JP2016186273A - Selective catalytic reduction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼル機関等の内燃機関から排気管を通じて排出される排気中に尿素水を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニアを生成し、そのアンモニアをSCR触媒に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物を窒素と水とに還元して無害化する選択触媒還元装置に関する。 The present invention injects urea water into exhaust discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine through an exhaust pipe, hydrolyzes urea water in the exhaust to generate ammonia, and stores the ammonia in an SCR catalyst. The present invention relates to a selective catalytic reduction device for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas to nitrogen and water to make them harmless.
ディーゼル機関等の内燃機関が搭載されている自動車においては、内燃機関から排気管を通じて大気中に排出される排気を浄化する排気浄化装置として、排気中に尿素水[CO(NH2)2+H2O]を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニア[NH3]を生成し、そのアンモニアをSCR触媒に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物(一酸化窒素[NO]と二酸化窒素[NO2])を窒素[N2]と水[H2O]とに還元して無害化する選択触媒還元(SCR)装置が採用されている(例えば、特許文献1を参照)。 In an automobile equipped with an internal combustion engine such as a diesel engine, urea water [CO (NH 2 ) 2 + H 2 is contained in the exhaust gas as an exhaust purification device that purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine into the atmosphere through an exhaust pipe. O] is injected and urea water is hydrolyzed in the exhaust gas to produce ammonia [NH 3 ]. The ammonia is stored in the SCR catalyst and nitrogen oxide (nitrogen monoxide [NO] is contained in the exhaust gas. ] And nitrogen dioxide [NO 2 ]) are reduced to nitrogen [N 2 ] and water [H 2 O], and a selective catalytic reduction (SCR) apparatus is employed (see, for example, Patent Document 1). ).
ところで、SCR触媒におけるアンモニアと窒素酸化物との反応式は2NH3+NO+NO2→2N2+3H2Oで表されることから、排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することにより、SCR触媒における脱硝効率を最大化することができるため、選択触媒還元装置においては、SCR触媒の排気上流側に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化触媒(DOC)を配置し、排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を調整している。 By the way, since the reaction formula of ammonia and nitrogen oxide in the SCR catalyst is expressed by 2NH 3 + NO + NO 2 → 2N 2 + 3H 2 O, the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide contained in the exhaust gas is expressed as a pair. Therefore, in the selective catalytic reduction device, an oxidation catalyst (DOC) that oxidizes nitrogen monoxide to nitrogen dioxide is disposed upstream of the SCR catalyst. It is arranged and the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide contained in the exhaust is adjusted.
しかしながら、運転過渡時(例えば、加速時や減速時)においては、排気流量や排気温度の変動により、排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができないため、SCR触媒における脱硝効率が低下するという課題がある。 However, at the time of operation transition (for example, at the time of acceleration or deceleration), the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide contained in the exhaust gas can be maintained one-to-one due to fluctuations in the exhaust gas flow rate or the exhaust gas temperature. Since it cannot do, there exists a subject that the denitration efficiency in an SCR catalyst falls.
そこで、本発明の目的は、運転過渡時においても排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができ、SCR触媒における脱硝効率の低下を抑制することが可能な選択触媒還元装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to maintain a one-to-one ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide contained in exhaust gas even during an operation transition, and suppress a decrease in denitration efficiency in the SCR catalyst. An object of the present invention is to provide a selective catalytic reduction device capable of achieving the above.
