廢氣后處理的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種具有權(quán)利要求1的上位概念所述特征的廢氣后處理方法，W及一 種具有權(quán)利要求2的上位概念所述特征的廢氣后處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了遵守內(nèi)燃機(jī)的排放極限值，通常使用廢氣后處理方法。一種來自熱電廠廢氣 后處理領(lǐng)域的已知方法是再生式熱氧化（RT0)，在其中未燃燒的碳氨化合物和其它可氧化 的廢氣成分被熱氧化。在所述再生式熱氧化中首先引導(dǎo)廢氣經(jīng)過一個(gè)在大多情況下由陶瓷 散裝料或蜂巢體構(gòu)成的蓄熱器，W便最終進(jìn)入反應(yīng)室。在反應(yīng)室中，通過附加的加熱裝置繼 續(xù)加熱廢氣，直到非期望的廢氣成分能夠發(fā)生熱氧化。然后廢氣流過用于排氣的另一個(gè)蓄 熱器并且排放到環(huán)境之中。在運(yùn)行時(shí)流動(dòng)方向交替變化，借此廢氣在達(dá)到反應(yīng)室之前被預(yù) 熱，從而在繼續(xù)加熱廢氣的過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能。可W通過氣體噴射或燃燒器（所謂的輔助氣 體）或電附加加熱進(jìn)行附加加熱。反應(yīng)室具有至少一個(gè)自由的流體斷面，由此提高在反應(yīng) 室中廢氣的停留時(shí)間和能夠W氣相反應(yīng)的形式進(jìn)行氧化。在廢氣的待氧化的物質(zhì)中一氧化 碳（C0)和甲燒（邸4)特別相關(guān)。運(yùn)樣的裝置已經(jīng)通過例如GEJenbacher公司的CL.AIR?' 商標(biāo)為人們所知。在運(yùn)種方法中將廢氣加熱到大約700-800°C并且進(jìn)行將未燃燒的碳氨化 合物和一氧化碳轉(zhuǎn)化成水蒸氣和二氧化碳的氧化反應(yīng)。CL.AIR@ -熱反應(yīng)器構(gòu)成為再生 式換熱器并且由兩個(gè)膽蓄材料（Speichermassen)，一個(gè)反應(yīng)室W及一個(gè)轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)組成。溫 度為大約530°C的廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)流入第一膽蓄材料，在那里廢氣被加熱到大約 80(TC。在反應(yīng)室中廢氣與所存在的氧氣發(fā)生反應(yīng)，其中一氧化碳和未燃燒的碳氨化合物氧 化成二氧化碳和水。在流經(jīng)第二膽蓄材料時(shí)廢氣再次釋放熱量并且W550°C-570°C的溫度 抵達(dá)轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)將廢氣輸送給排氣管化amin)或后接的廢熱回收裝置。
[0003] 再生式熱氧化提供一種耐用的方法，通過所述方法即使對(duì)大的廢氣流也能夠經(jīng)濟(jì) 地進(jìn)行后處理。
[0004] 至今所述的熱反應(yīng)器主要針對(duì)使甲燒W及一氧化碳氧化。運(yùn)在運(yùn)行中導(dǎo)致一些缺 點(diǎn)。 陽(yáng)〇化]為了能夠分解一氧化碳，在熱反應(yīng)器中需要相對(duì)較高的溫度和相對(duì)較長(zhǎng)的停留時(shí) 間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此本發(fā)明所基于的任務(wù)在于提供一種用于廢氣后處理的方法和合適的裝置，其 中能夠降低熱反應(yīng)器中的溫度和縮短必要的停留時(shí)間。該任務(wù)將通過一種具有權(quán)利要求1 的特征的廢氣后處理方法，W及一種具有權(quán)利要求2的特征的廢氣后處理裝置實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選 的實(shí)施方式在從屬的權(quán)利要求中進(jìn)行定義。
