CN108495980B - 废气净化装置和使用该废气净化装置净化废气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废气净化装置和使用该废气净化装置净化废气的方法。根据一个特定实施例，所述废气净化装置包括：柴油氧化催化剂(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)单元，用于将经气体入口部分输入的废气中包含的氧化氮(NOx)转化为二氧化氮(NO2)；复合柴油颗粒物过滤器(Diesel Particulate Filter,DPF)单元，通过流入管道连接到DOC单元的尾端，并用于去除由于输入从DOC单元排出的废气而产生的颗粒物和氧化氮等有害成分；以及循环管道，设置在流入管道里，将从DOC单元排出的废气输入到气体入口部分。

Description

废气净化装置和使用该废气净化装置净化废气的方法
技术领域
本发明涉及一种废气净化装置和使用该废气净化装置净化废气的方法。
背景技术
柴油机排放的柴油机废气含有碳氢化合物、氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)。已改进了作为用于处理这些柴油废气的装置，该装置包括柴油机颗粒物过滤器(DieselParticulate Filter,DPF)，其涉及在使用过滤器捕获柴油机废气中的颗粒物之后，利用外部热源(燃烧器、电加热器等)和选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)将堆放在过滤器上的颗粒物主动再生(active regeneration)，其中该SCR通过催化剂促进还原剂(尿素)和NOx之间的反应，以除去DPF尾部的NOx。
图1示出了常规的废气净化装置。参照图1，废气净化装置100依次包括柴油氧化催化剂单元1、DPF单元2和SCR单元3。柴油氧化催化剂(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)沿着DPF向上，通过氧化，即通过除去烃和将NOx中的一氧化氮(NO)转化为二氧化氮(NO2)，而除去PM。还开发了一种在没有外部热源的情况下在DPF中执行PM的被动再生的方法。在此方法中，为了将NO转化为二氧化氮(NO2)，通常使用昂贵的贵金属催化剂如铂(Pt)和钯(Pd)，并且为了提高转化率，必须使用大量的贵金属催化剂。此外，为了顺利地氧化PM，由于必须增加NOx整体中的NO2比例，就需要包括用于减少所使用的贵金属催化剂的量和用于增加NO2转化率的装置。
此外，SCR催化剂安装在DPF的尾部，基于金属氧化物的催化剂和基于V2O5-WO3/TiO2的催化剂在500℃或更高的温度下NOx脱除活性低，耐热稳定性非常低。因此，在DPF的被动再生中，催化剂随着时间的推移遭到破坏且不可逆。特别地，由DOC-DPF-SCR单元操作过程组成的***，其过程复杂、背压高，导致发动机效率降低，因此很难执行作业控制并稳定地操作整个***。
与本发明有关的现有技术已在韩国未经审查的专利申请公布第2016-0032504(公开日为2016年3月24；发明名称为：用于处理船用柴油机排放的废气的装置)中公开。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种在其运行过程中具有优异的能效且经济可行的废气净化装置。
本发明的另一个目的是提供一种高效处理柴油机废气中污染物的废气净化装置。
本发明的另一个目的是提供一种使复合DPF被动再生的废气净化装置。
本发明的另一个目的是提供一种能够减少柴油净化器中使用的催化剂的量的废气净化装置。
本发明的另一个目的是提供一种紧凑的、体积更小的废气净化装置。
本发明的另一个目的是提供一种利用废气净化装置净化废气的方法。
技术方案
