專利名稱：等離子體反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體反應(yīng)器以及采用該等離子體反應(yīng)器來(lái)降低NOx的吸留催 化劑式裝置，更具體地，本發(fā)明涉及這樣一種等離子體反應(yīng)器，其用于在使用吸留催化劑的 已有NOx降低裝置中通過吸留催化劑進(jìn)行的NOx還原過程中供給高溫還原環(huán)境氣體，以有效 激活NOx的降低和去除，以及用于通過單獨(dú)的等離子體反應(yīng)器來(lái)供給高溫還原環(huán)境氣體，從 而發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中不被干擾，且在需要時(shí)作為等離子體重整反應(yīng)特征的即時(shí)反應(yīng)被用于快 速供給環(huán)境氣體，以及用于將供給到等離子體反應(yīng)器的液態(tài)燃料與氣體彼此有效混合，以 大大提高燃料的重整性能。
背景技術(shù)：
通常，物質(zhì)的狀態(tài)分為三種，也就是固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。當(dāng)向固體施加能量時(shí)，固體 變?yōu)橐后w，并且當(dāng)進(jìn)一步向液體施加能量時(shí)，液體變?yōu)闅怏w。當(dāng)向氣體施加更高的能量時(shí)， 產(chǎn)生第四種物質(zhì)狀態(tài)-等離子體，其包括具有電極性的電子和離子。實(shí)質(zhì)上，等離子體以空 氣中的發(fā)光、極光和離子層的形式可被觀察到。在日常生活中，人工產(chǎn)生的等離子體包含在 熒光燈、汞燈和氖燈中。當(dāng)具有高動(dòng)能的氣體在超高溫度下碰撞時(shí)，具有負(fù)電荷的電子從原子或分子中分 離，由此形成等離子體。等離子體意思是被分成具有負(fù)電荷的電子和具有正電荷的離子的 氣態(tài)。等離子體具有顯著提高的電荷電離度。等離子體通常包含大致等量的負(fù)電荷和正電 荷，使得電荷大致等密度地分布。因此，等離子體幾乎處于電中性狀態(tài)。等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體具有像電弧一樣的高 溫。由于離子能量低而電子能量高，因此低溫等離子體具有接近室溫的溫度。通過加電的 方法例如施加直流、超高頻和電子束產(chǎn)生等離子體，并采用磁場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行保持。等離子體產(chǎn)生技術(shù)和等離子體的實(shí)際應(yīng)用根據(jù)產(chǎn)生等離子體的壓力狀態(tài)而大大 不同。由于等離子體在低壓真空狀態(tài)下穩(wěn)定產(chǎn)生，因此以這種方式產(chǎn)生的等離子體被用于 半導(dǎo)體裝置制造過程和新材料合成過程中的化學(xué)反應(yīng)、沉積和侵蝕。在大氣壓力狀態(tài)下產(chǎn) 生的等離子體被用于處理環(huán)境中的有害氣體或制造新的物質(zhì)。采用等離子體的等離子體反應(yīng)裝置需要具有快速引發(fā)反應(yīng)的可操作性、高耐用性 以及反應(yīng)效率。在等離子體反應(yīng)時(shí)，電極和爐子的形式和用于反應(yīng)的狀態(tài)(例如電壓和添 加劑)是等離子體反應(yīng)的關(guān)鍵因素。因此，需要提出一種與所需性能相對(duì)應(yīng)的所需構(gòu)造的 等離子體反應(yīng)裝置，并需要提出一種用于優(yōu)化反應(yīng)狀態(tài)的等離子體反應(yīng)方法。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種等離子體反應(yīng)器，其獨(dú)立供給高溫還原環(huán)境氣體、不干擾發(fā)動(dòng) 機(jī)的操作，以及在需要時(shí)通過作為等離子體重整反應(yīng)特性的即時(shí)反應(yīng)快速供給環(huán)境氣體， 本發(fā)明還提供了一種用于采用等離子體反應(yīng)器通過吸留催化劑降低NOx的裝置。本發(fā)明還提供了一種等離子體反應(yīng)器，其通過接收用于向發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料的存儲(chǔ) 裝置中的燃料而實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的簡(jiǎn)化，以及通過有效混合被供給到等離子體反應(yīng)器的液體燃料 和氣體而顯著提高燃料的重整性能，本發(fā)明還提供一種采用等離子體反應(yīng)器通過吸留催化 劑降低NOx的裝置。有益效果如上所述，等離子體反應(yīng)器在使用吸留催化劑的已有NO5Ji低裝置中通過吸留催 化劑進(jìn)行的NOx還原過程中供給高溫還原環(huán)境氣體，以有效激活NOx的降低和去除。