CN102935331A

CN102935331A - 用于还原废气中的氮氧化物的设备

Info

Publication number: CN102935331A
Application number: CN2011102326948A
Authority: CN
Inventors: 乔治欧·吉伦迪
Original assignee: SHANGHAI SOFIMA AUTOMOBILE FILTER CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI SOFIMA AUTOMOBILE FILTER CO Ltd
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2013-02-20

Abstract

一种用于处理内燃机产生的废气的设备，该设备包括用于废气的管道（3），添加剂的补给线（4）通向所述管道（3）内，所述添加剂使废气所含的氮氧化物发生还原反应，所述设备还包括用于过滤所述添加剂的滤芯（65），其特征在于，所述滤芯（65）由聚合物材料制成。

Description

用于还原废气中的氮氧化物的设备

技术领域

本发明大致涉及用于对废气中的氮氧化物进行选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR）的设备，所述废气由燃烧过程、特别是车辆内燃机中的空气/燃料混合物的燃烧所产生。

背景技术

选择性催化还原（SCR）是一种用于减少氮氧化物排放的化学过程，其中，将化学试剂（典型地为含氮的还原剂，例如氨气或尿素）添加到废气中，使其与废气中所含的氮氧化物发生反应，从而产生分子态氮（N₂）和水（H₂O）。

在具有适当的催化剂的情况下，将所述化学试剂添加到废气中，所述催化剂能使氮氧化物的还原反应发生在较低温度（但一定高于250°C），并且，与无催化剂时的自然还原反应相比，所述催化剂还能提高反应的性能。

在具有内燃机的车辆中，还原剂通常为名为AdBlue的添加剂的形式。

所述添加剂为稳定的无色水状液体，其中32.5%为尿素，剩余为去离子水。其呈现出低毒性，无导致慢性病的风险，不易燃也不易爆，因此，可使用车辆上简易罐对其进行运输。

所述添加剂通过补给线注入废气流中，该补给线直接流入排气管中，位于SCR催化剂的上游并集成在内燃机消音器中，所述SCR催化剂加速氮氧化物的还原。

废气流在催化剂入口出进入循环，从而在发动机启动后迅速加热催化剂，直到达到引发氮氧化物还原反应所必须的相对高温（约250°C）。

当液体添加剂进入排气管时，排气管中的尿素分解为氨气和二氮氧化物。氨气为将NO_x 还原为分子态氮和水的试剂。

所述添加剂的补给线包括贮存罐和泵，所述泵用于抽出罐内的添加剂，将其传输至定量给料阀，该定量给料阀按给料定量将所述添加剂注入排气管中。

沿补给线还设置有过滤器，其通常位于所述泵的上游，用于过滤液体添加剂。

所述过滤器包括外壳，该外壳具有添加剂用的入口和出口，该外壳包裹着所述添加剂流经的滤芯，所述滤芯拦截添加剂中的杂质。

所述滤芯通常为具有褶形表面的薄膜，其形状为星形，由基于纤维素的材料制成。

然而，所述基于纤维素的材料在被水或水溶液淋湿后会软化并迅速腐化，因此在过滤SCR处理所使用的添加剂方面其效率低，耐用性差。

特别地，由这种材料制成的星形薄膜会迅速变形，丧失其褶形设置，并呈现出不确定形状，而这极大地限制了可用过滤面积。

为克服这一缺陷，常常用一些物质来处理所述过滤薄膜的纤维素材料，以提高其与添加剂的兼容性，即，在使用特定添加剂时，所述物质能增加所述过滤薄膜的耐性和稳定性。

然而，由于尿素和水溶液是腐蚀性的，尽管经上述物质处理，仍无法保证所述基于纤维素材料的过滤薄膜的稳定性。

本发明的目的是，提供一种简单合理且不昂贵的方案来克服所述缺陷。

本发明目的是通过独立权利要求所描述的特征来实现的。从属权利要求描述了本发明的优选和/或特别优选的方面。

发明内容

本发明特别提供了一种用于处理内燃机产生的废气的设备，该设备包括用于废气的管道，添加剂的补给线通向所述管道内，所述添加剂使废气所含的氮氧化物发生还原反应，所述设备还包括至少一个滤芯，其由聚合物材料制成，用于过滤所述添加剂。

