專(zhuān)利名稱(chēng)：固體scr系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)對(duì)固體scr還原劑加熱的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體SCR系統(tǒng)以及一種對(duì)固體SCR還原劑加熱的方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種固體SCR系統(tǒng)以及一種利用該固體SCR系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的加熱方法，該固體SCR系統(tǒng)使用通過(guò)排氣管道排放的廢熱量。
背景技術(shù)：
通常而言，從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管排放的廢氣被引導(dǎo)到設(shè)置的催化轉(zhuǎn)化器并進(jìn)行凈化，隨后穿過(guò)消聲器以降低噪聲，最后通過(guò)排氣管道而被排放到大氣中。催化轉(zhuǎn)化器對(duì)廢氣之內(nèi)諸如NOx的污染物進(jìn)行處理。選擇性催化還原(SCR)裝置作為其中一種催化轉(zhuǎn)化器，對(duì)廢氣之內(nèi)的NOx進(jìn)行凈化，并且尿素、氨、一氧化碳和碳?xì)浠衔?HC)等用作還原劑。當(dāng)還原劑供應(yīng)到廢氣時(shí)，廢氣之內(nèi)的氮氧化物通過(guò)與還原劑的氧化還原反應(yīng)而脫氧為氮。作為一種廢氣后處理設(shè)備的SCR無(wú)論車(chē)輛驅(qū)動(dòng)條件如何都可以除去氮氧化物，并且尿素SCR通過(guò)將尿素投放到廢氣內(nèi)從而可以將廢氣之內(nèi)的二氧化氮和一氧化氮還原為氮?dú)狻D5為顯不常規(guī)固體SCR系統(tǒng)的局部橫截面圖。參考圖5，固態(tài)還原劑20存儲(chǔ)在容器10之內(nèi)。當(dāng)泵34和換熱器32操作時(shí)，換熱媒介30將熱量應(yīng)用到固態(tài)還原劑20，以便轉(zhuǎn)化為氣態(tài)還原劑80。然后，受控于控制氣門(mén)60的氣態(tài)還原劑80經(jīng)由供應(yīng)管道70而被供應(yīng)到設(shè)置在SCR催化器90前方的排氣管道94。此時(shí)，容器10之內(nèi)的溫度和壓力信號(hào)從壓力/溫度信號(hào)發(fā)射器40傳輸?shù)娇刂破?0。然而，常規(guī)固體SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且整個(gè)系統(tǒng)的成本相對(duì)較高，從而在實(shí)際中無(wú)法廣泛使用。公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個(gè)方面提供了一種固體SCR系統(tǒng)以及一種利用該固體SCR系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的加熱方法，該固體SCR系統(tǒng)可以使用通過(guò)排氣管道排放的廢熱量。另外，本發(fā)明的各個(gè)方面可以提供一種固體SCR系統(tǒng)，其可以提升車(chē)輛能量效率并且以相對(duì)較低的成本降低車(chē)輛重量。固體SCR系統(tǒng)包括固態(tài)還原劑；容器，所述容器存儲(chǔ)所述固態(tài)還原劑；排氣管道，所述排氣管道供應(yīng)由所述固態(tài)還原劑轉(zhuǎn)化的氣態(tài)還原劑；以及SCR催化劑，所述SCR催化劑設(shè)置在所述排氣管道上，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的固體SCR系統(tǒng)可以包括排熱回收設(shè)備，所述排熱回收設(shè)備設(shè)置在所述排氣管道上，并且從通過(guò)所述排氣管道排放的廢氣中回收廢熱量；以及換熱器，所述換熱器連接到所述排熱回收設(shè)備，并且將所回收的熱量供應(yīng)到所述固態(tài)還原劑。所述固體SCR系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括流量控制氣門(mén)，所述流量控制氣門(mén)設(shè)置在所述排氣管道內(nèi)，用于將廢氣選擇性地供應(yīng)到所述排熱回收設(shè)備。所述排熱回收設(shè)備可以包括隔絕構(gòu)件，所述隔絕構(gòu)件設(shè)置在所述排熱回收設(shè)備的圓周上，用于隔絕熱量；以及分隔件，所述分隔件用于引導(dǎo)廢氣。 所述換熱器可以包括循環(huán)管道，傳熱流體在所述循環(huán)管道中循環(huán)；泵，所述泵使所述傳熱流體在所述循環(huán)管道之內(nèi)循環(huán)；以及散熱片，所述散熱片釋放從所述傳熱流體傳遞的熱量。所述換熱器可以連接到蓄熱設(shè)備，所述蓄熱設(shè)備存儲(chǔ)所回收的熱量。