Scr消聲器的製作方法
2023-05-12 08:13:46
專利名稱：Scr消聲器的製作方法
技術領域：
本發明涉及SCR消聲器，其帶有用來選擇性地還原和清除廢氣中所含的氮氧化物(NOx)的SCR催化劑。
背景技術：
近年來，由於例如酸雨和光化煙霧等的環境汙染問題的存在，對於由例如柴油機的內燃機排出的廢氣中所含的顆粒物質(PM)和氮氧化物(NOx)而言，迫切需要將其清除。
因此，存在一種傳統的技術，在內燃機的排氣系統中，還原劑或例如尿素水的還原劑前體，通過還原劑等的供給噴嘴從具有選擇性還原作用的SCR(選擇性催化還原作用)催化劑的SCR消聲器的上遊經噴射被供給至廢氣，從而由SCR催化劑選擇性地還原和清除廢氣中所含的氮氧化物(NOx)。例如見日本專利申請公開2001-20724。
此外，由於低溫下SCR催化劑清除氮氧化物(NOx)的效率很低，所以存在一種技術，其中消聲器由熱絕緣體製成或被熱絕緣層覆蓋，從而保持SCR催化劑的熱量。
然而，採用這種傳統技術，SCR催化劑本身的熱量得到維持，但還原劑等的供給噴嘴和催化劑的排氣管上遊的熱量並未得到維持。
因此，存在一個問題，即，低溫下還原劑或例如尿素水的還原劑前體被冷卻為凝固在還原劑等的供給噴嘴中，不能被穩定地供給至廢氣，因此不能防止SCR催化劑清除氮氧化物(NOx)的效率降低。
此外，存在一個問題，即，在低溫下，即使與廢氣混合併接觸的還原劑或例如尿素水的還原劑前體也會被冷卻為在流入SCR催化劑中之前凝固在排氣管中，因此不能穩定地流入SCR催化劑，因而不能防止SCR催化劑清除氮氧化物(NOx)的效率降低。
此外，用傳統的技術，存在一個問題，即，由於受到由車輛、廢氣及類似物的振動的影響，還原劑等的供給噴嘴面臨破壞和變形的危險並且耐用性很低。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種SCR消聲器，能夠維持還原劑等的供給噴嘴和排氣管的熱量，從而即使在低溫下也能防止SCR催化劑清除氮氧化物(NOx)的效率降低，並提高還原劑等的供給噴嘴的耐用性。
用來解決上述問題的本發明是一種SCR消聲器，包括用於選擇性地還原和清除廢氣中所含的氮氧化物(NOx)的SCR催化劑；允許廢氣流入SCR催化劑的排氣管；以及將還原劑或還原劑前體供給至廢氣的還原劑等的供給噴嘴。該SCR消聲器的特徵在於，還原劑等的供給噴嘴具有套管結構。
此外，本發明的SCR消聲器的特徵在於，保溫材料設置在形成上述套管結構的內管和外管之間。
可選地，本發明的SCR消聲器的特徵在於，存在一個限定在形成上述套管結構的內管和外管之間的空間。
本發明的另一種方案是一種SCR消聲器，包括用於選擇性地還原和清除廢氣中所含的氮氧化物(NOx)的SCR催化劑；允許廢氣流入SCR催化劑的排氣管；以及將還原劑或還原劑前體供給至廢氣的還原劑等的供給噴嘴。該SCR消聲器的特徵在於，排氣管具有套管結構。
本發明的SCR消聲器的特徵在於，保溫材料設置在形成上述套管結構的內管和外管之間。
可選地，本發明的SCR消聲器的特徵在於，存在一個限定在形成上述套管結構的內管和外管之間的空間。
圖1是根據本發明實施例的SCR消聲器的基本示意圖。
具體實施例方式
下面將參考所附附圖對用來實施本發明的SCR消聲器的最佳方式進行描述。
圖1是根據本發明實施例的SCR消聲器的基本示意圖，它包括用來選擇性地還原和清除廢氣中所含的氮氧化物(NOx)的SCR催化劑1、允許廢氣流入SCR催化劑1的排氣管2、以及將還原劑或還原劑前體供給至廢氣的還原劑等的供給噴嘴3，該還原劑等的供給噴嘴3或排氣管2具有保溫套管結構。
圖1(a)顯示了一種SCR消聲器，帶有具有保溫套管結構的還原劑等的供給噴嘴3，圖1(b)顯示了一種SCR消聲器，帶有具有保溫套管結構的排氣管2。
在具有這種結構的SCR消聲器中，廢氣沿從上遊到下遊的方向穿過排氣管2並流入SCR催化劑1。
廢氣從例如柴油機的內燃機中排出並且包含未燃碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和例如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的氮氧化物(NOx)等的有毒物質。
這種廢氣在流入SCR催化劑1之前的時間期間，通過帶有還原劑或還原劑前體的還原劑等的供給噴嘴3而被供給。該還原劑或還原劑前體包括例如釋放還原劑的物質的還原劑前體，以及還原劑本身，並且可以是碳氫化合物、氰尿酸酯、氨水、碳酸銨、氨基甲酸銨、尿素及它們的化合物。此外，還原劑或還原劑前體可以是固體、液體和氣體中的任一種形式。