所述聚合物材料能很好地兼容水和SCR处理中使用的尿素添加剂，且不会显著地受添加剂的腐蚀性影响；因此，与当前本类型专利申请中使用的过滤器相比，所述滤芯更耐用，更稳定。

优选地，所述过滤膜由聚丙烯制成，而聚丙烯是具有上述与添加剂最兼容的特性的可用聚合物之一。

在本发明的一个优选方面，所述滤芯为深层过滤膜，其确保了高过滤效率，还表现出强积累能力，而这确保了更长的使用寿命。

所述滤芯也可以是具有褶形表面的表面过滤膜，可具有星形形状。

所述滤芯可由聚合物纤维通过熔喷工艺制成。

附图说明

本发明进一步的特征和优点将通过以下说明呈现出来，在说明书中结合附图阐述了非限制性实施例，其中：

图1展示了根据本发明的用于处理车辆内燃机废气的设备；

图2为沿过滤器竖直面的剖视图，该过滤器用于添加剂，并安装在图1的设备中。

具体实施方式

图1展示了用于处理内燃机2所排放废气的设备1，所述内燃机2可以是但不限于柴油机，其安装在车辆上，例如汽车、卡车、公共汽车或类似车辆。

所述设备1用于使废气接受选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction, SRC）处理，在处理过程中废气中所含的氮氧化物（NO_x）经过化学还原反应，生成分子态氮和水。

所述设备1包括用于废气的管道3，在本实施例中其为连接发动机2的排气歧管与消音器的排气管，所述设备还包括用于添加剂的补给线4，所述添加剂使废气中所含的氮氧化物发生还原反应。

所述添加剂为还原剂，一般为含氮液体的形式，其中约32.5%的成分为尿素，其余为去离子水，该添加剂名为AdBlue。

所述补给线4包括罐40和泵41，所述泵41吸起罐40内的添加剂，并将其送入定量给料阀42，该定量给料阀将所述添加剂按剂量注入废气管道3内。

特别地，所述定量给料阀42在催化剂30的上游向废气流中注入添加剂，所述催化剂30集成在消音器内，其中具有能加速氮氧化物还原的催化物质。

当发动机2启动后，废气流迅速加热催化剂30，直到达到要引发氮氧化物的还原反应所必须的较高温度（约250°C）。这这种条件下，当添加剂进入排气管3中时，添加剂中溶解的尿素分解为氨气和二氮氧化物。由于高温以及催化剂30，所述氨气还原NO_x，产生分子态氮和水，这些物质接着通过消音器排入大气中。

为正确地进行还原反应，必须基于废气的温度以及废气中所含NO_x的比例、以校准后的量注入添加剂。该校准由电动控制单元9自动控制，所述电动控制单元9控制所述泵41和定量给料阀42的操作，响应来自温度感应器90和废气感应器91的信号，所述温度感应器90和废气感应器91安装在排气管3上，优选地位于催化剂30的下游。补给线4进一步包括用于过滤所述添加剂的过滤器5，该过滤器5优选地位于所述罐40与所述泵41之间。

如图2所示，所述过滤器5包括外壳50，该外壳50优选地由聚合物材料制成，其内部容积由芯筒6分为两个不同腔，其中第一腔7与输入管51连通，该输入管51用于要过滤的添加剂，第二腔8与输出管52相连，该输出管52用于已过滤的添加剂。

特别地，所述外壳50包括圆柱形杯状底部容器53，该底部容器53的口由可开式上盖54闭合，输入管51和输出管52分别固定安装在靠近所述上盖54的中央和边缘位置。

所述芯筒6包括位于两个同轴支撑板之间的中央圆柱形笼60，其中底部板61完全封闭，上部板62具有位于中央的中空套管63，该套管63通过置入密封圈64可移除式插入在输入管51的内部。

所述中央笼60与所述支撑板61和62都由聚合物材料制成，优选地为与外壳50相同类型的材料。

在所述中央笼60内同轴地插有近似圆柱形的滤芯65，该滤芯65固定在所述芯筒6的支撑板61和62之间。所述添加剂流从所述第一腔7流向所述第二腔8，以截获添加剂中含有的任何杂质。