本发明的一个方面涉及一种废气净化装置。在一个示例性实施例中，废气净化装置包括DOC单元，该DOC单元用于将经气体入口输入的废气中包含的NOx转化为NO2；复合DPF单元，其通过输入管道连接到DOC单元的尾端，并去除由于输入从DOC单元排出的废气而产生的PM和NOx等有害成分；以及循环管道，其设置在输入管道上、并用于将从DOC单元排出的废气输入到气体入口。
在一个示例性实施例中，复合DPF单元可包含碳化硅(SiC)、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、钛酸铝(Al2TiO5)和针状莫来石(Al2SiO5)中的一种或多种载体。
在一个示例性实施例中，复合DPF单元可进一步包含选择性催化还原(SCR)层。
在一个示例性实施例中，SCR层可以通过在含有二氧化钛-氧化锆化合物的载体中负载持活性成分和促进剂来制备，所述活性成分可以包括稀土元素-钒酸盐化合物，所述促进剂可以包括过渡金属氧化物。
在一个示例性实施例中，载体可以包含二氧化钛和氧化锆，且其摩尔比约为1:0.8至约1:1.5。
在一个示例性实施例中，相对于SCR层的总重量，可以包含重量占比约80％至约90％的载体、重量占比约1％至约13％的活性成分和重量占比约1％至约15％的促进剂。
在一个示例性实施例中，复合DPF单元可以不包括热源，并且可以通过输入废气中的NO2去除有害成分。
在一个示例性实施例中，输入到复合DPF单元中的废气的NO2转化率可以为约0.2或更多，如以下方程式1所示：
[公式1]
NO2转化率＝NO2质量/废气中的NOx质量
在一个示例性实施例中，在输入管道处，还可以进一步设置用于测量输入管道中的废气的NOx浓度的浓度测量单元，并且可以将浓度测量单元测量的NOx浓度的信息传送到控制单元，控制单元与浓度测量单元电连接，且当根据所测得的NOx浓度推导出的废气NO2的转化率小于约0.2时，控制单元可设置在循环管道上，并用于控制电连接其上循环阀，从而将废气输入到气体入口。
在一个示例性实施例中，在DOC单元中，可以在多孔氧化铝载体上负载约3g/ft3至约7g/ft3的铂。
本发明的另一个方面涉及一种使用废气净化装置净化废气的方法。在一个示例性实施例中，净化废气的方法包括：通过将废气经气体入口输入到DOC单元中而将废气中的NOx转化为NO2；通过将废气经输入管道输入到复合DPF单元中，去除废气中的PM和NOx等有害成分，其中从DOC单元排出的废气通过输入管道上设置的循环管道输入到气体入口。
在一个示例性实施例中，复合DPF单元可以不包括热源，并且可以用于通过输入的废气去除有害成分。
在一个示例性实施例中，输入到复合DPF单元的废气的NO2转化率可以约为0.2或更多，如以下方程2所示：
[公式1]
NO2转化率＝NO2质量/废气中的NOx质量
在一个示例性实施例中，在输入管道处，还可以进一步设置用于测量废气的NOx浓度的浓度测量单元，并且可以将浓度测量单元测量的NOx浓度的信息传送到控制单元，控制单元与浓度测量单元电连接，且当根据所测得的NOx浓度推导出的废气NO2的转化率小于约0.2时，控制单元可设置在循环管道上，并用于控制电连接其上循环阀，从而将废气输入到气体入口。
有利效果
由于集成了DPF单元和SCR单元并排除了加热器等热源这一传统DPF单元中的基本组成部分，本发明的废气净化装置通过被动再生(被动再生因包含了高浓度的NO2的废气而发生)去除了包括PM在内的有害成分，而在DPF中不存在热源引起的被动再生。因此，废气净化装置在其运行过程中能够产生优异的能效，经济可行，并且能够高效处理柴油机废气中的污染物，减少了柴油机净化器中使用的催化剂的量，并且可以制造得紧凑、体积小。
附图说明
图1示出了常规的废气净化装置。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的废气净化装置。
最佳实施方式
在本发明的说明中，如果确定对相关已知技术或配置的详细说明会不必要地造成本发明的主题变得模糊，则省略该详细说明。
此外，对下面将要说明的术语的定义是在考虑了它们在本发明实施例的功能来进行的，基于不同用户、操作者意图或习惯会有不同。因此，这些定义应当基于整个说明书的内容。