一種利用固體SCR系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的加熱方法，所述固體SCR系統(tǒng)包括容器和排熱回收設(shè)備，所述容器存儲(chǔ)固態(tài)還原劑，所述排熱回收設(shè)備通過(guò)熱交換而從通過(guò)所述排氣管道排放的廢氣中回收廢熱量，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的所述加熱方法可以包括(a)將所述容器內(nèi)的溫度和壓力與預(yù)定值進(jìn)行比較；(b)當(dāng)在步驟(a)中所述容器內(nèi)的溫度和壓力低于所述預(yù)定值時(shí)，將所述排熱回收設(shè)備的溫度與所述容器內(nèi)的溫度進(jìn)行比較；(C)當(dāng)在步驟(b)中所述排熱回收設(shè)備的溫度高于所述容器之內(nèi)的溫度時(shí)，通過(guò)與所述排熱回收設(shè)備中的廢氣進(jìn)行熱交換而從所述廢氣中回收廢熱量；并且(d)通過(guò)所回收的熱量對(duì)所述固態(tài)還原劑進(jìn)行加熱。所述加熱方法可以進(jìn)一步包括當(dāng)在步驟(a)中所述容器內(nèi)的溫度和壓力高于所述預(yù)定值時(shí)，停止與所述廢氣進(jìn)行熱交換。所述加熱方法可以進(jìn)一步包括當(dāng)在步驟(b)中所述排熱回收設(shè)備的溫度低于所述容器內(nèi)的溫度時(shí)，停止與所述廢氣進(jìn)行熱交換。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，一種固體SCR系統(tǒng)以及一種利用固體SCR系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的加熱方法，該固體SCR系統(tǒng)可以使用通過(guò)排氣管道排放的廢熱量，而無(wú)需加熱器，從而可以提升車(chē)輛能量效率，并且可以以相對(duì)較低的成本降低車(chē)輛重量。通過(guò)納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說(shuō)明本發(fā)明的某些原理的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更為具體地變得清楚或得以闡明。


圖I為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性固體SCR系統(tǒng)的視圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的用于固體SCR還原劑的示例性加熱方法的流程圖。圖3A和圖3B為根據(jù)本發(fā)明的示例性排熱回收設(shè)備的橫截面圖。圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性換熱器的視圖。
圖5為顯不常規(guī)固體SCR系統(tǒng)的局部橫截面圖。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案詳細(xì)地作出引用，這些實(shí)施方案的實(shí)例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實(shí)施方案相結(jié)合進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本說(shuō)明書(shū)并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實(shí)施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實(shí)施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等價(jià)形式及其它實(shí)施方案。圖I為顯示根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案的固體SCR系統(tǒng)的視圖。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案的固體SCR系統(tǒng)，SCR催化器90設(shè)置在排氣管道94上，固態(tài)還原劑20存儲(chǔ)在容器10中，并且通過(guò)對(duì)控制氣門(mén)60進(jìn)行控制而將氣態(tài)還原劑80選擇性地供應(yīng)到SCR催化器90前方的排氣管道94。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的固體SCR系統(tǒng)包括排熱回收設(shè)備100和換熱器130，排熱回收設(shè)備100設(shè)置在排氣管道94上并且從通過(guò)排氣管道94排放的廢氣92中回收廢熱量H，換熱器130設(shè)置在容器100和排熱回收設(shè)備100之間并且將廢熱量H供應(yīng)到容器10。圖3A和3B為根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案的排熱回收設(shè)備的橫截面圖。參考圖3A和3B，排熱回收設(shè)備100纏裹排氣管道94，并且在其中形成分隔件150來(lái)引導(dǎo)熱流。隔絕構(gòu)件110設(shè)置在排熱回收設(shè)備100的圓周上，用于隔絕熱量H。在圖3B中顯示了不操作排熱回收設(shè)備100時(shí)廢氣的流動(dòng)。當(dāng)不需要回收廢氣92的廢熱量H時(shí)，如圖3B所示，流量控制氣門(mén)140開(kāi)啟，使得廢氣92不會(huì)在排熱回收設(shè)備100之內(nèi)流動(dòng)，而是流出到大氣中。然而，當(dāng)需要回收廢氣92的廢熱量H時(shí)，排氣管道94關(guān)閉，并且通過(guò)分隔件150引導(dǎo)廢氣92。然后，廢氣92在排熱回收設(shè)備100之內(nèi)流動(dòng)，并且將熱量供應(yīng)到換熱器130，如圖3A所示。圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案的換熱器的視圖。參考圖4，換熱器130包括循環(huán)管道132、泵136和散熱片134，傳熱流體在循環(huán)管道132中循環(huán)，泵136使傳熱流體在循環(huán)管道132之內(nèi)循環(huán)，散熱片134釋放從傳熱流體傳遞的熱量。換熱器130可以設(shè)置在容器100和排熱回收設(shè)備100之間，并且將熱量直接供應(yīng)到容器10。另外，包括蓄熱材料的蓄熱設(shè)備160可以用于存儲(chǔ)廢氣的廢熱量，并且可以在要求溫度快速升高時(shí)將該熱量供應(yīng)到容器10。蓄熱材料和蓄熱設(shè)備對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，因此將略去具體描述。根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，排熱回收設(shè)備100可以整體地設(shè)置在SCR催化器90后方，從而可以提升空間利用度。下面將描述根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案的利用固體SCR系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的加熱方法。
圖2為根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方案的用于固體SCR還原劑的加熱方法的流程圖。參考圖2，當(dāng)車(chē)輛操作(起動(dòng))時(shí)，將容器之內(nèi)的溫度T_tai■與預(yù)定容器溫度Tcontainer, set進(jìn)行比較。另外，在步驟SlOO中將容器之內(nèi)的壓力P。。—與預(yù)定容器壓力
^container, set
進(jìn)行比較。通過(guò)溫度傳感器111和壓力傳感器115對(duì)容器10之內(nèi)的溫度和壓力進(jìn)行檢測(cè)，并且將所檢測(cè)到的值輸入到投放控制器單元(DCU) 120。另外，通過(guò)溫度傳感器112對(duì)廢氣92的溫度進(jìn)行檢測(cè)。所檢測(cè)到的廢氣92的溫度可以用來(lái)估計(jì)可以回收多少程度的廢熱量。 通過(guò)考慮固態(tài)還原劑20汽化為氣態(tài)還原劑80來(lái)確定預(yù)定容器溫度T_tainOT,set和預(yù)定容器壓力
^container, set °如果在步驟SlOO中容器10之內(nèi)的溫度和壓力高于預(yù)定值T_tainer, set和P_tainer,set，則不需要從廢氣92中回收熱量，從而在步驟S130中不操作廢氣換熱器130。如果在步驟SlOO中容器10之內(nèi)的溫度和壓力不高于預(yù)定值T_tainOT,set和P_tainOT,set，則在步驟S 110中需要從廢氣92中回收熱量。在從廢氣中回收廢熱量之前，在步驟SllO中將通過(guò)溫度傳感器113檢測(cè)到的排熱回收設(shè)備100的溫度
Texhaustheat recovery device in
與容器10之內(nèi)的溫度T。?！M(jìn)行比較，并且
如果排熱回收設(shè)備100的溫度
Texhaust heat recovery device in
高于容器10之內(nèi)的溫度T
container, 則
在步驟S120中廢氣92的廢熱量H被回收并進(jìn)行熱交換。因此，在無(wú)需加熱器的條件下對(duì)固態(tài)SCR還原劑20供應(yīng)了熱量。另外，容器10之內(nèi)的溫度和壓力可以維持在預(yù)定值Tcontainer, set和Pcontainerjset以上。對(duì)廢熱量的回收可以通過(guò)排熱回收設(shè)備100和流量控制氣門(mén)140來(lái)實(shí)施。在圖3A和圖3B中顯示了廢氣的廢熱量H的流動(dòng)。如果需要從廢氣92中回收廢熱量H，則如圖3A所示，流量控制氣門(mén)140關(guān)閉排氣管道94，從而使廢氣92流動(dòng)到排熱回收設(shè)備100內(nèi)。廢熱量H傳遞到排熱回收設(shè)備100之內(nèi)的循環(huán)管道132，然后傳遞到循環(huán)管道132之內(nèi)的傳熱流體，從而實(shí)現(xiàn)了從廢氣92中回收熱量。所回收的熱量可以直接供應(yīng)到容器10，或者可以存儲(chǔ)在蓄熱設(shè)備160之內(nèi)然后在需要時(shí)進(jìn)行供應(yīng)。如以上方法所述，通過(guò)廢氣的廢熱量而將容器10之內(nèi)的固態(tài)還原劑20轉(zhuǎn)化為氣態(tài)還原劑80，然后通過(guò)對(duì)控制氣門(mén)60進(jìn)行控制而將氣態(tài)還原劑80選擇性地供應(yīng)到廢氣管道94，以便將NOx氧化為氮。為了方便解釋和精確限定所附權(quán)利要求，術(shù)語(yǔ)前等被用于參考附圖中所顯示的這些特征的位置來(lái)描述示例性實(shí)施方式的特征。前面對(duì)本發(fā)明具體示例性實(shí)施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說(shuō)明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無(wú)遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開(kāi)的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實(shí)施方案并進(jìn)行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)形式所限定。
