[发明专利]一种用于SCR反应的氨气制备及定量喷射系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷射系统，更具体的说涉及一种用于SCR反应的氨气制备及定量喷射系统，用于柴油机排气后处理技术的还原剂计量喷射系统，属于内燃机废气净化系统技术领域。

背景技术

SCR，指选择性催化还原；SCR反应以氨作为还原剂，在发动机的排气通路中配置SCR催化剂，通过向SCR催化剂供给氨，使氨与排气中的NOx（氮氧化物）在340-400℃温度范围内发生还原发生，形成水蒸气（H2O）和氮（N2），从而能够有效地降低柴油机NO_X的排放，净化了排气。为了将氨向SCR催化剂供给，通常向排气通路中供给与氨相比处理更容易的尿素水，因此需要使用尿素水喷射器将尿素水溶液经过精细雾化定量喷射进排气管道中，使雾状的尿素水利用排气的热量加水分解而生成氨，从而将生成的氨吸附在SCR催化剂上，使NOx与氨反应分解成水蒸气（H2O）和氮（N2）而排出。如何向排气管中喷射定量雾化良好的尿素溶液是SCR系统的核心技术，目前的技术普遍采用计量泵对尿素溶液加压。由于在汽车和其他车船中都需要由蓄电池向该计量泵供电，而计量泵需要较高压力，以利于尿素的雾化，因次加大了蓄电池电能的损耗；同时，目前计量泵主要由国外厂家控制，还不能实现国产，而且价格较贵，且计量泵属于精密设备，也是SCR系统中最容易出故障的设备之一，出故障后只能更换，因此设备后期维护保养费用也非常高。

中国专利申请公布号：CN101806238A、申请公布日：2010年8月18日、名称为：《一种泵动力的空气辅助雾化尿素还原剂喷射控制系统》的发明专利申请中公开了一种泵动力的空气辅助雾化尿素还原剂喷射控制系统，由气体流量电磁阀、发动机尾气、手动液体开关、过滤器、液体流量电磁阀、单向阀、控制单元、温度传感器、氮氧化物传感器、气液两腔的尿素还原剂喷嘴、发动机排气管、尿素泵、压缩空气主管、尿素还原剂输送管、尿素还原剂回流输送管、尿素还原剂容器盖、车载24V直流动力电源、尿素还原剂容器、调压阀组成，调压阀设置在压缩空气主管的进气端，出气端尿素还原剂喷嘴相通，尿素还原剂回流输送管连接在尿素还原剂容器上，尿素还原剂容器底部连接手动液体开关，尿素还原剂输送管与尿素还原剂回流输送管通过液体流量电磁阀与尿素还原剂喷嘴相通，尿素还原剂输送管上设有过滤器、尿素泵和单向阀，车载24V直流动力电源驱动尿素泵，设在发动机排气管上的温度传感器和氮氧化物传感器与控制单元电连接，控制单元与气体流量电磁阀、液体流量电磁阀和尿素泵电连接。该发明专利申请采用工业微型泵作为尿素泵，设计回流回路，控制尿素还原剂流量，使尿素还原剂在二腔混合单元中充分雾化，以实现消除NOx的目的；同时，其成本相当于进口系统的1/2到1/3，可靠性高，容易依靠国内资源实现工业化应用。但是，该发明专利申请存在以下缺陷：一、为了促进尿素的雾化，需要较高的尿素溶液压力喷入排气管以促进尿素溶液雾化，因此电池的能耗仍相当大；二、该发明专利申请中通过液体流量控制阀将尿素溶液喷入排气管中，目前国内这种精确计量尿素溶液的流量控制阀技术不成熟，很难精确计量液体，导致尿素溶液喷射量的准确性和稳定性较差；三、直接喷射尿素溶液方式，尿素溶液容易在尿素管路和发动机排气管中结晶，引起相关故障。

中国专利号为201020523476.0的“尿素还原剂的一阀二控喷射装置”实用新型专利、 中国专利号为201020523477.5“尿素还原剂的一阀三控喷射装置” 实用新型专利、中国专利号为201020523507.2的“尿素还原剂的多阀喷射装置” 实用新型专利、中国专利号为201020523511.9的“尿素还原剂的一阀五控喷射装置” 实用新型专利，这些专利采用常规的工业电磁流量控制阀或电磁流量比例阀以及精密机械开关阀，依据不同的控制逻辑，解决了原用尿素还原剂剂量的问题，解决了成本较高问题，能一定程度上代替进口产品；但是，这些专利的系统较复杂，喷射精度也不高，可靠性和实用价值不高。

目前也有开发氨储存材料技术，利用一些材料存储氨，然后通过加热释放氨，在将氨气喷入排气管净化发动机排气，但该技术需要定期向储氨材料中充入氨，而氨是一种有毒物质，大规模的运输安全要求较高，一旦发生泄漏，后果非常严重。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的SCR反应还原剂计量喷射系统需要计量泵使得成本较高、或者使得蓄电池能耗过高且尿素溶液喷射量的准确性和稳定性较差等问题，提供一种用于SCR反应的氨气制备及定量喷射系统。