一种氨柴发动机的尾气处理装置及尾气处理方法与流程

本发明涉及氨柴发动机尾气处理，特别是涉及一种氨柴发动机的尾气处理装置及尾气处理方法。

背景技术：

1、在传统内燃机领域，柴油发动机的尾气装置后处理为氧化型催化器(doc)+颗粒捕集器(dpf)+选择性催化还原器(scr)+氨气氧化催化器(asc)系统。其中doc的作用是净化尾气中的一氧化碳和碳氢化合物，同时将部分的no氧化成no2，提高scr的反应速度，提高排温，将内燃机后喷的柴油引燃，提高排气温度以达到dpf再生所需的温度。dpf是一种用于过滤内燃机排气中固体颗粒(主要为碳烟)的装置，起到降低颗粒(pm)排放的目的。其重点是对排气中的大微粒(5um)通过碰撞、拦截的方式进行捕集，对小于100nm的小微粒通过扩散方式进行捕集，这使得dpf的颗粒捕焦效率高达95％以上。scr通过尿素喷射系统将尿素喷射到排气管中，将排气中的氮氧化物(nox)通过发生选择性催化还原反应转化为n2和h2o，从而达到去除氮氧化物的目的。现有技术需要配备尿素喷射系统，其主要子部件包括尿素箱、尿素泵、尿素喷射管路、尿素喷嘴。asc在载体内壁使用贵金属等催化剂涂层，用于催化氧化废气，可用于消除scr中过量的氨气(nh3)或者未反应的氨气(nh3)。

2、目前国六及非道路氨柴发动机采用的柴油机尾气处理装置，普遍是采用尿素水溶液分解产生氨气，作为scr的氨源进行氮氧化合物(nox)的还原反应，会产生尿素结晶问题、劣质尿素导致的选择性催化还原器氮氧转化效率低、喷嘴堵塞、催化剂堵塞等一系列问题。

3、术语解释：

4、氨柴发动机：使用柴油和氨气两种燃料一起工作的内燃机。

5、氧化型催化器(doc)：“diesel oxidation catalyst”的缩写，通过氧化反应，将氨柴发动机排气中一氧化碳(co)和碳氢化合物(hc)转化成无害的水(h2o)和二氧化碳(co2)的装置。

6、颗粒捕集器(dpf)：“diesel particulate filter”的缩写，dpf的作用是对排气中的大微粒(5um)通过碰撞、拦截的方式进行捕集，对小于100nm的小微粒通过扩散方式进行捕集。dpf是以壁流式蜂窝陶瓷块为滤芯的微粒捕集器，主要用于捕集尾气中的颗粒，以满足国六排放法规要求。当dpf中的碳烟(颗粒)达到一定量之后，需要dpf再生。dpf再生分为被动再生和主动再生两种形式。