废气净化装置
本发明的一个方面涉及一种废气净化装置。图2示出了根据本发明的示例性实施例的废气净化装置。参考图2，废气净化装置200包括DOC单元110，其用于将经气体入口10输入的废气中包含的NOx转化为NO2；复合DPF单元120，其通过输入管道20连接到DOC单元110的尾端，并用于去除PM和NOx等有害成分，这些PM和NOx等有害成分基于从DOC单元110排出的废气的输入而造成；以及循环管道130，其设置在输入管道20处并用于将从DOC单元110排放的废气输入到气体入口10。
DOC单元
DOC单元110用于将废气中的NOx中的一氧化氮(NO)转化(或氧化)为NO2。在一个示例性实施例中，在DOC单元110中，可以在多孔氧化铝载体上负载约3g/ft3至约7g/ft3的铂。例如，DOC单元110可以形成为蜂窝形状，其中约4g/ft3至约6g/ft3的铂负载在厚度为约2纳米至约4纳米的多孔氧化铝(Al2O3)载体上。根据所负载的催化剂的量，在柴油发动机废气中通常包含的NOx中约10％的NO可以转化为NO2。在本发明中，DOC单元110可以最小化所负载的催化剂的量并提高NO2转化率，从而表现出明显降低成本的效果。
复合DPF单元
复合DPF单元120经输入管道20连接到DOC单元110的后端，并用于去除因从DOC单元110排出的废气的输入而造成的PM和NOx等有害成分。在一个示例性实施例中，在复合DPF单元中，通过去除复合DPF单元中的有害成分而净化的气体可以通过出口30排到外部。
在一个示例性实施例中，复合DPF单元120可包含碳化硅(SiC)、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、钛酸铝(Al2TiO5)和针状莫来石(Al2SiO5)中的一种或多种载体。当包含这种类型的载体时，复合DPF单元120可以具有优异的去除NOx和PM的效果。例如，复合DPF单元120可包括从碳化硅(SiC)、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、钛酸铝(Al2TiO5)和针状莫来石(Al2SiO5)中选出的至少一种作为载体，其蜂窝形状为孔径尺寸约10μm至约30μm。这里使用的“尺寸”定义为“最大长度”。
参照图1，复合DPF单元的上游还包含还原剂入口24，从而通过其输入还原剂。在一个示例性实施例中，将还原剂通过还原剂入口24输入到复合DPF单元120中，以与废气中的NOx发生反应，使得NOx转化为氮气和水气并除去。还原剂可以包括尿素。
在一个示例性实施例中，复合DPF单元120还可以包括SCR层。
在SCR层中，活性成分和促进剂可以负载在含有二氧化钛-氧化锆化合物的载体上，该活性成分可以包括稀土元素-钒酸盐化合物，并且该促进剂可以包括过渡金属氧化物。
当将二氧化钛-氧化锆化合物用作载体时，形成二元氧化物(Ti-O-Zr)结构，使得表面酸点增加，并且防止高温下二氧化钛从锐钛矿结构向金红石结构转变，因此，即使在高温下也能获得很好的催化活性。
在一个示例性实施例中，载体可以包含二氧化钛(TiO2)和二氧化锆(ZrO2)，且摩尔比约为1:0.8至约1:1.5。在该摩尔比范围内，SCR层可以具备优异的物理强度和热稳定性，并且可实现优异的去除NOx和PM等有害成分的效率。例如，二氧化钛和氧化锆的摩尔比可以约为1:1。
在一个示例性实施例中，基于SCR层的总重量，载体重量占比可以为约80wt％至约wt 90％。当载体在上述重量范围内时，容易负载活性成分，并且在高温下比表面积增加、反应性强、NOx转化率高。例如，载体重量占比可以为大约80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％或90wt％。
活性成分可提高催化剂活性，提高高温下从NOx到NO2转化的转化率。在一个示例性实施例中，活性成分可以包括钒酸盐或稀土元素-钒酸盐化合物。
