專利名稱：固體scr系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)對固體scr還原劑加熱的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固體SCR系統(tǒng)以及一種對固體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)對固體SCR還原劑加熱的加熱方法，該固體SCR系統(tǒng)使用通過排氣管道排放的廢熱量。
背景技術：
通常而言，從發(fā)動機的排氣歧管排放的廢氣被引導到設置的催化轉化器并進行凈化，隨后穿過消聲器以降低噪聲，最后通過排氣管道而被排放到大氣中。催化轉化器對廢氣之內諸如NOx的污染物進行處理。選擇性催化還原(SCR)裝置作為其中一種催化轉化器，對廢氣之內的NOx進行凈化，并且尿素、氨、一氧化碳和碳氫化合物(HC)等用作還原劑。當還原劑供應到廢氣時，廢氣之內的氮氧化物通過與還原劑的氧化還原反應而脫氧為氮。作為一種廢氣后處理設備的SCR無論車輛驅動條件如何都可以除去氮氧化物，并且尿素SCR通過將尿素投放到廢氣內從而可以將廢氣之內的二氧化氮和一氧化氮還原為氮氣。圖5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存儲在容器10之內。當泵34和換熱器32操作時，換熱媒介30將熱量應用到固態(tài)還原劑20，以便轉化為氣態(tài)還原劑80。然后，受控于控制氣門60的氣態(tài)還原劑80經(jīng)由供應管道70而被供應到設置在SCR催化器90前方的排氣管道94。此時，容器10之內的溫度和壓力信號從壓力/溫度信號發(fā)射器40傳輸?shù)娇刂破?0。然而，常規(guī)固體SCR系統(tǒng)結構復雜，并且整個系統(tǒng)的成本相對較高，從而在實際中無法廣泛使用。公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的各個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)可以使用通過排氣管道排放的廢熱量。另外，本發(fā)明的各個方面可以提供一種固體SCR系統(tǒng)，其可以提升車輛能量效率并且以相對較低的成本降低車輛重量。固體SCR系統(tǒng)包括固態(tài)還原劑；容器，所述容器存儲所述固態(tài)還原劑；排氣管道，所述排氣管道供應由所述固態(tài)還原劑轉化的氣態(tài)還原劑；以及SCR催化劑，所述SCR催化劑設置在所述排氣管道上，根據(jù)本發(fā)明的各個方面的固體SCR系統(tǒng)可以包括排熱回收設備，所述排熱回收設備設置在所述排氣管道上，并且從通過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備，并且將所回收的熱量供應到所述固態(tài)還原劑。所述固體SCR系統(tǒng)可以進一步包括流量控制氣門，所述流量控制氣門設置在所述排氣管道內，用于將廢氣選擇性地供應到所述排熱回收設備。所述排熱回收設備可以包括隔絕構件，所述隔絕構件設置在所述排熱回收設備的圓周上，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備，所述蓄熱設備存儲所回收的熱量。一種利用固體SCR系統(tǒng)對固體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備，所述容器存儲固態(tài)還原劑，所述排熱回收設備通過熱交換而從通過所述排氣管道排放的廢氣中回收廢熱量，根據(jù)本發(fā)明的各個方面的所述加熱方法可以包括(a)將所述容器內的溫度和壓力與預定值進行比較；(b)當在步驟(a)中所述容器內的溫度和壓力低于所述預定值時，將所述排熱回收設備的溫度與所述容器內的溫度進行比較；(C)當在步驟(b)中所述排熱回收設備的溫度高于所述容器之內的溫度時，通過與所述排熱回收設備中的廢氣進行熱交換而從所述廢氣中回收廢熱量；并且(d)通過所回收的熱量對所述固態(tài)還原劑進行加熱。所述加熱方法可以進一步包括當在步驟(a)中所述容器內的溫度和壓力高于所述預定值時，停止與所述廢氣進行熱交換。所述加熱方法可以進一步包括當在步驟(b)中所述排熱回收設備的溫度低于所述容器內的溫度時，停止與所述廢氣進行熱交換。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，一種固體SCR系統(tǒng)以及一種利用固體SCR系統(tǒng)對固體SCR還原劑加熱的加熱方法，該固體SCR系統(tǒng)可以使用通過排氣管道排放的廢熱量，而無需加熱器，從而可以提升車輛能量效率，并且可以以相對較低的成本降低車輛重量。通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實施方式
