CN110295986A - 一种柴油机尾气处理装置和方法 - Google Patents

一种柴油机尾气处理装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柴油尾气处理装置和方法,属于尾气处理技术领域。本发明提供的柴油机尾气处理装置,包括数据采集装置、控制核心、干法除硫装置和SCR反应器;干法除硫装置和SCR反应器之间依次设置有尿素箱、排气温度传感器和温度控制装置,尿素箱的出口与废气排放管道相连;排气温度传感器设置于废气排放管道中;温度控制装置的出气口与废气排放管道相连,温度控制装置的进气口连接有空气储存箱;SCR反应器内设置有SCR温度传感器;数据采集装置与排气温度传感器和SCR温度传感器通信连接;控制核心与温度控制装置和数据采集装置通信连接。本发明提供的装置解决了SCR催化剂中毒和柴油机尾气温度范围广的问题,装置简单且耗能低。

Description

一种柴油机尾气处理装置和方法
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域,具体涉及一种柴油尾气处理装置和方法。
背景技术
柴油机有着燃油经济性好、热效率高、可靠性高并且使用寿命长等优点,被广泛的应用到轮船、重型汽车、农用工具等各个领域。但是,柴油机的排放问题也给人类带来了很大的危害。柴油机的主要排放物有氮氧化物(NOx)和微粒,选择性催化还原(SCR)技术被认为是降低柴油机尾气中氮氧化物的有效策略。SCR技术主要是通过在柴油机尾气中通入尿素,使尿素在高温下经热水解生成氨气,氨气作为还原剂与氮氧化物在催化剂的作用下发生催化还原反应,将氮氧化物转化为无害的氮气与水。其中,SCR反应器的正常运行对柴油机的排放起到至关重要的作用。
但是,柴油机的排气温度范围过低,导致排气温度不能满足催化还原反应的条件。目前,常用的提高排气温度的方法为采用涡轮增压器后置和SCR反应器外部加热的方法。其中,涡轮增压器后置能够防止涡轮增压后排气温度降低,使得进入SCR反应器内的排气温度满足催化反应进行;但是由于涡轮增压器后置,使得涡轮增压器对进气的增压作用降低,降低了进气量,会大大降低柴油机的做功能力;SCR反应器外部加热的方法,使得SCR反应器温度上升,以保证催化还原反应的进行,但是尾气的温度高于SCR催化反应的温度或SCR反应器所能承受的温度时,外部加热法无法对SCR反应器内的高温尾气进行有效的降温,不能使得SCR反应器在高温度范围内进行工作。
此外,由于柴油机的燃油里含有较高的硫元素,使得柴油机尾气中SO2浓度超标,在进行催化还原反应过程中会使SCR催化剂中毒,影响柴油机尾气中氮氧化物的去除效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油机尾气处理装置和方法。采用本发明提供的柴油机尾气处理装置对柴油机尾气进行处理后,尾气中硫和氮氧化物含量低,有效解决了柴油机尾气中高硫含量引起SCR催化剂中毒,同时也有效解决了柴油机尾气温度范围广的问题,装置简单、耗能低且成本低。
本发明提供了一种柴油机尾气处理装置,包括数据采集装置11、控制核心12以及经废气排放管道连接的干法除硫装置2和SCR反应器10;
所述干法除硫装置2和所述SCR反应器10之间依次设置有尿素箱3、排气温度传感器9和温度控制装置5,其中,所述尿素箱3的出口与所述废气排放管道相连;所述排气温度传感器9设置于所述废气排放管道中;所述温度控制装置5的出气口与所述废气排放管道相连,所述温度控制装置5的进气口连接有空气储存箱7;
所述SCR反应器10内设置有SCR温度传感器13;
所述数据采集装置11分别与所述排气温度传感器9和所述SCR温度传感器13通信连接;
所述控制核心12分别与所述温度控制装置5和所述数据采集装置11通信连接。
优选的,所述温度控制装置5包括空气输送管道、温控套筒和电加热器,所述温控套筒设置在所述空气输送管道外侧,所述电加热器设置于所述于空气输送管道和所述温控套筒之间,所述电加热器固定在所述温控套筒上,所述电加热器与所述空气输送管道连接。
优选的,还包括电控阀4,所述电控阀4设置于温度控制装置5与所述废气排放管道之间的管道中,所述电控阀4与控制核心12通信连接。
优选的,还包括空气流量控制装置6,所述空气流量控制装置6设置于温度控制装置5和空气储存箱7之间的管道上,所述空气流量控制装置6与所述数据采集装置11通信连接。
优选的,还包括排气流量测控装置1,所述排气流量测控装置1经废气排气管道与干法除硫装置2的进气口相连;所述排气流量测控装置1与所述数据采集装置11通信连接。