在一个示例性实施例中，稀土元素-钒酸盐化合物可以包括一种或多种稀土元素，包括钪、钇和镧系元素(包括镧(La)到镥(Lu))。例如，作为稀土元素-钒酸盐化合物，可以选择钒酸铽(TbVO4)、钒酸铒(ErVO4)、钒酸铈(CeVO4)、钒酸镧(LaVO4)、钒酸钆(GdVO4)、钒酸镨(PrVo4)、钒酸钕(NdVO4)、钒酸钷(PMVO4)、钒酸钐(SMOV4)、钒酸铕(EuVO4)、钒酸镝(DyVO4)、钒酸钬(HOVO4)、钒酸铥(TMVO4)、钒酸镱(YBVO4)和钒酸镥(LuVO4)中的至少一种。当应用稀土元素-钒酸盐化合物时，在提高催化活性方面获得了优异的效率，从而可以在高温下提高从NOx到NO2的转化率。在一个示例性实施例中，作为稀土元素-钒酸盐化合物，可以包括从钒酸铈(CeVO4)和钒酸铽(TbVO4)中选择的至少一种化合物。
在一个示例性实施例中，基于SCR层的总重量，所包含活性成分可以在约1wt％至约13wt％之间。当所包含活性成分在上述范围内时，可以获得优异的SCR效率。例如，活性成分含量占比可以为约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％或13wt％。
在一个示例性实施例中，稀土元素-钒酸盐化合物可以包含钒酸盐和稀土元素，其重量比为1:1至约1:5。在此范围内，可以实现废气中NOx的高效去除。
可以包含该促进剂以改善物理强度(例如活性材料的耐久性)和SCR效率。在一个示例性实施例中，促进剂可以包括过渡金属氧化物。在一个示例性实施例中，作为过渡金属氧化物，可以包括氧化钼(MoO3)和氧化钨(WO3)中的至少一种。
在一个示例性实施例中，基于SCR层的总重量，促进剂含量占比可以在约1wt％至约15wt％的范围内。当促进剂含量占比在该范围内时，可以实现优异的SCR效率。例如，促进剂含量占比可以为大约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15wt％。
在一个示例性实施例中，输入到复合DPF单元120的废气可以具有约0.2或更大的NO2转化率，如以下公式1所示：
[公式1]
NO2转化率＝NO2质量/废气中的NOx质量
当转化率约为0.2或0.2以上时，复合DPF单元120在去除PM和NOx等有害成分方面具有优异的效率。例如，输入到复合DPF单元120的废气的转化率可以是大约0.5或更大。在另一个例子中，转化率可以是大约0.5到大约1。在另一个例子中，转化率可以是大约0.5到0.9。例如，转化率可以是大约0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85或0.9。
循环管道
在一个示例性实施例中，在根据本发明的示例性实施例的输入管道20处，设置了一个循环管道130，该循环管道用于经气体入口输入从DOC单元110排出的废气。参照图2，DOC单元110的尾部还可以进一步包括浓度测量单元120，其用于测量废气中NOx(例如NO和NO2)的浓度。
例如，根据浓度测量单元120测量的NOx浓度，可以根据公式1推导出NO2转化率。
参照图1，废气净化装置200还可包括控制单元140、浓度测量单元22、还原剂入口24和背压阀(未示出)，并控制他们；控制单元140与循环阀132电连接。例如，将浓度测量单元22测量的废气中的NOx浓度信息传送到控制单元140，使得循环阀132可以由控制单元140控制，并且可以控制流量。根据公式1的转化率(NO2/NOx)，可以通过控制循环管道130上设置的循环阀132，将DOC单元排出的废气输入到气体入口。
在一个示例性实施例中，在输入管道20上，进一步提供用于测量废气中NOx浓度的浓度测量单元22，将浓度测量单元22测量的NOx浓度信息发送到控制单元140。控制单元140与浓度测量单元22电连接。当根据测量的NOx浓度在控制单元140中推断出的废气NO2转化率小于约0.2时，控制单元140可以设置在输入管道20上，并且用于控制与控制单元140电连接的循环阀132，从而将废气输入到气体入口10。例如，当转化率小于0.5时，可将废气输入到气体入口10。当如上所述经气体入口输入废气时，可以增加从DOC单元排出的废气中的NO2含量，并且可以很容易地实现复合DPF单元中的被动再生。