在該等離子體反應(yīng)器中，通過單獨(dú)的等離子體反應(yīng)器來(lái)供給高溫還原環(huán)境氣體， 從而發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中不被干擾，且作為等離子體重整反應(yīng)特征的即時(shí)反應(yīng)在需要時(shí)被 用于快速供給氣氛氣體。此外，因?yàn)榈入x子體反應(yīng)器接收用于向發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料的存儲(chǔ)裝置中的燃料，可 以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的裝置。此外，該等離子體反應(yīng)器將供給到等離子體反應(yīng)器的液態(tài)燃料與氣體彼此有效混 合，從而大大提高燃料的重整性能。因而，上述效果實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，那就是有效去除污染物NOxW對(duì)環(huán)境有利。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的用于降低NOx的裝置的示意圖。圖2是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于降低NOx的裝置中的等離子體反應(yīng)器的剖視 圖。圖3是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的等離子體反應(yīng)器中流體流動(dòng)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照示出本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳盡和清楚的描述。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的用于降低NOx的裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施 方式的用于降低NOx的裝置中的等離子體反應(yīng)器的剖視圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的 等離子體反應(yīng)器中流體流動(dòng)的剖視圖。用于降低NOx的裝置使從使用存儲(chǔ)裝置中供給的烴類燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)中釋放的廢 氣移動(dòng)到吸留催化劑；將廢氣中的NOx吸收到吸留催化劑內(nèi)，隨后還原所去除的NOx。用于 降低NOx的裝置包括等離子體反應(yīng)器，其與廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)移動(dòng)到吸留催化劑所經(jīng)過的通路 相連并通過等離子體反應(yīng)將從存儲(chǔ)裝置部分供給的烴類燃料重整成為來(lái)自等離子體反應(yīng) 器的高溫還原環(huán)境氣體。用于降低NOx的裝置包括主體、電極、以及液態(tài)燃料噴射單元。主體包括爐子和基 底。爐子包括排料開口和中空部分。排料開口形成在爐子的一側(cè)。中空部分包括在構(gòu)成爐子厚度的壁框架上形成的吸熱通路，該吸熱通路使從氣體流入開口流入的氣體移動(dòng)并吸 熱。基底構(gòu)成爐子的底部并包括混合室?；旌鲜彝ㄟ^在爐子上形成的流入孔可操作地與吸 熱通路和爐子的內(nèi)部相連。電極與爐子的內(nèi)壁間隔開，固定在基底上并在爐子中突出，以形 成用于在爐子中進(jìn)行等離子體反應(yīng)的放電電壓。電極包括可操作地與混合室相連的吸熱 室。液態(tài)燃料流入吸熱室內(nèi)。液態(tài)燃料噴射單元固定在主體上并將液態(tài)燃料供給到電極的 吸熱室內(nèi)。將參照優(yōu)選實(shí)施方式更清楚地描述具有上述特征的用于降低NOx的裝置。將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的用于降低NOx的裝置。如圖1到3所示，根據(jù)本發(fā)明的用于降低NOx的裝置200使從發(fā)動(dòng)機(jī)220釋放的 廢氣移動(dòng)到吸留催化劑230并去除廢氣中的NOx，所述發(fā)動(dòng)機(jī)220采用從作為存儲(chǔ)烴類燃料 的存儲(chǔ)裝置的燃料箱210供給的烴類燃料。吸留催化劑230被稱為貧NOx收集(LNT)催化劑。當(dāng)所移動(dòng)的廢氣中的NOx得到 吸收時(shí)，吸留催化劑230還原所去除的NOx。由于吸留催化劑230的詳細(xì)組分和作用眾所周 知，因此不對(duì)其進(jìn)行描述。用于降低NOx的裝置200包括等離子體反應(yīng)器50。當(dāng)通過吸留催化劑230還原 NOx時(shí)，等離子體反應(yīng)器50噴射被供給到吸留催化劑230的高溫還原環(huán)境氣體。等離子體 反應(yīng)器50與燃料箱210相連。等離子體反應(yīng)器50作為將從燃料箱210部分供給到等離子 體反應(yīng)器50的烴類燃料通過等離子體反應(yīng)重整成為高溫還原環(huán)境氣體的重整裝置。