优选的,还包括SO2浓度传感器8,所述SO2浓度传感器8设置于尿素箱3与排气温度传感器9之间的废气排气管道中,所述SO2浓度传感器8与数据采集装置11通信连接。
本发明提供了采用上述技术方案所述柴油机尾气处理装置处理柴油机尾气的方法,包括以下步骤:
将柴油机尾气通入干法除硫装置2中进行脱硫处理,得到第一气体;
将所述第一气体与尿素箱3中的尿素混合,得到第二气体;
利用空气储存箱7中的空气将所述第二气体的温度调整为预定的温度,在催化剂作用下于SCR反应器10中进行SCR催化反应后排放。
优选的,所述脱硫处理采用的试剂包括氧化铁或氧化钙。
优选的,所述催化剂包括金属氧化物催化剂、分子筛催化剂,天然矿石催化剂、V2O5-WO3/TiO2-SiO2/堇青石催化剂、Cu/SAPO-34/堇青石催化剂和Cu/SSZ-13/堇青石催化剂中的一种或几种。
优选的,所述SCR催化反应的温度为300~400℃。
本发明提供了一种柴油机尾气处理装置,包括数据采集装置11、控制核心12以及经废气排放管道连接的干法除硫装置2和SCR反应器10;所述干法除硫装置2和所述SCR反应器10之间依次设置有尿素箱3、排气温度传感器9和温度控制装置5,其中,所述尿素箱3的出口与所述废气排放管道相连;所述排气温度传感器9设置于所述废气排放管道中;所述温度控制装置5的出气口与所述废气排放管道相连,所述温度控制装置5的进气口连接有空气储存箱7;所述SCR反应器10内设置有SCR温度传感器13;所述数据采集装置11分别与所述排气温度传感器9和所述SCR温度传感器13通信连接;所述控制核心12分别与所述温度控制装置5和所述数据采集装置11通信连接。采用本发明提供的柴油机尾气处理装置对柴油机尾气进行处理后,尾气中硫和氮氧化物含量低,有效解决了柴油机尾气中高硫含量引起SCR催化剂中毒的问题,适用于处理温度范围宽的柴油机尾气,装置简单、耗能低且成本低。实施例测试结果表明,采用本发明提高的柴油机尾气处理装置处理柴油机尾气的脱硝效率高于95%,满足了SCR反应器的工作要求。
附图说明
图1为柴油机尾气处理装置的结构示意图;图中,1-排气流量测控装置,2-干法除硫装置,3-尿素箱,4-电控阀,5-温度控制装置,6-空气流量控制装置,7-空气储存箱,8-SO2浓度传感器,9-排气温度传感器,10-SCR反应器,11-数据采集装置,12-控制核心,13-SCR温度传感器。
具体实施方式
本发明提供了一种柴油机尾气处理装置,包括数据采集装置11、控制核心12以及经废气排放管道连接的干法除硫装置2和SCR反应器10;
所述干法除硫装置2和所述SCR反应器10之间依次设置有尿素箱3、排气温度传感器9和温度控制装置5,其中,所述尿素箱3的出口与所述废气排放管道相连;所述排气温度传感器9设置于所述废气排放管道中;所述温度控制装置5的出气口与所述废气排放管道相连,所述温度控制装置5的进气口连接有空气储存箱7;
所述SCR反应器10内设置有SCR温度传感器13;
所述数据采集装置11分别与所述排气温度传感器9和所述SCR温度传感器13通信连接;
所述控制核心12分别与所述温度控制装置5和所述数据采集装置11通信连接。
作为本发明的一个实施例,本发明提供的柴油机尾气处理装置,包括排气流量测控装置1,所述排气流量测控装置1经废气排气管道与柴油机相连。在本发明中,所述排气流量测控装置对柴油机尾气的流量进行实时检测。本发明对于所述柴油机的型号没有特殊限定。作为本发明的一个实施例,所述柴油机优选为船用柴油机,所述柴油机的型号优选为4102型。
本发明提供的柴油机尾气处理装置,包括干法除硫装置2,所述干法除硫装置2的进气口经废气排气管道与所述排气流量测控装置1的出气口相连。在本发明中,所述干法除硫装置2用于对柴油机尾气进行除硫处理(在本发明中,将柴油机尾气进行脱硫处理后所得气体称为第一气体),通过除硫处理,可以大大降低柴油机尾气中的硫含量,从而避免柴油机尾气中的硫含量过高引起后续SCR催化反应所用催化剂中毒的问题。
本发明提供的柴油机尾气处理装置包括尿素箱3,所述尿素箱3的出口与所述废气排放管道相连。在本发明中,所述尿素箱3的作用是储存尿素,在使用时,尿素被喷射到废气排气管道中分解为氨气,然后与从干法除硫装置2中出来的第一气体混合(在本发明中,将第一气体与氨气混合后所得气体称为第二气体)。本发明对于所述尿素的喷射方式没有特殊限定,采用本领域熟知的喷射方式即可。
作为本发明的一个实施例,本发明提供的柴油机尾气处理装置,包括SO2浓度传感器8,所述SO2浓度传感器8设置于尿素箱3和排气温度传感器9之间的废气排气管道中。在本发明中,所述SO2浓度传感器8对所述第二气体中SO2的浓度进行实时检测。
本发明提供的柴油机尾气处理装置包括排气温度传感器9,所述排气温度传感器9设置于所述废气排放管道中。在本发明中,所述排气温度传感器9对所述第二气体的温度进行实时检测。