由于集成了DPF单元和SCR单元并排除了加热器等热源这一传统DPF单元中的基本组成部分，本发明的废气净化装置可以使用废气中高浓度的氮氧化物进行氧化去除(或再生)，从而在复合DPF中不存在由热源引起的再生。因此，废气净化装置在运行过程中可以具有优异的能效和经济可行性，并且处理柴油废气中所含污染物的效率优异，减少了柴油机净化器中使用的催化剂的量，并且可以制造得紧凑、体积小。
利用废气净化装置净化废气的方法
本发明的另一个方面涉及使用废气净化装置净化废气的方法。在一个示例性实施例中，净化废气的方法包括：通过经气体入口将气体排放到DOC单元，将废气中的NOx转化为NO2；通过将废气经输入管道输入到复合DPF单元中，去除废气中的PM和NOx等有害成分，其中从DOC单元排出的废气通过输入管道上设置的循环管道输入到气体入口。
在一个示例性实施例中，复合DPF单元可以不包括热源，并且可以用于通过输入的废气去除有害成分。
在一个示例性实施例中，输入到复合DPF单元的废气的NO2转化率可以为约0.2或更高，如以下公式1所示：
[公式1]
NO2转化率＝NO2质量/废气中的NOx质量
当转化率为0.2或0.2以上时，在复合DPF装置中在去除PM和NOx等有害组分方面可获得优异效率。例如，输入到复合DPF单元的废气的转化率可以是大约0.5或更多。在另一个例子中，转化率可以是大约0.5到大约1。在另一个例子中，转化率可以是大约0.5到0.9。例如，转化率可以是大约0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、或0.9。
在一个示例性实施例中，在输入管道处，还可以设置用于测量废气中NOx浓度的浓度测量单元，可以将浓度测量单元测量的NOx浓度的信息发送给与浓度测量单元电连接的控制单元。当根据测得的NOx浓度导出的废气NO2转化率小于0.2时，控制单元可设置在循环管道上并用于控制电连接其上的循环阀，使得废气被输入到气体入口。
具体实施方式
在下文中，参照本发明的示例性实例，将进一步详述本发明的配置和操作。然而，这些示例仅作为优选示例提供，并且应当理解，本发明不以任何方式限于以下示例。
在下文中，参照本发明的示例性实例，将进一步详述本发明的配置和操作。然而，这些示例仅作为优选示例提供，并且应当理解，本发明不以任何方式限于以下示例。
制备实例1
通过采用二氧化钛(TiO2)作为SCR层的载体，制备了蜂窝状载体。
制备实例2
采用与制备实例1中所述相同的方法制备载体，不同的是二氧化钛(TiO2)和二氧化锆(ZrO2)以1:0.1的摩尔比应用。
制备实例3
采用与制备实例1中所述相同的方法制备载体，不同的是二氧化钛(TiO2)和二氧化锆(ZrO2)以1:0.5的摩尔比应用。
制备实例4
采用与制备实例1中所述相同的方法制备载体，不同的是二氧化钛(TiO2)和二氧化锆(ZrO2)以1:1的摩尔比应用。
制备实例5
采用与制备实例1中所述相同的方法制备载体，不同的是只采用了二氧化锆(ZrO2)。
表1示出根据制备实例1至5制备载体的比表面积(m2/g)，其用BET法测定得到。
[表1]
分类 比表面积(m<sup>2</sup>/g@400℃)
制备实例1 83
制备实例2 152
制备实例3 182
制备实例4 234
制备实例5 196
参照表1，可以看出，含有二氧化钛(TiO2)和氧化锆(ZrO2)的摩尔比为1:1的载体具有最大的比表面积。
实例及比较实例
SCR制备：本发明的复合DPF单元中所包含的用于制备SCR的成分如下：
(a)载体：采用制备实例4制造的载体。
(b)活性物质：(b1)使用钒酸铈(CeVO4；含铈:钒酸盐的重量比＝2.5:1)；(b2)使用钒酸铽(TbVO4；含铽：钒酸盐的重量比＝2.5:1)。