[0007] 已經(jīng)吃驚地發(fā)現(xiàn)，分開地進(jìn)行甲燒的氧化和一氧化碳的氧化會(huì)更加有利。由于通 過熱反應(yīng)器預(yù)處理的廢氣被催化氧化，優(yōu)選在熱反應(yīng)器中被催化氧化，因此可W實(shí)現(xiàn)，必須 設(shè)計(jì)更低溫度和更短的廢氣停留時(shí)間的熱反應(yīng)器，并且仍然能夠w令人滿意的程度減少一 氧化碳。即按照本發(fā)明設(shè)計(jì)，使得通過熱氧化首先減少甲燒。運(yùn)樣地選擇熱反應(yīng)器中的參 數(shù)，使得允許甲燒部分氧化，在運(yùn)個(gè)過程中形成一氧化碳，而不是一-像通常在熱反應(yīng)器中 所設(shè)計(jì)的那樣一-降低一氧化碳。與原始的廢氣流相比，所形成的被預(yù)處理的廢氣含有更 大量的一氧化碳，而未燃燒的碳氨化合物，尤其是甲燒已經(jīng)被氧化。之后將如此預(yù)處理的廢 氣輸送到催化氧化裝置。例如該裝置可W設(shè)定為氧化催化器，它由一種催化劑負(fù)載介質(zhì)構(gòu) 成，例如已知在汽車領(lǐng)域中用于廢氣后處理的那些?；蛘呖蒞設(shè)計(jì)，使氧化催化器布置有熱 氧化催化器的體積分段（Volumens油schnitten)的催化涂層。例如運(yùn)可W通過下述方式 實(shí)現(xiàn)，即存在于熱氧化催化器中的陶瓷膽蓄材料的體積分段設(shè)有催化活性表面或裝入其它 的、具有催化作用的材料。
[0008] 按照本發(fā)明的廢氣后處理裝置包含一個(gè)用于廢氣的進(jìn)口，一個(gè)熱反應(yīng)區(qū)和至少一 個(gè)催化反應(yīng)區(qū)，其中在廢氣流經(jīng)廢氣后處理裝置的流動(dòng)方向上在熱反應(yīng)區(qū)后面連接至少一 個(gè)催化反應(yīng)區(qū)。
[0009] 通過運(yùn)種布置實(shí)現(xiàn)：為了分解一氧化碳，在熱反應(yīng)器中被預(yù)處理的、富含一氧化碳 的廢氣會(huì)遇到氧化催化器并且在那里通過催化氧化分解一氧化碳。
[0010] 尤其優(yōu)選可W設(shè)計(jì)，熱反應(yīng)區(qū)和至少一個(gè)催化反應(yīng)區(qū)布置在一個(gè)共同的殼體內(nèi)。 例如運(yùn)可W通過將具有催化活性材料的體積分段整合在熱反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)之中而實(shí)現(xiàn)?；?者可W設(shè)計(jì)，在熱反應(yīng)器的陶瓷膽蓄材料中形成催化活性區(qū)域。運(yùn)描述的是運(yùn)種情況，即通 過熱反應(yīng)器的陶瓷散裝料的一部分表面的催化涂層形成一個(gè)催化活性區(qū)域。
[0011] 替代地或者另外地可W設(shè)計(jì)，在與熱反應(yīng)區(qū)分開的殼體內(nèi)在廢氣流經(jīng)廢氣后處理 裝置的流動(dòng)方向上在熱反應(yīng)區(qū)后面連接催化反應(yīng)區(qū)。該實(shí)施例描述的是運(yùn)種情況，即熱反 應(yīng)器和氧化催化器是作為分開的組件實(shí)現(xiàn)的。即在運(yùn)種情況下設(shè)置一個(gè)熱反應(yīng)器，所述熱 反應(yīng)器在其構(gòu)成方面與現(xiàn)有技術(shù)相符合并且在下游后接氧化催化器。
【附圖說明】
[0012] 下面通過附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013] 圖1具有廢氣后處理裝置的內(nèi)燃機(jī)的示意圖。
[0014] 圖2具有廢氣后處理裝置的內(nèi)燃機(jī)的另一種實(shí)施方式的示意圖。
[0015] 圖3具有按照現(xiàn)有技術(shù)的廢氣后處理裝置的內(nèi)燃機(jī)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]W下為詳細(xì)的【附圖說明】。圖1通過示意圖示出內(nèi)燃機(jī)1，所述內(nèi)燃機(jī)1通過廢氣收 集管2與廢氣后處理裝置3相連接。通過轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)4可W改變廢氣流過熱反應(yīng)器11的流 動(dòng)方向。因此在運(yùn)行時(shí)可W交替地實(shí)現(xiàn)首先通過膽蓄材料5、熱反應(yīng)區(qū)7和膽蓄材料6的廢 氣流動(dòng)方向。當(dāng)轉(zhuǎn)換流動(dòng)方向時(shí)，廢氣首先流過膽蓄材料6,然后流過熱反應(yīng)區(qū)7和最后流 過膽蓄材料5。在流過廢氣后處理裝置3之后，廢氣通過管路8離開設(shè)備并且輸送到排氣管 裝置或廢熱回收裝置（兩者均未顯示）。在按照?qǐng)D1的實(shí)施例中，膽蓄材料5或6的朝向反 應(yīng)室7的體積分段9設(shè)有催化涂層或催化活性材料。即在廢氣后處理裝置3的運(yùn)行狀態(tài)下 體積分段9承擔(dān)將在熱反應(yīng)器的熱反應(yīng)區(qū)7中被預(yù)處理的廢氣催化氧化的任務(wù)。