本发明提供的柴油机尾气处理装置包括温度控制装置5和空气储存箱7,所述温度控制装置5的出气口与所述废气排放管道相连,所述温度控制装置5的进气口连接有空气储存箱7。作为本发明的一个实施例,所述温度控制装置5包括空气输送管道、温控套筒和电加热器,所述温控套筒设置在所述空气输送管道外侧,所述电加热器设置于所述于空气输送管道和所述温控套筒之间,所述电加热器固定在所述温控套筒上,所述电加热器与所述空气输送管道连接。作为本发明的一个实施例,所述空气储存箱7包括储气瓶、阀门和出气管。在本发明中,所述储气瓶7中储存有足量的空气,所述温度控制装置5对从所述空气储存箱7中输送出的空气进行加热或不加热,以保证加热后的空气与所述第二气体的混合气体的温度达到预定的温度,进而保证SCR催化反应的正常进行。
作为本发明的一个实施例,本发明提供的柴油机尾气处理装置包括电控阀4和空气流量控制装置6,所述电控阀4设置于温度控制装置5与所述废气排放管道之间的管道中,所述空气流量控制装置6设置于温度控制装置5和空气储存箱7之间的管道上。在本发明中,所述空气流量控制装置6用于实时检测所述空气储存箱7传输至所述废气排放管道中的空气的流量。在本发明中,所述电控阀4优选为电子电控阀,所述电控阀4用于控制进入所述废气排放管道中的空气的量。
本发明提供的柴油机尾气处理装置包括SCR反应器10和SCR温度传感器13,所述SCR反应器10内设置有SCR温度传感器13。在本发明中,所述SCR反应器10具体为NOx选择性催化还原装置,用于进行SCR催化反应,所述SCR温度传感器13用于实时检测SCR催化反应的温度。
本发明提供的柴油机尾气处理装置包括数据采集装置11和控制核心12,所述数据采集装置11与所述排气流量测控装置1、SO2浓度传感器8、排气温度传感器9、空气流量控制装置6和SCR温度传感器13通信连接;控制核心12与所述数据采集装置11、温度控制装置5和电控阀4通信连接。作为本发明的一个实施例,所述数据采集装置11包括数据采集卡和固定装置,所述固定装置用于固定所述数据采集卡,所述数据采集卡的作用是分别收集排气流量、SO2浓度、排气温度、空气流量、SCR催化反应温度的数据,控制核心12对所得数据进行计算分析,控制所述温度控制装置5和电控阀4的工作状态。
本发明提供了一种柴油机尾气处理的方法,包括以下步骤:
将柴油机尾气通入干法除硫装置2中进行脱硫处理,得到第一气体;
将所述第一气体与尿素箱3中的尿素混合,得到第二气体;
利用空气储存箱7中的空气将所述第二气体的温度调整为预定的温度,在催化剂作用下于SCR反应器10中进行SCR催化反应后排放。
本发明将柴油机尾气通入干法除硫装置2中进行脱硫处理,得到第一气体。在本发明中,所述柴油机尾气的成分优选为NOX、HC、CO、碳烟颗粒与CO2,其中,NOX包括体积分数约为90%的NO和体积分数约为5%的NO2。在本发明中,所述柴油机尾气的排放情况由所述排气流量测控装置1进行检测。本发明对于所述柴油机尾气的排放情况没有特殊限定,根据柴油机不同工况下做工快慢的不同导致柴油机尾气排气流量不同,每个工况下(即不同转速与负荷的搭配)都有稳定状态,柴油机尾气具有相应稳定的排气流量,一般决定柴油机尾气排气流量大小的参数是发动机排量,而发动机排量与发动机所有活塞形成的空间总和有关。优选的,所述柴油机尾气的质量流量为74964kg/h、密度为1.63kg/m3,NOX的排放浓度为587.3ppm;控制核心12对柴油机尾气数据进行计算分析,得到NOX的排放量优选为38kg/h。控制核心12根据NOX的排放量计算所需尿素的用量。作为本发明的一个实施例,所述柴油机尾气的排放情况为流量为74964kg/h、密度为1.63kg/m3、体积流量为46000m3/h,NOX的排放浓度为587.3ppm,控制核心12对柴油机尾气数据进行计算分析得到NOX的排放量为38kg/h,32.5wt%的尿素溶液的用量为111kg/h。
在本发明中,所述干法除硫处理装置2中优选包括载体和脱硫处理所用的试剂。在本发明中,所述脱硫处理所用的试剂优选包括氧化铁或氧化钙,更优选为氧化铁。在本发明中,所述载体优选包括堇青石,所述堇青石的结构优选为蜂窝状结构。在本发明中,所述脱硫处理的目的是减少所述第一气体中的硫含量,所述第一气体中的SO2浓度优选为当温度≤300℃时,SO2浓度小于30mg/m3,当温度大于300℃时,SO2浓度小于500mg/m3,当SO2浓度过高时,对干法除硫装置2中的脱硫处理所用的试剂进行更换,避免SO2浓度过高导致催化剂中毒。
