[发明专利]废气脱硝方法及其装置

说明书

本发明涉及脱硝方法，该方法通过加作为还原剂的氨到废气中从而将内燃机废气中的氮氧化物除去。本发明也涉及用于实施该脱硝方法的装置。更具体地讲，本发明涉及脱硝方法，其中按废气中氮氧化物浓度确定的氨量加到废气中，也涉及用于这样脱硝方法的装置。该方法和装置适合对柴油机废气的脱硝。

内燃机的废气含氮氧化物，如果将废气像目前这样排放到大气中，大气将被污染。因此，必须处理废气以除去其中氮氧化物。处理废气典型的方法是将氨加到废气中使其与废气反应，借此将氮氧化物还厚成氮。这种处理所需氨量与氮氧化物是化学计量的量。因为氨本身是有害物质，通常的做法是控制氨的进料不过量。

到目前为止，在废气脱硝装置氨注入的控制是通过这样的方法即根据从启动—停止信号发生器收到的发动机启动和停止信号，开启和关闭氨注射阀，或这样的方法即当脱硝反应器内的废气温度变得最适合脱硝反应时打开阀来进行的。

然而，用为基于上述条件不可能根据产生的氮氧化物的量通过简单打开和关闭阀来精确地控制氨进料速率，所以不能满足排放标准，且会有未反应氨的排出增加的危险。

在这些情况下，发明了一种方法，其中按产生的氮氧化物的量控制氨进料速率，但该方法为计算最佳氨进料速率，必须不停地测量氮氧化物浓度，废气量等，因此要求维持如NOx测量设备的调节和气体试样管线的清洗，结果导致施行成本上升。

作为其它控制方法，在此以前有一种方法，其中氨进料速率是根据内燃机载荷而控制的，和一种装置其中定序器必须根据发动机载荷提前得知必需的氨进料速率，以便有效地进行氨进料控制。它公开在日本专利申请(公开)第2-223623号中。但由于氮氧化物产生的原因复杂，这些传统的方法不能适当地控制氨的进料，使其与所产生的氮氧化物量令人满意地匹配。

因此，希望开发一种能适当控制氨进料速率的方法，所述的控制是通过找出一些与内燃机废气中氮氧化物量密切相关且最容易测量的因素而实现的。

本发明的目的是克服先有技术方法中氨进料不能适当地进行控制这一缺点，并提供一种脱硝方法，该方法通过使用最容易测量且与废气中氮氧化物量最相关的因素能适当地控制氨的进料。    

为解决上述问题，本发明人利用废气脱硝设备研究了各种因素与废气中氮氧化物浓度之间的关系。其中作为氮氧化物还原剂的氨的进料设备安装在内燃机废气管中。

本发明入研究了在发动机载荷及空气进口温度不变的条件下氮氧化物浓度与用于内燃机燃烧的空气进口的绝对湿度(它可被认为是影响氮氧化物浓度的参数之一)之间的关系。结果，本发明人发现绝对湿度与氮氧化物浓度密切相关，因此可将氮氧化物浓度表示为空气进口绝对湿度的线性函数(如图2所示)。这样，因为当废气的量一定时，氮氧化物量与氮化物浓度成正比，所以氮氧化物的量也与空气进口绝对湿度成正比。本发明人也研究了在发动机载荷及空气进口绝对湿度不变的条件下氮氧化物浓度与空气进口温度(它与空气进口绝对湿度一样被认为是影响氮氧化物浓度的参数之一)之间的关系。结果发现空气进口温度与氮氧化物浓度密切相关，因此有可能将氮氧化物浓度表示为空气进口温度的线性函数(如图3)。

基于上述发现而完成的本发明包括下列手段：

(1)废气脱硝方法其中在排废气到外部的废气管中部向内燃机的废气中加入作为氮氧化物还厚剂的氨，加有氨的废气经过除氮氧化物催化剂以与其反应，该方法包括利用用于内燃机燃烧的空气进口的绝对湿度作为变量之一来控制加到废气中的氨进料速率。

(2)在(1)中所述的废气脱硝方法，其中加到废气中氨的进料速率进一步利用用于内燃机燃烧的空气进口温度作为一个变量来控制。

(3)废气脱硝方法，其中在排废气到外部的废气管中部向内燃机废气中加入作为氮氧化物还原剂的氨，所述的加有氨的废气经过除去氮氧化物催化剂以与其反应，所述方法包括利用用于所述内燃机燃烧的空气进口温度作为变量之一来控制加到所述废气中氨的进料速率。

(4)废气脱硝装置，它包括作为氮氧化物还原剂的氨的进料设备，该设备安装在排内燃机废气到外部的废气管中部，和包括除去氮氧化物的催化剂的反应器，该反应器安装在氨进料设备下游，该装置包括测量用于内燃机燃烧的空气进口绝对湿度的设备；和根据测量设备的信号控制氨进料设备中氨进料速率的设备。

(5)在(4)中所述的废气脱硝装置，该装置还包括测量用于内燃机燃烧的空气进口温度的设备；和根据湿度测量设备及温度测量设备的信号控制氨进料设备中氨进料速率的设备。