废气歧管20的废气的压力分别被引导到NRT 158和DOC 154。替代地，可以使用泵或其他适当装置，将这些组分引导经过废气系统40。
离开废气歧管20的废气的一部分可被引导经过薄膜160。没有引导经过薄膜160的废气可经过涡轮152，并且驱动压缩机34(步骤215)。离开涡轮152的废气可到达包括DOC 154的后处理系统150，其中废气流中的污染物的至少一部分(包括但不局限于颗粒物质)可被氧化成更加环保的组分(步骤220)。在离开DOC 154之后，废气可经过DPF 156，其中废气中剩余的颗粒物质的至少一部分可被截留在DPF 156内(步骤230)。离开DPF 156的废气接着可流到NRT 158，其中NOx的还原可通过将废气流中的NOx污染物转换成更加环保的组分来实现(步骤240)。废气中例如NOx的元素可与从HTER180引导到NRT 158的H2反应。替代地或另外，例如无水氨、水合氨或尿素的还原剂可在NRT 158中与NOx反应，从而形成更加环保的组分；或者含有沸石的载体涂层可在NRT 158内与NOx反应，从而形成更加环保的组分。废气元素可在形成的H2存在或不存在的情况下与还原剂和/或载体涂层反应。在经过后处理系统150之后，处理的废气可以被释放到周围大气(步骤245)。
图6是用于操作图3的后处理系统250的替代的示例性公开的方法的流程图。在离开废气歧管20(步骤299)之后，废气的一部分可被引导经过薄膜260。薄膜260可被构造成从废气流提取至少一些蒸汽(步骤300)。这种构造可以通过适当设置薄膜260的孔口的分子直径尺寸从而在限制较大的废气分子经过的同时使得具有相同或较小的分子直径的某些废气分子经过来实现。
被提取的蒸汽接着被引导到SRR 290，其中根据以下吸热化学反应方程式，被提取的蒸汽与被喷射的碳氢燃料混合(步骤310)：
1.5n H2O+CnH2n→0.5nCO2+0.5nCO+1.5nH2  (3)
这种反应所需的基于碳氢的燃料可以经由喷射器292喷射。同样，所需的基于碳氢的燃料可从发动机12所使用的相同燃料源供应，由此消除附加基础设施的需要。替代地，可以设置独立的燃料源。吸热化学反应需要预先加热。因此，设想到SRR 290可靠近废气歧管20定位。这种配置将允许SRR 290利用废气流中的废能，使得后处理系统250的效率增加。另外，由于吸热反应吸收热量，将SRR 290靠近废物歧管20放置可降低离开废气歧管20的废气的温度。这种温度降低可增加废气歧管20以及其他下游部件的耐用性。
SRR 290中形成的CO和H2可被引导到NRT 258，其中CO和H2的存在将有助于将沿着废气系统40流动的废气中的NOx污染物转换成更加环保的组分。例如，H2可与NOx反应以便形成蒸汽和N2。SRR 290中形成的CO和H2可通过离开废气歧管20的废气的压力引导。替代地，可以使用泵或其他适当装置，将这些组分引导经过废气系统40。
离开废气歧管20的废气的一部分可被引导经过薄膜260。没有引导经过薄膜260的废气可经过涡轮252，并且驱动压缩机34(步骤315)。离开涡轮252的废气可到达包括DOC 254的后处理系统250，其中废气流中的污染物的至少一部分(包括但不局限于颗粒物质)可被氧化成更加环保的组分(步骤320)。在离开DOC 254之后，废气可经过DPF 256，其中废气中剩余的颗粒物质的至少一部分可被截留在DPF 256内(步骤330)。离开DPF 256的废气接着可流到NRT 258，其中NOx的还原可通过将废气流中的NOx污染物转换成更加环保的组分来实现(步骤340)。废气中例如NOx的元素可与从SRR 290引导到NRT 258的H2和CO反应。替代地或另外，例如无水氨、水合氨或尿素的还原剂可在NRT 158中与NOx反应，从而形成更加环保的组分；或者含有沸石的载体涂层可在NRT 258内与NOx反应，从而形成更加环保的组分。废气元素可在形成的H2和CO存在或不存在的情况下与还原剂和/或载体涂层反应。在经过后处理系统250之后，处理的废气可以被释放到周围大气(步骤350)。
本领域普通技术人员将理解到可以对本发明的NOx还原系统进行多种改型和变型而不偏离本发明的范围。本领域普通技术人员将从说明书的考量和这里披露的系统的实践中明白其他的实施方式。所打算的是说明书和例子只作为示例性考虑，本发明的真实范围通过所附权利要求及其等同物来指明。

Claims (20)