[0017] 為了完整起見圖中畫出了控制/調(diào)節(jié)裝置12，所述裝置12 -方面能夠接收內(nèi)燃機(jī) 1和廢氣后處理裝置3的信號(hào)，另一方面也可W向廢氣后處理裝置3的控制元件發(fā)送指令。 同時(shí)也示出了燃料管路13,通過所述燃料管路向內(nèi)燃機(jī)1供應(yīng)燃料，例如燃?xì)?。在燃料?路13上可W設(shè)有支路，通過所述支路可W在需要的情況下向熱反應(yīng)器11輸送輔助氣體用 W附加加熱。
[001引與圖1類似，圖2示出具有廢氣后處理裝置3的內(nèi)燃機(jī)1的示意圖，但是在運(yùn)里廢 氣后處理裝置3是由一個(gè)由膽蓄材料5和6W及一個(gè)熱反應(yīng)區(qū)7構(gòu)成的熱反應(yīng)器11和一 個(gè)在熱反應(yīng)器11的下游設(shè)置在管路8中的氧化催化器10構(gòu)成。通過轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)4也可W交 替地改變經(jīng)過熱反應(yīng)器11的流動(dòng)方向。在本實(shí)施例中熱反應(yīng)器11沒有催化涂層的體積分 段。在熱反應(yīng)器11中被預(yù)處理的廢氣流過氧化催化器10并且從那里被引導(dǎo)至排氣管或廢 熱利用裝置（兩者未顯示）。
[0019] 圖3示出的是具有按照現(xiàn)有技術(shù)的廢氣后處理裝置的內(nèi)燃機(jī)1的示意圖。在運(yùn)里 熱反應(yīng)器構(gòu)成為不含催化涂層區(qū)。
[0020] 附圖標(biāo)記列表
[0021] 1.內(nèi)燃機(jī)
[0022] 2.廢氣收集管
[0023] 3.廢氣后處理裝置
[0024] 4.轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu) 陽(yáng)〇2引 5,6熱膽蓄材料 陽(yáng)0%] 7熱反應(yīng)區(qū)
[0027] 8.廢氣管
[0028] 9.催化涂層區(qū)/催化活性區(qū)
[0029] 10.氧化催化器
[0030] 11.熱反應(yīng)器
[0031] 12.控制/調(diào)節(jié)裝置
[0032] 13.燃料管路
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 使用熱反應(yīng)器（11)對(duì)內(nèi)燃機(jī)（1)的廢氣進(jìn)行廢氣后處理的方法，其特征在于，將通 過熱反應(yīng)器（11)預(yù)處理的廢氣催化氧化，優(yōu)選在熱反應(yīng)器（11)中催化氧化。2. 內(nèi)燃機(jī)（1)的廢氣后處理裝置（3)，其具有廢氣的進(jìn)口，熱反應(yīng)區(qū)（7)和至少一個(gè)催 化反應(yīng)區(qū)（9)，其中在廢氣流經(jīng)廢氣后處理裝置（3)的流動(dòng)方向上在熱反應(yīng)區(qū)（7)后面連接 至少一個(gè)催化反應(yīng)區(qū)（9)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣后處理裝置（3)，其特征在于，所述熱反應(yīng)區(qū)（7)和至少 一個(gè)催化反應(yīng)區(qū)（9)布置在一個(gè)共同的殼體內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣后處理裝置，其特征在于，在與熱反應(yīng)區(qū)（7)分開的殼體 內(nèi)在廢氣流經(jīng)廢氣后處理裝置（3)的流動(dòng)方向上在熱反應(yīng)區(qū)（7)后面連接催化反應(yīng)區(qū)（9)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用熱反應(yīng)器(11)對(duì)內(nèi)燃機(jī)(1)的廢氣進(jìn)行廢氣后處理的方法，其中將通過熱反應(yīng)器(11)預(yù)處理的廢氣催化氧化，優(yōu)選在熱反應(yīng)器(11)中催化氧化。
【IPC分類】F01N3/26, F01N3/28
【公開號(hào)】CN105114159
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510478367
【發(fā)明人】F·希倫
【申請(qǐng)人】Ge延巴赫兩合無限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月19日
【公告號(hào)】CA2892397A1, EP2947290A1, US20150337706