，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。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明的各個實施方案詳細地作出引用，這些實施方案的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施方案相結合進行描述，但是應當意識到，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方案。圖I為顯示根據(jù)本發(fā)明的各個實施方案的固體SCR系統(tǒng)的視圖。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明各個實施方案的固體SCR系統(tǒng)，SCR催化器90設置在排氣管道94上，固態(tài)還原劑20存儲在容器10中，并且通過對控制氣門60進行控制而將氣態(tài)還原劑80選擇性地供應到SCR催化器90前方的排氣管道94。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的固體SCR系統(tǒng)包括排熱回收設備100和換熱器130，排熱回收設備100設置在排氣管道94上并且從通過排氣管道94排放的廢氣92中回收廢熱量H，換熱器130設置在容器100和排熱回收設備100之間并且將廢熱量H供應到容器10。圖3A和3B為根據(jù)本發(fā)明的各個實施方案的排熱回收設備的橫截面圖。參考圖3A和3B，排熱回收設備100纏裹排氣管道94，并且在其中形成分隔件150來引導熱流。隔絕構件110設置在排熱回收設備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備100時廢氣的流動。當不需要回收廢氣92的廢熱量H時，如圖3B所示，流量控制氣門140開啟，使得廢氣92不會在排熱回收設備100之內流動，而是流出到大氣中。然而，當需要回收廢氣92的廢熱量H時，排氣管道94關閉，并且通過分隔件150引導廢氣92。然后，廢氣92在排熱回收設備100之內流動，并且將熱量供應到換熱器130，如圖3A所示。圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的各個實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可以設置在容器100和排熱回收設備100之間，并且將熱量直接供應到容器10。另外，包括蓄熱材料的蓄熱設備160可以用于存儲廢氣的廢熱量，并且可以在要求溫度快速升高時將該熱量供應到容器10。蓄熱材料和蓄熱設備對于本領域技術人員來說是顯而易見的，因此將略去具體描述。根據(jù)本發(fā)明的各個實施方案，排熱回收設備100可以整體地設置在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)明各個實施方案的利用固體SCR系統(tǒng)對固體SCR還原劑加熱的加熱方法。
圖2為根據(jù)本發(fā)明各個實施方案的用于固體SCR還原劑的加熱方法的流程圖。參考圖2，當車輛操作(起動)時，將容器之內的溫度T_tai■與預定容器溫度Tcontainer, set進行比較。另外，在步驟SlOO中將容器之內的壓力P。?！c預定容器壓力
^container, set
進行比較。通過溫度傳感器111和壓力傳感器115對容器10之內的溫度和壓力進行檢測，并且將所檢測到的值輸入到投放控制器單元(DCU) 120。另外，通過溫度傳感器112對廢氣92的溫度進行檢測。所檢測到的廢氣92的溫度可以用來估計可以回收多少程度的廢熱量。 通過考慮固態(tài)還原劑20汽化為氣態(tài)還原劑80來確定預定容器溫度T_tainOT,set和預定容器壓力
^container, set °如果在步驟SlOO中容器10之內的溫度和壓力高于預定值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之內的溫度和壓力不高于預定值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中將通過溫度傳感器113檢測到的排熱回收設備100的溫度
Texhaustheat recovery device in
與容器10之內的溫度T。?！M行比較，并且
如果排熱回收設備100的溫度
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高于容器10之內的溫度T
container, 則