この目的を達成するために創案された本発明は、内燃機関から排気管を通じて排出される排気中に尿素水を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニアを生成し、そのアンモニアをSCR触媒に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物を窒素と水とに還元して無害化する選択触媒還元装置において、前記SCR触媒の排気上流側に並列配置されていると共に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化性能が相互に異なる複数の酸化触媒と、前記排気管の途中に設置されていると共に複数の前記酸化触媒の何れか一個を通じて排気を前記SCR触媒に至らせる複数の支管を有している多岐管と、複数の前記支管の各々における排気流量分配比を調整する複数の調整弁と、複数の前記調整弁の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御する制御部と、を備えている選択触媒還元装置である。 Invented to achieve this object, the present invention injects urea water into the exhaust gas discharged from the internal combustion engine through the exhaust pipe and hydrolyzes the urea water in the exhaust gas to produce ammonia. In a selective catalytic reduction device that absorbs nitrogen oxides contained in exhaust gas into nitrogen and water and detoxifies them while being stored in the SCR catalyst, it is arranged in parallel on the upstream side of the exhaust gas of the SCR catalyst and is oxidized A plurality of oxidation catalysts having different oxidation performances for oxidizing nitrogen into nitrogen dioxide, and a plurality of oxidation catalysts installed in the middle of the exhaust pipe and exhausted to the SCR catalyst through any one of the plurality of oxidation catalysts A manifold having a branch pipe, a plurality of adjusting valves for adjusting the exhaust flow rate distribution ratio in each of the plurality of branch pipes, and adjusting the opening of the plurality of adjusting valves to be included in the exhaust gas A control unit for controlling one-to-one ratio between nitrogen monoxide and nitrogen dioxide are a by which selective catalytic reduction device includes a.
本発明によれば、運転過渡時においても排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができ、SCR触媒における脱硝効率の低下を抑制することが可能な選択触媒還元装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to maintain a one-to-one ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide contained in the exhaust even during an operation transition, and it is possible to suppress a decrease in denitration efficiency in the SCR catalyst. A selective catalytic reduction apparatus can be provided.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に順って説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、本発明の好適な実施の形態に係る選択触媒還元装置100は、ディーゼル機関等の内燃機関101から排気管102を通じて大気中に排出される排気を浄化する排気浄化装置の一種であり、尿素水噴射制御装置(DCU)103により自動車の走行時等にSCR触媒104の排気上流側に設置されている尿素水噴射器105から排気中に尿素水を噴射すると共に排気中で尿素水を加水分解させてアンモニアを生成し、そのアンモニアをSCR触媒104に吸蔵させると共に排気中に含まれている窒素酸化物を窒素と水とに還元して無害化する装置である。
As shown in FIG. 1, a selective
他にも、選択触媒還元装置100は、尿素水が貯留されている尿素水貯留槽106と、尿素水配管107を通じて尿素水貯留槽106から尿素水噴射器105に尿素水を供給する尿素水供給ポンプ108を有している尿素水供給モジュール109と、を備えている。
In addition, the selective
また、SCR触媒104の入口における排気温度を検出する排気温度検出器110と、SCR触媒104の入口における窒素酸化物濃度を検出する前段窒素酸化物濃度検出器111と、がSCR触媒104の排気上流側に設置されており、SCR触媒104の出口における窒素酸化物濃度を検出する後段窒素酸化物濃度検出器112がSCR触媒104の排気下流側に設置されている。
Further, an exhaust