7、选择性催化还原器(scr)：技术原理是利用还原剂在催化剂的作用下,在富氧的环境内将氮氧化物选择性还原生成氮气和水。

8、氨气氧化催化器(asc)：“ammonia slip catalyst”的缩写，asc的作用主要是消除过量或逃逸的氨气(nh3)。

9、尿素喷射系统：包括尿素罐、尿素喷射管路、喷嘴。

10、氨气(nh3)：氨气(ammonia)，是一种无机化合物，化学式为nh3，是一种无色、有强烈的刺激气味的气体。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氨柴发动机的尾气处理装置及尾气处理方法，解决了尿素结晶的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种氨柴发动机的尾气处理装置，包括：催化器总成和颗粒捕集器，所述催化器总成包括选择性催化还原器和氨气氧化催化器，所述选择性催化还原器、所述氨气氧化催化器和所述颗粒捕集器由前到后依次连接，所述选择性催化还原器的前端用于与氨柴发动机连接，所述选择性催化还原器的前端设置有氨气喷嘴，所述氨气喷嘴与氨柴发动机的氨气源连接，所述颗粒捕集器的后端用于与大气连通，所述选择性催化还原器的前端设置有第一温度传感器和第一氮氧传感器，所述第一温度传感器用于检测氨柴发动机排出的尾气在所述选择性催化还原器入口处的温度，所述第一氮氧传感器用于检测氨柴发动机排出的尾气在所述选择性催化还原器入口处的氮氧化物的含量和氨气含量的总和，所述选择性催化还原器的前端还设置有第一氨气传感器，所述第一氨气传感器用于检测氨柴发动机排出的尾气在所述选择性催化还原器入口处的氨气的含量，所述第一温度传感器、所述第一氮氧传感器和所述第一氨气传感器分别与氨柴发动机的后处理单元电连接。

4、优选地，所述氨气氧化催化器的后端设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测经过所述催化器总成的废气的温度，所述第二温度传感器与氨柴发动机的后处理单元电连接。

5、优选地，所述颗粒捕集器的后端设置有第二氮氧传感器，所述第二氮氧传感器用于检测经过所述颗粒捕集器的尾气中的氮氧化物的含量，所述第二氮氧传感器与氨柴发动机的后处理单元电连接。

6、优选地，所述催化器总成和所述颗粒捕集器之间设置有第二氨气传感器，所述第二氨气传感器用于检测经过所述催化器总成的尾气中的氨气的含量。

7、优选地，还包括氨气储气罐，所述氨气储气罐分别与氨柴发动机的氨气源和所述氨气喷嘴连接。

8、优选地，所述氨气储气罐设置有第三温度传感器和压力传感器，所述第三温度传感器用于检测所述氨气储气罐内的温度，所述压力传感器用于检测所述氨气储气罐内的压力，所述第三温度传感器和所述压力传感器分别与氨柴发动机的后处理单元电连接。

9、优选地，所述氨气储气罐与氨气源之间设置有进气阀，所述进气阀与氨柴发动机的后处理单元电连接。

10、本发明还提供了一种采用所述氨柴发动机的尾气处理装置的尾气处理方法，包括：

11、当第一温度传感器检测的氨柴发动机排出的尾气的温度不大于预设温度值时，氨柴发动机进入纯柴油模式；

12、当第一温度传感器检测的氨柴发动机排出的尾气的温度大于预设温度值时，氨柴发动机进入氨柴模式，在氨柴模式中：

13、当氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氨气含量与氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氮氧化物含量的比值大于预设值时，氨气喷嘴停止氨气的喷射；

14、当氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氨气含量与氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氮氧化物含量的比值不大于预设值时，氨气喷嘴进行氨气的喷射。

15、优选地，在纯柴油模式中，氨气的需求量基于氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氮氧化物的含量、氨气氧化催化器氨存储量目标值、选择性催化还原器氮氧转化效率、第二氮氧传感器检测的经过颗粒捕集器的尾气中的氮氧化物的含量和第二氨气传感器检测的经过催化器总成的尾气中的氨气的含量得出。

16、优选地，当氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氨气含量与氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氮氧化物含量的比值不大于预设值时，氨气的需求量基于氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氮氧化物的含量、第一氨气传感器检测的氨柴发动机排出的尾气在选择性催化还原器入口处的氨气的含量、氨气氧化催化器氨存储量目标值、选择性催化还原器氮氧转化效率、第二氮氧传感器检测的经过颗粒捕集器的尾气中的氮氧化物的含量和第二氨气传感器检测的经过催化器总成的尾气中的氨气的含量得出。

17、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

18、本发明设计了催化器总成(scr-asc)，并且布置在颗粒捕集器(dpf)之前，取消了氧化型催化器(doc)和部分传感器，采用dpf被动再生来解决尾气中的颗粒；选择性催化还原器(scr)的氨源借用氨柴发动机燃烧用的氨气，淘汰了尿素喷射系统，彻底解决尿素结晶的问题。