在等離子體反應(yīng)器50中，排料開口 62可以向著吸留催化劑230安裝，使得通過等 離子體反應(yīng)重整的還原環(huán)境氣體從等離子體反應(yīng)器50中排出并被噴射到吸留催化劑230。 等離子體反應(yīng)器50的排料開口 62可以簡(jiǎn)單可操作地與供廢氣移動(dòng)經(jīng)過的移動(dòng)管240相 連，如圖所示。以下將描述用于從烴類燃料中產(chǎn)生高溫還原環(huán)境氣體的等離子體反應(yīng)器的特征 構(gòu)造。被用作根據(jù)本發(fā)明用于降低NOx的裝置200中的重整裝置的等離子體反應(yīng)器50 基本上包括主體60、電極70和液態(tài)燃料噴射單元。主體60包括爐子61和基底65。爐子61包括中空部分并大致為圓柱形。排料開口 62形成在爐子51的一側(cè)并在 等離子體反應(yīng)之后排出反應(yīng)物。氣體流入開口 63形成在爐子61上并使氣體可以流入爐子 61內(nèi)。吸熱通路64形成在構(gòu)成爐子61厚度的壁框架內(nèi)并使從氣體流入開口 63流入的氣 體可以沿圓周方向移動(dòng)并吸收熱量。吸熱通路64沿爐子61的圓周方向大致被形成為線圈 形。基底65構(gòu)成爐子61的底部。在基底65中形成預(yù)定容積的混合室67。混合室67 可操作地與形成在爐子61壁框架上的吸熱通路64相連并同時(shí)通過在爐子61上形成的流 入孔68可操作地與爐子61的內(nèi)部相連。優(yōu)選地，流入孔68可以被形成為與爐子61內(nèi)壁 的法向傾斜成預(yù)定角度，也就是處于旋渦結(jié)構(gòu)。爐子61和基底65可以一體形成或者可以單獨(dú)形成以相互連接。基底65需要包 括絕緣體(未示出)例如陶瓷以防止電流施加在下文進(jìn)行描述的電極70的下部與爐子61 之間。
電極70在爐子61中產(chǎn)生等離子體反應(yīng)所需的放電電壓。為此，電極70與爐子61 的內(nèi)壁間隔成預(yù)定距離并固定在基底65上以在爐子61中突出。電極大體上為圓錐形。吸 熱室75形成在電極中。吸熱室75可操作地與混合室67相連。從液態(tài)燃料噴射單元中供 給的液態(tài)燃料流入并暫時(shí)保留在吸熱室75中。液態(tài)燃料噴射單元與燃料箱210相連并將存儲(chǔ)在燃料箱210中的液態(tài)燃料供給到 電極70的吸熱室75內(nèi)。液態(tài)燃料噴射單元固定在主體60上。液態(tài)燃料噴射裝置80或噴 射器(未示出)可以被用作液態(tài)燃料噴射單元。液態(tài)燃料噴射裝置80通過從燃料箱210 供給的氣體與液態(tài)燃料一起形成的移動(dòng)力將液態(tài)燃料噴射到吸熱室75內(nèi)。噴射器(未示 出)直接將液態(tài)燃料噴射到電極70的吸熱室75內(nèi)。圖2和3表示被用作液態(tài)燃料噴射單元的液態(tài)燃料噴射裝置80。也就是說，液態(tài)燃料噴射裝置80包括可操作地與燃料箱210相連并供給液態(tài)燃料 的液態(tài)燃料供給管81以及獨(dú)立于液態(tài)燃料供給管81可操作地與外部氣體供給源相連并供 給氣體的氣體供給管82，由此使液態(tài)燃料和氣體可以同時(shí)流入。噴射液態(tài)燃料和氣體的一 側(cè)面向電極的吸熱室75。以下將描述根據(jù)本發(fā)明的用于降低NOx的裝置的操作實(shí)例。發(fā)動(dòng)機(jī)220操作過程中產(chǎn)生的廢氣通過移動(dòng)管240移動(dòng)到吸留催化劑230。移動(dòng) 管240可操作地與等離子體反應(yīng)器50的排料開口 62的側(cè)面相連，使得從等離子體反應(yīng)器 50中產(chǎn)生的高溫還原環(huán)境氣體移動(dòng)到吸留催化劑230并加速NOx在吸留催化劑230中的還 原作用。將詳細(xì)描述等離子體反應(yīng)器50的作用。等離子體反應(yīng)器50接收通過液態(tài)燃料噴 射裝置80從燃料箱210中供給的烴類燃料并同時(shí)使包含O2的氣體通過氣體流入開口 63流 入，所述O2作為被供給的液態(tài)燃料(烴類燃料)重整反應(yīng)時(shí)所需的氧化劑。當(dāng)溫度充分升 高并得到活化時(shí)，空氣通過吸熱通路64移動(dòng)到混合室67內(nèi)。當(dāng)通過液態(tài)燃料噴射裝置80 移動(dòng)到電極70的吸熱室75內(nèi)的液態(tài)燃料吸收吸熱室75中的熱量并得到氣化和活化時(shí)，液 態(tài)燃料移動(dòng)到混合室67內(nèi)以與混合室67中的空氣混合并隨后通過流入孔68流入爐子61 內(nèi)。根據(jù)以上所述，應(yīng)該指出在被供給的空氣和液態(tài)燃料在混合室67中充分混合之 后，它們流入爐子61內(nèi)。此外，由于直接從吸熱室75中噴射液態(tài)燃料并且防止液態(tài)燃料與 電極70的外表面直接接觸，因此防止出現(xiàn)液態(tài)燃料的受潮和焦化現(xiàn)象。此外，由于吸收吸 熱室75中熱量的液態(tài)燃料立即與混合室67中的空氣混合，因此基本上防止了液態(tài)燃料在 移動(dòng)過程中被液化。