所述滤芯65由聚合物材料制成，优选地为能与要过滤的添加剂良好适配的聚丙烯，即，当添加剂流经并浸湿该材料时，其不会受到腐蚀、破坏或变得过软。

这样，所述滤芯65比现有技术中这种类型的申请中使用的滤芯具有更长的寿命，且效率更好，稳定性更好。

在本发明的一个优选方面，所述滤芯65由与所述外壳50、中央笼60以及支撑板61和62相同的聚合物材料制成。

这样，尽管所述滤芯65、外壳50的其它部件以及芯筒6需要的加工工艺各有不同，其仍具有降低原材料的供应成本和对过滤器5废弃处置的成本的优点，因为所述过滤器5可通过对聚合物材料已规定的简单处理来整个进行废弃处置，无需拆卸或废物分类。

特别地，所述滤芯65可由聚合物纤维无纺布制成，可通过例如熔喷加工制成。

在以上阐述的实施例中，所述滤芯65为深层过滤膜，该深层过滤膜处确保良好的过滤效果外，还使杂质在浸透前便大量积聚，从而显著地延长了所述过滤器5的使用寿命。

尽管如此，本发明并不排除这种可能性：所述滤芯65为薄型褶形表面膜的形式，其缠绕在中央轴上，以形成星形。

显然，本领域技术人员能在不脱离本发明权利要求的范围下，引入与上述设备1的技术本质相同的大量修正例。

Claims

1.一种用于处理燃烧过程产生的废气的设备，该设备包括用于废气的管道（3），添加剂的补给线（4）通向所述管道（3）内，所述添加剂使废气所含的氮氧化物发生还原反应，所述设备还包括用于过滤所述添加剂的滤芯（65），其特征在于，所述滤芯（65）由聚合物材料制成。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述滤芯（65）由聚丙烯制成。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述滤芯（65）为深层过滤膜。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述滤芯（65）为褶膜。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述滤芯（65）通过熔喷工艺制得。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述滤芯（65）包含在由聚合物材料制成的壳体（50）内，该壳体（50）具有用于要过滤的添加剂的至少一个入口（51）和一个出口（52），所述滤芯（65）由与所述壳体（50）相同的聚合物材料制成。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述滤芯（65）受到由聚合物材料制成的支撑装置（60, 61, 62）的限制，所述滤芯（65）借助所述支撑装置（60, 61, 62）安装在壳体内，该壳体具有用于要过滤的添加剂的至少一个入口（51）和一个出口（52），所述滤芯（65）由与所述支撑装置（60, 61, 62）相同的聚合物材料制成。

8.由聚合物材料制成的滤芯（65）的用途，所述滤芯用于过滤添加剂，所述添加剂操作设备内氮氧化物的还原反应，所述设备用于处理内燃机产生的废气。

9.根据权利要求8所述的滤芯的用途，其特征在于：所述滤芯（65）由聚丙烯制成。

10.根据权利要求8所述的滤芯的用途，其特征在于：所述滤芯（65）为深层过滤膜。

11.根据权利要求8所述的滤芯的用途，其特征在于：所述滤芯（65）为褶膜。

12.根据权利要求8所述的滤芯的用途，其特征在于：所述滤芯（65）通过熔喷工艺制得。

13.根据权利要求8所述的滤芯的用途，其特征在于：所述滤芯（65）容纳在由聚合物材料制成的壳体（50）内，该壳体（50）具有用于要过滤的添加剂的至少一个入口（51）和一个出口（52），所述滤芯（65）由与所述壳体（50）相同的聚合物材料制成。

14.根据权利要求8所述的滤芯的用途，其特征在于：所述滤芯（65）受到由聚合物材料制成的支撑装置（60, 61, 62）的限制，所述滤芯（65）借助所述支撑装置（60, 61, 62）安装在壳体内，该壳体具有用于要过滤的添加剂的至少一个入口（51）和一个出口（52），所述滤芯（65）由与所述支撑装置（60, 61, 62）相同的聚合物材料制成。