(c)促进剂：(c1)使用氧化钨(WO3)；(c2)使用氧化钼(MoO3)。
实例1
制备SCR的过程为：通过浸渍方式在表1所示载体的内含物上逐步负载活性物质和促进剂，在100℃下干燥所得载体，在500℃下使载体塑化2到3小时。
实例2到12
SCR是按照与实例1中所述相同的方法制备的，不同的是，根据表2所示的成分和内容应用载体、活性物质和促进剂。
对比实例1到5
SCR是按照与实例1中所述相同的方法制备的，不同的是，根据表2所示的成分和内容应用载体、活性物质和促进剂。
[表2]
Figure BDA0001742888870000121
催化活性试验：将根据实例1至12和比较例1至5制备的SCR中的一个的1克输入到固定床反应器中；利用模拟废气(1000ppm的NOx，500ppm的硫氧化物，5％的氧气，5％的水分，氨/NOx的摩尔比率＝1.2)，使用FT-IR装置，在空速为50000/hr的情况下，根据温度，比较NOx到NO2的转化率(模拟废气中的NO2质量/NOx质量)，结果如下表3所示。
此外，在湿度10％、620℃的水热处理24小时的条件下，利用实例1到12中的每一个的载体、活性成分和促进剂成分制备的SCR上执行催化活性测试，结果如下表3所示。
[表3]
Figure BDA0001742888870000131
参照表3，本发明的SCR成分中的活性成分和促进剂未在比较实例1到5中应用，与比较实例1到5相比，在根据本发明的实例1到12中可以看出，在高温500℃之下，催化活性未降低，NO2转化率很高。还可以看出，即使是在湿度10％和620℃的水热处理24小时的条件下，所制备的SCR催化剂仍有优异的催化活性。
实例13
如图2所示，在500kW柴油机的尾部安装了废气净化装置200。使用的是具有1080至1400ppm的NOx、9至24.5mg/Nm3的PM、和氨/NOx＝0.7至0.9的摩尔比的废气。通过在厚度为2至4mm的蜂窝状多孔氧化铝载体上负载5g/ft3的铂(Pt)，制备DOC单元110；通过在孔径为10μm至30μm的蜂窝状载体(钛酸铝)上形成具有制备实例4的组合物的SCR层，制备复合DPF单元120。
废气(1080到1400ppm的NOx、9至24.5mg/Nm3的PM、氨/NOx＝0.7到0.9的摩尔比)经气体入口10输入到DOC单元110，废气中的NOx转化为NO2，通过输入管道20将废气排出。
在此，将包含在DOC单元110的尾部的浓度测量单元22测量的废气中的NOx浓度信息传送到控制单元140，控制单元140与浓度测量单元22电连接。由于控制单元推导出的废气中NO2的转化率(废气中的NO2质量/NOx质量)测量结果为0.09，通过控制与控制单元140电连接的循环阀132，将DOC单元110排出的废气输入到气体入口10，然后通过将废气输入DOC单元110对废气进行处理。
之后，通过在浓度测量单元22测量DOC单元110排出的废气，控制单元140推导出的NO2转化率为0.2。通过输入管道20将废气输入复合DPF单元120，通过还原剂入口24将还原剂(尿素)输入到复合DPF单元120，以除去废气中的PM和NOx等有害成分，并经出口30排放净化后的废气。
实例14到21
废气通过与实例13中的描述相同的方法净化，不同的是，通过控制在循环线路130上设置的循环阀132，调节了NO2转化率，如表4所示。
比较实例6
废气通过与实例13中的描述相同的方法净化，不同的是使用了无循环管道130的废气净化装置将废气依次输入到DOC单元和复合DPF单元。
使用实例13至21和比较实例6的各个废气净化装置净化废气，测量废气的PM去除率(％)和NOx去除率(％)，下表4中示出了所获得的结果。
[表4]
Figure BDA0001742888870000151
参照表4，可以看出，与未应用循环管道的比较实例6相比，实例13至21在去除PM和PNx等有害成分方面显示出优异的效率，通过应用根据本发明的循环管道提高了NO2转化率。