由于流入孔68和電極70的特征結(jié)構(gòu)，通過流入孔68供給到爐子內(nèi)的液態(tài)燃料和 空氣的混合燃料以與容積相比相對(duì)較高的效率進(jìn)行等離子體反應(yīng)。也就是說，根據(jù)本發(fā)明， 由于電極70具有圓錐形并且流入孔68被形成旋渦結(jié)構(gòu)，因此通過流入孔68流入爐子內(nèi)的 混合燃料沿電極70的圓周方向連續(xù)進(jìn)行等離子體反應(yīng)。在如上所述的等離子體反應(yīng)器50中，通過對(duì)首先供給的液態(tài)燃料和作為氧化劑 的空氣進(jìn)行重整而產(chǎn)生的還原環(huán)境氣體可以是烴(HC)、一氧化碳(CO)或氫氣(H2)。在供 給環(huán)境氣體的狀態(tài)下，將NOx還原為氮?dú)?N2)。此外，當(dāng)作為根據(jù)本發(fā)明的用于降低NOx的裝置的示意圖在圖1中示出的等離子體反應(yīng)器50采用參照本發(fā)明實(shí)施方式描述的等離子體反應(yīng)裝置50的構(gòu)造時(shí)，可以獲得與 本發(fā)明實(shí)施方式相同的效果。 盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施方式具體示出和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到在不脫離由以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍的前提下可以在 形式和細(xì)節(jié)上對(duì)其做出多種改變。
權(quán)利要求
一種等離子體反應(yīng)器，包括主體(60)，其包括中空爐子(61)和構(gòu)成爐子(61)底部的基底(65)，其中排料開口(62)形成在爐子(61)的一側(cè)，吸熱通路形成在具有爐子(61)厚度的壁框架內(nèi)并使從氣體流入開口(63)流入的氣體移動(dòng)并吸收熱量，以及形成在基底(65)內(nèi)的混合室(67)，其可操作地與吸熱通路(64)相連并同時(shí)通過在爐子(61)上形成的流入孔(68)與爐子(61)的內(nèi)部相連；電極(70)，其與爐子(61)的內(nèi)壁間隔開、固定在基底(65)上并在爐子(61)中突出，以產(chǎn)生爐子(61)內(nèi)等離子體反應(yīng)所需的放電電壓，其中在電極(70)內(nèi)形成可操作地與混合室(67)相連的吸熱室(75)，并使液態(tài)燃料流入吸熱室(75)內(nèi)；以及固定在主體(60)上并向電極(70)的吸熱室(75)供給液態(tài)燃料的液態(tài)燃料噴射單元。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述電極(70)為圓錐形，并且流 入孔(68)被形成為與爐子(61)的內(nèi)壁的法向傾斜成預(yù)定角度，使得通過混合室(67)中的 氣體和液態(tài)燃料混合物得到的混合燃料沿電極(70)的外圓周表面形成旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，以流入 爐子(61)內(nèi)并前進(jìn)。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述液態(tài)燃料噴射單元是通過 被供給的氣體與液態(tài)燃料一起產(chǎn)生的移動(dòng)力將液態(tài)燃料噴入吸熱室(75)內(nèi)的液態(tài)燃料噴 射裝置(80)。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述液態(tài)燃料噴射單元是直接 將液態(tài)燃料噴入電極(70)的吸熱室(75)內(nèi)的噴射器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用離子體反應(yīng)器的NOX去除裝置以去除柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的污染物NOX，該裝置在使用吸留催化劑的已有裝置中通過吸留催化劑進(jìn)行的NOX還原過程中供給高溫還原環(huán)境氣體，以有效激活NOX的還原和去除，通過單獨(dú)的等離子體反應(yīng)器來(lái)供給高溫還源環(huán)境氣體，從而發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中不被干擾，且作為等離子體重整反應(yīng)特征的即時(shí)反應(yīng)在需要時(shí)被用于快速供給氣氛氣體，以及用于將供給到等離子體反應(yīng)器的液態(tài)燃料與氣體彼此有效混合，以大大提高燃料的重整性能。
文檔編號(hào)B01J19/08GK101972621SQ20101028499
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者宋永焄, 李大勛, 李載玉, 車旻錫, 金冠泰, 金釋俊 申請(qǐng)人:韓國(guó)機(jī)械研究院