得到第一气体后,本发明将所述第一气体与尿素箱3中的尿素混合,得到第二气体。在本发明中,所述尿素优选以尿素水溶液形式使用,本发明对于所述尿素水溶液的浓度没有特殊限定,采用本领是熟知的浓度即可,具体如32.5wt%。在本发明中,所述尿素溶液中的尿素与所述第一气体中的NOX的质量比优选为0.9~1.2:1,更优选为1.053:1。由于排气流量的不断变化并且氮氧化物的浓度也在时刻变化,尿素水溶液的用量与排气流量与氮氧化物浓度的计算关系为:
M=1.035×10-4AB/C(kg/h),
其中,M为尿素水溶液的喷入流量,单位为kg/h;A为柴油机尾气质量流量,单位为kg/h;B为柴油机尾气中NOX的浓度,单位为ppm;C为尿素水溶液的质量浓度,为32.5%。
在本发明中,所述尿素溶液进入废气排气管道中后优选先发生分解反应得到氨气,所得氨气与所述第一气体混合得到第二气体,在本发明中,所述氨气与柴油机尾气中的氮氧化物在催化剂作用下、在SCR反应器中发生SCR催化反应(即氧化还原反应)。
得到第二气体后,本发明利用空气储存箱7中的空气将所述第二气体的温度调整为预定的温度,在催化剂作用下于SCR反应器10中进行SCR催化反应后排放。在本发明中,所述催化剂优选包括金属氧化物、分子筛,天然矿石、V2O5-WO3/TiO2-SiO2/堇青石、Cu/SAPO-34/堇青石和Cu/SSZ-13/堇青石中的一种或几种,更优选包括金属氧化物、分子筛,天然矿石、V2O5-WO3/TiO2-SiO2/堇青石、Cu/SAPO-34/堇青石或Cu/SSZ-13/堇青石。在本发明中,所述预定的温度优选为200~500℃,将预定的温度设置在该范围内,便于很快的调整第二气体的温度,使其满足SCR反应器的催化反应温度。在本发明中,所述所述SCR催化反应的温度优选为300~400℃。在本发明中,当所述第二混合气体的温度低于所述SCR催化反应温度时,温度控制装置对所述空气储存箱输送出的空气进行加热,以保证所述第二混合气体的温度达到SCR催化反应的温度,SCR催化反应正常进行;当所述排气温度高于所述SCR催化反应温度,对所述空气储存箱输送出的空气进行较低温度的加热或不加热。在本发明中,所述空气储存箱中储存的空气的温度优选为300~400℃。
下面结合图1说明采用本发明提供的柴油机尾气处理装置对柴油机尾气进行处理的具体方法,包括以下步骤:首先将柴油机尾气输送至排气流量测控装置1中进行流量检测,并将所得柴油机尾气流量数据传输至数据采集装置11,控制核心对所得柴油机尾气流量数据进行计算分析,得到NOX排放量和所需尿素的量,将柴油机尾气通入干法除硫装置2中进行脱硫处理,得到第一气体;所述第一气体与尿素箱3中喷出的尿素溶液分解得到的氨气进行混合,得到第二气体;采用SO2浓度传感器8对所述第二气体中的SO2浓度进行检测,并将所得SO2浓度数据传输到数据采集装置11,控制器12对所得SO2浓度数据进行分析计算,当SO2浓度不满足SCR催化剂要求时,对干法除硫装置2中的试剂进行更换;当SO2浓度满足SCR催化剂要求时,采用排气温度传感器9对所述第二气体的温度进行检测,并将所得第二气体温度数据传输到数据采集装置11,控制器12对所得第二气体温度数据进行分析计算,调控电控阀4和控制装置5的工作状态,空气流量控制装置6对空气储存箱中7中传输出的空气流量进行检测,所得空气流量数据传输到数据采集装置11中,当所述第二气体温度低于预定的温度时,控制核心12控制温度控制装置5对空气储存箱7中输出的空气进行加热,当所述第二气体温度高于预定的温度时,控制核心12控制温度控制装置5不对空气进行加热,控制核心12通过对空气流量数据、温度数据进行计算分析,对电控阀4的工作状态进行控制,得到具有预定的温度的第二气体,将所述具有预定的温度的第二气体通入SCR反应器10中与催化剂进行SCR催化反应,采用SCR温度传感器13对SCR催化反应温度进行实时检测,并将所得SCR催化反应温度数据传输到数据采集装置11中,控制核心12对SCR催化反应温度进行计算分析,控制温度控制装置5的工作状态,最后,将SCR催化反应完成后所得的气体符合柴油机尾气排放标准,可以直接排放到大气环境中。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