權(quán)利要求
1.一種固體SCR系統(tǒng),包括 固態(tài)還原劑； 容器，所述容器存儲(chǔ)所述固態(tài)還原劑； 排氣管道，所述排氣管道供應(yīng)由所述固態(tài)還原劑轉(zhuǎn)化的氣態(tài)還原劑； SCR催化劑，所述SCR催化劑 設(shè)置在所述排氣管道上； 排熱回收設(shè)備，所述排熱回收設(shè)備設(shè)置在所述排氣管道上，并且從通過(guò)所述排氣管道排放的廢氣中回收廢熱量；以及 換熱器，所述換熱器連接到所述排熱回收設(shè)備，并且將所回收的熱量供應(yīng)到所述固態(tài)還原劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體SCR系統(tǒng)，其中所述固體SCR系統(tǒng)進(jìn)一步包括流量控制氣門(mén)，所述流量控制氣門(mén)設(shè)置在所述排氣管道內(nèi)，用于將廢氣選擇性地供應(yīng)到所述排熱回收設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體SCR系統(tǒng)，其中所述排熱回收設(shè)備包括 隔絕構(gòu)件，所述隔絕構(gòu)件設(shè)置在所述排熱回收設(shè)備的圓周周?chē)?，用于隔絕熱量；以及 分隔件，所述分隔件用于引導(dǎo)所述排熱回收設(shè)備之內(nèi)的廢氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體SCR系統(tǒng)，其中所述換熱器包括 循環(huán)管道，傳熱流體在所述循環(huán)管道中循環(huán)； 泵，所述泵使所述傳熱流體在所述循環(huán)管道之內(nèi)循環(huán)；以及 散熱片，所述散熱片釋放從所述傳熱流體傳遞的熱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體SCR系統(tǒng)，其中所述換熱器連接到蓄熱設(shè)備，所述蓄熱設(shè)備存儲(chǔ)所回收的熱量。
6.一種利用固體SCR系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的加熱方法，所述固體SCR系統(tǒng)包括容器和排熱回收設(shè)備，所述容器存儲(chǔ)固態(tài)還原劑，所述排熱回收設(shè)備通過(guò)熱交換而從通過(guò)所述排氣管道排放的廢氣中回收廢熱量，所述加熱方法包括 a)將所述容器內(nèi)的溫度和壓力與預(yù)定溫度和壓力值進(jìn)行比較； b)當(dāng)在步驟a)中所述容器之內(nèi)的溫度和壓力低于所述預(yù)定值時(shí)，將所述排熱回收設(shè)備的溫度與所述容器內(nèi)的溫度進(jìn)行比較； c)當(dāng)在步驟b)中所述排熱回收設(shè)備的溫度高于所述容器內(nèi)的溫度時(shí)，通過(guò)與所述排熱回收設(shè)備中的廢氣進(jìn)行熱交換而從所述廢氣中回收廢熱量；并且 d)通過(guò)所回收的熱量對(duì)所述固態(tài)還原劑進(jìn)行加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用固體SCR系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的加熱方法，其中所述加熱方法進(jìn)一步包括 當(dāng)在步驟a)中所述容器內(nèi)的溫度和壓力高于所述預(yù)定值時(shí)，停止與所述廢氣進(jìn)行熱交換。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用固體SCR系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的加熱方法，其中所述加熱方法進(jìn)一步包括 當(dāng)在步驟b)中所述排熱回收設(shè)備的溫度低于所述容器內(nèi)的溫度時(shí)，停止與所述廢氣進(jìn)行熱交換。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種固體SCR系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)對(duì)固體SCR還原劑加熱的方法。該固體SCR系統(tǒng)包括固態(tài)還原劑；容器，所述容器存儲(chǔ)所述固態(tài)還原劑；排氣管道，所述排氣管道供應(yīng)由所述固態(tài)還原劑轉(zhuǎn)化的氣態(tài)還原劑；以及SCR催化劑，所述SCR催化劑設(shè)置在所述排氣管道上；排熱回收設(shè)備，所述排熱回收設(shè)備設(shè)置在所述排氣管道上，并且從通過(guò)所述排氣管道排放的廢氣中回收廢熱量；以及換熱器，所述換熱器連接到所述排熱回收設(shè)備，并且將所回收的熱量供應(yīng)到所述固態(tài)還原劑。
文檔編號(hào)F01N3/18GK102966417SQ20111042763
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者樸焌成 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社