在步驟S120中廢氣92的廢熱量H被回收并進行熱交換。因此，在無需加熱器的條件下對固態(tài)SCR還原劑20供應了熱量。另外，容器10之內的溫度和壓力可以維持在預定值Tcontainer, set和Pcontainerjset以上。對廢熱量的回收可以通過排熱回收設備100和流量控制氣門140來實施。在圖3A和圖3B中顯示了廢氣的廢熱量H的流動。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140關閉排氣管道94，從而使廢氣92流動到排熱回收設備100內。廢熱量H傳遞到排熱回收設備100之內的循環(huán)管道132，然后傳遞到循環(huán)管道132之內的傳熱流體，從而實現(xiàn)了從廢氣92中回收熱量。所回收的熱量可以直接供應到容器10，或者可以存儲在蓄熱設備160之內然后在需要時進行供應。如以上方法所述，通過廢氣的廢熱量而將容器10之內的固態(tài)還原劑20轉化為氣態(tài)還原劑80，然后通過對控制氣門60進行控制而將氣態(tài)還原劑80選擇性地供應到廢氣管道94，以便將NOx氧化為氮。為了方便解釋和精確限定所附權利要求，術語前等被用于參考附圖中所顯示的這些特征的位置來描述示例性實施方式的特征。前面對本發(fā)明具體示例性實施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案并進行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實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利要求書及其等價形式所限定。
權利要求
1.一種固體SCR系統(tǒng),包括 固態(tài)還原劑； 容器，所述容器存儲所述固態(tài)還原劑； 排氣管道，所述排氣管道供應由所述固態(tài)還原劑轉化的氣態(tài)還原劑； SCR催化劑，所述SCR催化劑 設置在所述排氣管道上； 排熱回收設備，所述排熱回收設備設置在所述排氣管道上，并且從通過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備，并且將所回收的熱量供應到所述固態(tài)還原劑。
2.根據(jù)權利要求I所述的固體SCR系統(tǒng)，其中所述固體SCR系統(tǒng)進一步包括流量控制氣門，所述流量控制氣門設置在所述排氣管道內，用于將廢氣選擇性地供應到所述排熱回收設備。
3.根據(jù)權利要求I所述的固體SCR系統(tǒng)，其中所述排熱回收設備包括 隔絕構件，所述隔絕構件設置在所述排熱回收設備的圓周周圍，用于隔絕熱量；以及 分隔件，所述分隔件用于引導所述排熱回收設備之內的廢氣。
4.根據(jù)權利要求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備，所述蓄熱設備存儲所回收的熱量。
6.一種利用固體SCR系統(tǒng)對固體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備，所述容器存儲固態(tài)還原劑，所述排熱回收設備通過熱交換而從通過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)將所述容器內的溫度和壓力與預定溫度和壓力值進行比較； b)當在步驟a)中所述容器之內的溫度和壓力低于所述預定值時，將所述排熱回收設備的溫度與所述容器內的溫度進行比較； c)當在步驟b)中所述排熱回收設備的溫度高于所述容器內的溫度時，通過與所述排熱回收設備中的廢氣進行熱交換而從所述廢氣中回收廢熱量；并且 d)通過所回收的熱量對所述固態(tài)還原劑進行加熱。
7.根據(jù)權利要求6所述的利用固體SCR系統(tǒng)對固體SCR還原劑加熱的加熱方法，其中所述加熱方法進一步包括 當在步驟a)中所述容器內的溫度和壓力高于所述預定值時，停止與所述廢氣進行熱交換。
8.根據(jù)權利要求6所述的利用固體SCR系統(tǒng)對固體SCR還原劑加熱的加熱方法，其中所述加熱方法進一步包括 當在步驟b)中所述排熱回收設備的溫度低于所述容器內的溫度時，停止與所述廢氣進行熱交換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體SCR系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)對固體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，所述容器存儲所述固態(tài)還原劑；排氣管道，所述排氣管道供應由所述固態(tài)還原劑轉化的氣態(tài)還原劑；以及SCR催化劑，所述SCR催化劑設置在所述排氣管道上；排熱回收設備，所述排熱回收設備設置在所述排氣管道上，并且從通過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備，并且將所回收的熱量供應到所述固態(tài)還原劑。
文檔編號F01N3/18GK102966417SQ20111042763
公開日2013年3月13日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年8月30日
發(fā)明者樸焌成 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社