本领域的普通技术人员可以理解，简单的改变或修改可以很容易地进行，且认为它们包含在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种废气净化装置，其包括：
柴油氧化催化剂(DOC)单元，其用于将经气体入口输入的废气中包含的氧化氮(NOx)转化为NO2；
复合柴油颗粒物过滤器(DPF)单元，其通过输入管道连接到所述DOC单元的尾端，并用于去除由于输入从所述DOC单元排出的废气而产生的有害成分，所述有害成分包括颗粒物(PM)和NOx；以及
循环管道，其用于将从所述DOC单元排出的废气输入到所述气体入口；
其中所述复合DPF单元还包含选择性催化还原(SCR)层；
其中所述SCR层通过在含有二氧化钛-氧化锆化合物的载体上负载活性成分和促进剂来制备，所述活性成分包括稀土元素-钒酸盐化合物，所述促进剂包括过渡金属氧化物；
其中所述SCR层包括占其总重量的80wt％至90wt％的所述载体、1wt％至13wt％的所述活性成分，和wt 1％至wt 15％的所述促进剂；
其中所述载体包含二氧化钛和氧化锆，且其摩尔比为1:0.8至1:1.5；
其中输入到所述复合DPF单元中的废气的NO2转化率为0.2或更多，所述NO2转化率由下述公式1定义：
[公式1]NO2转化率＝NO2质量/废气中的NOx质量；
其中所述废气净化装置还包括浓度测量单元，用于测量输入管道中的废气的NOx浓度；
其中将所述浓度测量单元测量的NOx浓度的信息传送到控制单元，所述控制单元与所述浓度测量单元电连接，并且
当根据所测得的NOx浓度推导出的废气NO2转化率小于0.2时，所述控制单元设置在循环管道处，并用于控制电连接其上循环阀，从而将废气输入到所述气体入口。
2.根据权利要求1所述的废气净化装置，其中所述复合DPF单元包括碳化硅(SiC)、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、钛酸铝(Al2TiO5)和针状莫来石(Al2SiO5)中的一种或多种载体。
3.根据权利要求1所述的废气净化装置，其中所述复合DPF单元不包括热源，并且通过输入废气中的NO2去除有害成分。
4.根据权利要求1所述的废气净化装置，其中所述DOC单元通过在多孔氧化铝载体上负载3g/ft3至7g/ft3的铂来制备。
5.一种废气净化方法，包括：
通过将废气经气体入口输入到柴油氧化催化剂(DOC)单元中而将废气中的氧化氮(NOx)转化为NO2；和
通过将废气经输入管道输入到复合柴油颗粒物过滤器(DPF)单元中，去除废气中的颗粒物(PM)和NOx有害成分，
其中从所述DOC单元排出的废气通过所述输入管道上设置的循环管道输入到所述气体入口；
其中所述复合DPF单元还包含选择性催化还原(SCR)层；
其中所述SCR层通过在含有二氧化钛-氧化锆化合物的载体上负载活性成分和促进剂来制备，所述活性成分包括稀土元素-钒酸盐化合物，所述促进剂包括过渡金属氧化物；
其中所述SCR层包括占其总重量的80wt％至90wt％的所述载体、1wt％至13wt％的所述活性成分，和wt 1％至wt 15％的所述促进剂；
其中所述载体包含二氧化钛和氧化锆，且其摩尔比为1:0.8至1:1.5；
其中输入到所述复合DPF单元中的废气的NO2转化率为0.2或更多，所述NO2转化率由下述公式1定义：
[公式1]NO2转化率＝NO2质量/废气中的NOx质量；
其中浓度测量单元用于测量输入管道中的废气的NOx浓度；
其中将所述浓度测量单元测量的NOx浓度的信息传送到控制单元，所述控制单元与所述浓度测量单元电连接，并且
当根据所测得的NOx浓度推导出的废气NO2转化率小于0.2时，所述控制单元设置在循环管道处，并用于控制电连接其上循环阀，从而将废气输入到所述气体入口。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述复合DPF单元不包括热源并且用于通过输入的废气去除有害成分。
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