4102型柴油机尾气中SO2浓度为3000mg/m3,通过排气流量测控装置1,检测到柴油机尾气的流量为74964kg/h、密度为1.63kg/m3、体积流量为46000m3/h,NOX的排放浓度为587.3ppm,控制核心12对柴油机尾气排放数据进行计算分析得到NOX的排放量38kg/h,浓度为32.5wt%的尿素水溶液的用量为111kg/h,将柴油机尾气通入干法除硫装置2中与氧化铁进行除硫处理,得到第二气体;尿素箱3中的32.5wt%尿素溶液以111kg/h的流量喷射到废气排放管道中后分解得到氨气,所述第一气体与氨气进行混合,得到第二气体;采用SO2浓度传感器8对所述第二气体中SO2浓度进行检测,将所得SO2浓度数据传输至数据采集装置11,控制器12通过对所得SO2浓度数据进行分析计算,当SO2浓度不满足SCR催化剂要求时,对干法除硫装置2中的试剂进行更换;当SO2浓度满足SCR催化剂要求时,采用排气温度传感器9对所述第二气体的温度进行检测,并将所得第二气体的温度数据传输至数据采集装置11,控制器12通过对所得第二气体的温度数据进行分析计算,调控调控电控阀4和控制装置5的工作状态,采用空气流量控制装置6对空气储存箱中7输送出的空气的流量进行检测,将所得空气流量数据传输到数据采集装置11中,当所述第二气体的温度低于SCR催化反应要求时,控制核心12通过控制控制温度控制装置5对混合气体进行加热,当所述第二气体的温度高于SCR催化反应要求时,控制核心控制温度控制装置5不对空气进行加热,控制核心12通过对空气流量数据、所述第二气体的温度和空气温度数据进行计算分析,对电控阀的工作状态进行控制,得到具有预定温度的第二气体,将所述具有预定温度的第二气体通入SCR反应器10中与催化剂进行SCR催化反应,采用SCR温度传感器13对SCR催化反应温度进行实时检测,将所得SCR催化反应温度传输到至数据采集装置11中,控制核心12通过对所得SCR催化反应温度进行计算分析,控制温度控制装置5的工作状态,将SCR催化反应完成后所得的气体符合柴油机尾气排放标准,可以直接排放到大气环境中。
柴油机尾气中SO2浓度为3000mg/m3,NOX的浓度为587.3ppm,经本发明提供的装置进行尾气处理后得到的气体中SO2的浓度为25mg/m3,NOX的浓度降低至29ppm,脱硝效率高于95%,满足了SCR反应器的工作要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柴油机尾气处理装置,其特征在于,包括数据采集装置(11)、控制核心(12)以及经废气排放管道连接的干法除硫装置(2)和SCR反应器(10);
所述干法除硫装置(2)和所述SCR反应器(10)之间依次设置有尿素箱(3)、排气温度传感器(9)和温度控制装置(5),其中,所述尿素箱(3)的出口与所述废气排放管道相连;所述排气温度传感器(9)设置于所述废气排放管道中;所述温度控制装置(5)的出气口与所述废气排放管道相连,所述温度控制装置(5)的进气口连接有空气储存箱(7);
所述SCR反应器(10)内设置有SCR温度传感器(13);
所述数据采集装置(11)与所述排气温度传感器(9)和所述SCR温度传感器(13)通信连接;
所述控制核心(12)分别与所述温度控制装置(5)和所述数据采集装置(11)通信连接。
2.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理装置,其特征在于,所述温度控制装置(5)包括空气输送管道、温控套筒和电加热器,所述温控套筒设置在所述空气输送管道外侧,所述电加热器设置于所述于空气输送管道和所述温控套筒之间,所述电加热器固定在所述温控套筒上,所述电加热器与所述空气输送管道连接。
3.根据权利要求1或2所述的柴油机尾气处理装置,其特征在于,还包括电控阀(4),所述电控阀(4)设置于温度控制装置(5)与所述废气排放管道之间的管道中,所述电控阀(4)与控制核心(12)通信连接。
4.根据权利要求1或2所述的柴油机尾气处理装置,其特征在于,还包括空气流量控制装置(6),所述空气流量控制装置(6)设置于温度控制装置(5)和空气储存箱(7)之间的管道上,所述空气流量控制装置(6)与所述数据采集装置(11)通信连接。
5.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理装置,其特征在于,还包括排气流量测控装置(1),所述排气流量测控装置(1)经废气排气管道与干法除硫装置(2)的进气口相连;所述排气流量测控装置(1)与所述数据采集装置(11)通信连接。
6.根据权利要求1所述的柴油机尾气处理装置,其特征在于,还包括SO2浓度传感器(8),所述SO2浓度传感器(8)设置于尿素箱(3)与排气温度传感器(9)之间的废气排气管道中,所述SO2浓度传感器(8)与数据采集装置(11)通信连接。
7.采用权利要求1~6任一项所述柴油机尾气处理装置处理柴油机尾气的方法,其特征在于,包括以下步骤:
将柴油机尾气通入干法除硫装置(2)中进行脱硫处理,得到第一气体;
将所述第一气体与尿素箱(3)中的尿素混合,得到第二气体;