例如，還原劑等的供給噴嘴3可供給氨水本身作為還原劑，但在相對高的濃度下氨水氣味強烈並且毒性大。因此，低毒性的尿素水作為還原劑前體更適宜經噴射供給。在這種情況下，尿素水中的尿素與排氣管中的廢氣混合併接觸，並且經加熱或水解溶解釋放出氨水一一種還原劑。
當還原劑等的供給噴嘴3具有如圖1(a)所示的保溫套管結構時，即使在低溫下，還原劑或例如尿素水的還原劑前體也幾乎不在還原劑等的供給噴嘴中冷卻，因此幾乎不附著在還原劑等的供給噴嘴3中並且被穩定地供給至廢氣。
雖然圖1(a)顯示出還原劑等的供給噴嘴3的外側具有套管結構，但本發明並不僅限於此。還原劑等的供給噴嘴3的內側可具有套管結構。
此外，套管結構的內部，即，形成該套管結構的內管3a和外管3b之間，可存在一個空間，但從提高保溫能力的角度來講該空間最好裝滿保溫材料或類似的低熱傳導率材料。在圖中，保溫材料4設置在形成還原劑等的供給噴嘴3的套管結構的內管3a和外管3b之間。保溫材料4的材料等不僅限於特定的一種。
由於套管結構還加固了還原劑等的供給噴嘴3，所以還原劑等的供給噴嘴3的耐用性提高。
此後，廢氣進一步沿下遊方向流經排氣管，流入SCR催化劑1，在那裡廢氣中所含的氮氧化物(NOx)被吸收到SCR催化劑1中並被選擇性地還原和清除。其結果是，氮氧化物(NOx)轉化為對環境無害的氮和水。
而當排氣管2具有如圖1(b)所示的保溫套管結構時，廢氣的熱量很難釋放到排氣管外部，且熱量保持在排氣管內部。因此，即使在低溫下，經噴射供給至廢氣的還原劑或例如尿素水的還原劑前體在排氣管中也幾乎不被冷卻。其結果是，還原劑或例如尿素水的還原劑前體幾乎不在排氣管中沉澱，並與廢氣一起穩定地供給至SCR催化劑1。
在圖1(b)中，排氣管2內側具有保溫套管結構，其上遊側由凸緣固定，而在套管結構的下遊側上，排氣管內側逐漸向著下遊擴張從而使廢氣易於流入SCR催化劑1。然而，本發明並不僅限於此。例如排氣管2的外側可具有保溫套管結構，或者套管結構的下遊側不但可通過凸緣而且可通過焊接、螺釘或類似手段固定。可選地，排氣管內側可採用逐級擴張的結構。
此外，套管結構的內部，即，形成該套管結構的內管2a和外管2b之間，可存在一個空間，但從提高保溫能力的角度來講該空間最好裝滿保溫材料或類似的低熱傳導率材料。在圖中，存在一個限定在形成排氣管2的套管結構的內管2a和外管2b之間的空間。
該SCR(選擇性催化還原作用)催化劑1可由二氧化鈦(TiO2)、五氧化二釩(V2O5)、三氧化鎢(WO3)、三氧化鉬(MoO3)、二氧化矽(SiO2)、硫酸鹽、沸石等及其化合物中的任一種製成。此外，SCR催化劑1可被具有蜂窩結構的催化劑支架盛裝或支承。
工業實用性根據本發明，該SCR消聲器保持還原劑等的供給噴嘴和排氣管的熱量，從而即使在低溫下也可防止SCR催化劑清除氮氧化物(NOx)的效率降低，並提高還原劑等的供給噴嘴的耐用性。
權利要求
1.一種SCR消聲器，包括用於選擇性地還原和清除廢氣中所含的氮氧化物(NOX)的SCR催化劑；允許廢氣流入SCR催化劑的排氣管；以及將還原劑或還原劑前體供給至廢氣的還原劑等的供給噴嘴，其特徵在於，上述還原劑等的供給噴嘴具有套管結構。
2.根據權利要求1的SCR消聲器，其特徵在於，保溫材料設置在形成上述套管結構的內管和外管之間。
3.根據權利要求1的SCR消聲器，其特徵在於，存在一個限定在形成上述套管結構的內管和外管之間的空間。
4.一種SCR消聲器，包括用於選擇性地還原和清除廢氣中所含的氮氧化物(NOX)的SCR催化劑；允許廢氣流入SCR催化劑的排氣管；以及將還原劑或還原劑前體供給至廢氣的還原劑等的供給噴嘴，其特徵在於，排氣管具有套管結構。
5.根據權利要求4的SCR消聲器，其特徵在於，保溫材料設置在形成上述套管結構的內管和外管之間。
6.根據權利要求4的SCR消聲器，其特徵在於，存在一個限定在形成上述套管結構的內管和外管之間的空間。
全文摘要
一種SCR消聲器，保持還原劑等的供給噴嘴和排氣管的熱量，從而即使在低溫下也可防止SCR催化劑清除氮氧化物(NO
文檔編號B01D53/94GK1918370SQ20058000473
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月2日 優先權日2004年2月12日
發明者白井大輔, 平本均, 金谷勇, 上野弘樹 申請人:東京濾器株式會社, 日產柴油機車工業株式會社