1.一种还原高温发动机废气流中的NOx的方法，包括：
将高温废气流的一部分从发动机的废气歧管引导到分离器；
通过所述分离器从高温废气流分离蒸汽；以及
使用被分离的蒸汽的组分来还原高温废气中的NOx。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述被分离的蒸汽引导到水煤气变换反应器、蒸汽重整反应器或高温电解反应器。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
使用所述分离器从高温废气流分离CO；
将所述被分离的蒸汽引导到所述水煤气变换反应器；以及
使用被分离的CO和所述水煤气变换反应器中的蒸汽形成CO2和H2。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：
将所述被分离的蒸汽引导到所述高温电解反应器；以及
电解所述被分离的蒸汽，以便形成H2和O2。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括：
将所述被分离的蒸汽引导到所述蒸汽重整反应器；
将碳氢燃料喷射到所述蒸汽重整反应器中；以及
在所述蒸汽重整反应器内形成H2和CO。
6.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述分离器从所述高温废气流分离蒸汽包括通过薄膜从所述废气流分离蒸汽。
7.一种还原发动机废气流中的NOx的方法，包括：
将废气流从发动机引导到分离元件；
通过所述分离元件从所述废气流分离蒸汽和CO；以及
使用被分离的CO和蒸汽形成CO2和H2。
8.根据权利要求7所述的方法，其中形成CO2和H2包括在水煤气变换反应器内形成CO2和H2。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
通过将形成的H2引导到NOx还原捕集器来还原废气流中的NOx。
10.一种还原发动机废气流中的NOx的方法，包括：
使得废气流的至少大部分经过分离器；
通过所述分离器从废气流分离蒸汽；
在高温电解反应器内使用被分离的蒸汽形成H2和O2；以及
通过形成的H2还原废气中的NOx。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
通过所述高温电解反应器内形成的O2减少废气中的颗粒物质。
12.一种还原发动机废气流中的NOx的方法，包括：
通过分离器从废气流分离蒸汽；
将被分离的蒸汽与碳氢燃料混合，以便形成H2；以及
通过形成的H2还原废气中的NOx。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
在蒸汽重整反应器内除了H2之外形成CO；
其中还原废气流中的NOx包括将形成的CO和H2引导到NOx还原捕集器。
14.一种内燃发动机系统，包括：
燃烧式发动机；
发动机废气歧管；
分离器，其在废气流路中定位在所述发动机废气歧管的下游，所述分离器能够从所述废气流路中的废气提取蒸汽；以及
能够接收被提取的蒸汽并形成NOx还原剂的元件。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述元件是水煤气变换反应器、蒸汽重整反应器或高温电解反应器。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述分离器还能够从废气流提取CO；并且所述元件是能够使得蒸汽和CO反应以便形成NOx还原剂的水煤气变换反应器。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述NOx还原剂是H2。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述元件包括能够使得被提取的蒸汽电解的高温电解反应器。
19.根据权利要求14所述的系统，其中所述元件包括能够形成包括H2和CO的NOx还原剂的蒸汽重整反应器；以及
还包括能够将基于碳氢的燃料喷射到所述蒸汽重整反应器中的燃料喷射器。
20.根据权利要求14所述的系统，其中所述分离器包括具有孔口的薄膜，所述孔口的尺寸设置成从废气提取蒸汽。
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