利用空气储存箱(7)中的空气将所述第二气体的温度调整为预定的温度,在催化剂作用下于SCR反应器(10)中进行SCR催化反应后排放。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述脱硫处理采用的试剂包括氧化铁或氧化钙。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述催化剂包括金属氧化物催化剂、分子筛催化剂,天然矿石催化剂、V2O5-WO3/TiO2-SiO2/堇青石催化剂、Cu/SAPO-34/堇青石催化剂和Cu/SSZ-13/堇青石催化剂中的一种或几种。
10.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,所述SCR催化反应的温度为300~400℃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111589288A (zh) * 2020-07-10 2020-08-28 阳春新钢铁有限责任公司 一种用于烧结机烟气超低排放的脱硫脱硝消白装置及其工艺
CN112058086A (zh) * 2020-08-19 2020-12-11 哈尔滨工程大学 一种船用往复式脱硫脱硝的尾气处理装置

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03260313A (ja) * 1990-03-09 1991-11-20 Nippon Steel Corp 内燃機関の排ガス脱硝方法
EP0661422A1 (en) * 1993-12-27 1995-07-05 General Motors Corporation Air injection control for preheated catalysts
CN1227136A (zh) * 1998-02-22 1999-09-01 无锡市力达***有限责任公司 用于净化内燃机尾气和/或工业废气的催化剂及其制备
CN1748865A (zh) * 2005-08-25 2006-03-22 上海交通大学 氟掺杂金属氧化物催化剂的制备方法
CN101559325A (zh) * 2008-04-16 2009-10-21 福特全球技术公司 还原汽油发动机废气流中的排放物的催化剂***及其方法
US20100236224A1 (en) * 2009-03-20 2010-09-23 Basf Catalysts Llc Emissions Treatment System With Lean NOx Trap
CN103154451A (zh) * 2010-04-28 2013-06-12 特科根公司 用于减少内燃机排气中的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物的组件和方法
US20150110678A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-23 Safety Power Inc. Pre-heat system for Catalysts of the Selective Catalytic Reduction Device
CN104937228A (zh) * 2013-01-23 2015-09-23 奥迪股份公司 用于运行驱动装置的方法及相应的驱动装置
US20170074149A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-16 Caterpillar Inc. Thermal management system for aftertreatment system
CN106540529A (zh) * 2016-12-23 2017-03-29 大连海事大学 一种气体污染物一体化处理装置
CN106574536A (zh) * 2014-08-25 2017-04-19 托普索公司 用于净化工艺尾气或发动机废气的方法
US20170159526A1 (en) * 2014-06-25 2017-06-08 Baumot Ag Apparatus and method for producing ammonia for exhaust gas aftertreatment
EP3084157B1 (fr) * 2013-12-19 2018-03-14 Renault s.a.s Système d'échappement d'un moteur à combustion interne et procédé de traitement des gaz de combustion
CN207499943U (zh) * 2017-06-17 2018-06-15 中国石油化工股份有限公司 一种发动机废气净化装置
CN108425726A (zh) * 2018-03-28 2018-08-21 吉林大学 一种scr***加热装置及其控制方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03260313A (ja) * 1990-03-09 1991-11-20 Nippon Steel Corp 内燃機関の排ガス脱硝方法
EP0661422A1 (en) * 1993-12-27 1995-07-05 General Motors Corporation Air injection control for preheated catalysts
CN1227136A (zh) * 1998-02-22 1999-09-01 无锡市力达***有限责任公司 用于净化内燃机尾气和/或工业废气的催化剂及其制备
CN1748865A (zh) * 2005-08-25 2006-03-22 上海交通大学 氟掺杂金属氧化物催化剂的制备方法
CN101559325A (zh) * 2008-04-16 2009-10-21 福特全球技术公司 还原汽油发动机废气流中的排放物的催化剂***及其方法
US20100236224A1 (en) * 2009-03-20 2010-09-23 Basf Catalysts Llc Emissions Treatment System With Lean NOx Trap
CN103154451A (zh) * 2010-04-28 2013-06-12 特科根公司 用于减少内燃机排气中的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物的组件和方法
CN104937228A (zh) * 2013-01-23 2015-09-23 奥迪股份公司 用于运行驱动装置的方法及相应的驱动装置
US20150110678A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-23 Safety Power Inc. Pre-heat system for Catalysts of the Selective Catalytic Reduction Device
EP3084157B1 (fr) * 2013-12-19 2018-03-14 Renault s.a.s Système d'échappement d'un moteur à combustion interne et procédé de traitement des gaz de combustion
US20170159526A1 (en) * 2014-06-25 2017-06-08 Baumot Ag Apparatus and method for producing ammonia for exhaust gas aftertreatment
CN106574536A (zh) * 2014-08-25 2017-04-19 托普索公司 用于净化工艺尾气或发动机废气的方法
US20170074149A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-16 Caterpillar Inc. Thermal management system for aftertreatment system
CN106540529A (zh) * 2016-12-23 2017-03-29 大连海事大学 一种气体污染物一体化处理装置
CN207499943U (zh) * 2017-06-17 2018-06-15 中国石油化工股份有限公司 一种发动机废气净化装置
CN108425726A (zh) * 2018-03-28 2018-08-21 吉林大学 一种scr***加热装置及其控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111589288A (zh) * 2020-07-10 2020-08-28 阳春新钢铁有限责任公司 一种用于烧结机烟气超低排放的脱硫脱硝消白装置及其工艺
CN112058086A (zh) * 2020-08-19 2020-12-11 哈尔滨工程大学 一种船用往复式脱硫脱硝的尾气处理装置

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