更に、尿素水貯留槽106における尿素水残量を検出する尿素水残量検出器113と、尿素水貯留槽106における尿素水温度を検出する尿素水温度検出器114と、尿素水貯留槽106における尿素水品質(例えば、尿素水濃度や異物混入有無)を検出する尿素水品質検出器115と、を有しているSCRセンサ116が尿素水貯留槽106に設置されている。
Further, the urea water remaining
尿素水配管107は、尿素水貯留槽106と尿素水供給ポンプ108の吸込口とを接続する吸込流路117と、尿素水供給ポンプ108の吐出口と尿素水噴射器105とを接続する供給流路118と、尿素水供給ポンプ108の吐出口と尿素水貯留槽106とを接続する回収流路119と、を有している。
The urea
尿素水供給モジュール109は、吸込流路117を通じて尿素水貯留槽106から尿素水を吸い込むと共に供給流路118を通じて尿素水噴射器105に尿素水を供給する尿素水供給ポンプ108と、尿素水供給ポンプ108における温度を検出する温度検出器120と、尿素水供給ポンプ108の吐出口における尿素水圧力を検出する尿素水圧力検出器121と、供給流路118を通じて尿素水噴射器105に尿素水を供給する流路と回収流路119を通じて尿素水貯留槽106に尿素水を回収する流路とを切り替える切替弁122と、を有している。
The urea
図1は簡略化して描いているが、尿素水貯留槽106と尿素水噴射器105と尿素水供給ポンプ108と尿素水配管107とで構成されている尿素水供給経路に沿って内燃機関冷却水を循環させる循環流路123が配策されており、尿素水供給経路に沿って内燃機関冷却水を流すか否かを切り替える解凍出力調整弁124が循環流路123に設置されている。
Although FIG. 1 is illustrated in a simplified manner, the internal combustion engine cooling water is disposed along a urea water supply path including a urea
なお、循環流路123は、解凍出力調整弁124の開閉に拘わらず、常時、尿素水噴射器105に内燃機関冷却水を供給しており、尿素水噴射器105に充填されている尿素水の変質固着等を防止している。
Note that the
さて、本発明の好適な実施の形態に係る選択触媒還元装置100は、SCR触媒104の排気上流側に並列配置されていると共に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化性能が相互に異なる複数の酸化触媒125と、排気管102の途中に設置されていると共に複数の酸化触媒125の何れか一個を通じて排気をSCR触媒104に至らせる複数の支管126を有している多岐管127と、複数の支管126の各々における排気流量分配比を調整する複数の調整弁128と、複数の調整弁128の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御する制御部129と、を備えている。
Now, the selective
なお、選択触媒還元装置100は、SCR触媒104の排気上流側であって尿素水噴射器105から排気中に噴射される尿素水の噴射先に設置されていると共に尿素水噴射器105から排気中に噴射される尿素水の加水分解を促進させる加水分解促進触媒130を備えていても構わない。
The selective
制御部129は、制御回路等のハードウェアや制御プログラム等のソフトウェアとして尿素水噴射制御装置103に搭載されており、運転過渡時の排気流量や排気温度の変動に基づいて、即ち、内燃機関101の運転状態に基づいて、複数の調整弁128の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御している。
The
これにより、本発明の好適な実施の形態に係る選択触媒還元装置100によれば、内燃機関101の運転状態に依らず常に排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一にすることができるため、運転過渡時においても排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に維持することができ、SCR触媒104における脱硝効率の低下を抑制することが可能となる。
Thus, according to the selective
なお、制御部129は、運転状態に応じて単に複数の調整弁128の開閉を切り替えて排気が通過する酸化触媒125を一個だけ選択しても良いが(即ち、複数の調整弁128のうち一個のみを開とすると共にその他を閉とする)、運転状態に応じて複数の調整弁128の開度を調整して複数の支管126の各々における排気流量分配比を調整することにより、少ない酸化触媒125でより多くの運転状態に対して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御することが可能となる。
The
100 選択触媒還元装置
101 内燃機関
102 排気管
103 尿素水噴射制御装置
104 SCR触媒
105 尿素水噴射器
106 尿素水貯留槽
107 尿素水配管
108 尿素水供給ポンプ
109 尿素水供給モジュール
110 排気温度検出器
111 前段窒素酸化物濃度検出器
112 後段窒素酸化物濃度検出器
113 尿素水残量検出器
114 尿素水温度検出器
115 尿素水品質検出器
116 SCRセンサ
117 吸込流路
118 供給流路
119 回収流路
120 温度検出器
121 尿素水圧力検出器
122 切替弁
123 循環流路
124 解凍出力調整弁
125 酸化触媒
126 支管
127 多岐管
128 調整弁
129 制御部
130 加水分解促進触媒
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記SCR触媒の排気上流側に並列配置されていると共に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する酸化性能が相互に異なる複数の酸化触媒と、
前記排気管の途中に設置されていると共に複数の前記酸化触媒の何れか一個を通じて排気を前記SCR触媒に至らせる複数の支管を有している多岐管と、
複数の前記支管の各々における排気流量分配比を調整する複数の調整弁と、
複数の前記調整弁の開度を調整して排気中に含まれている一酸化窒素と二酸化窒素との比率を一対一に制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする選択触媒還元装置。 Injecting urea water into the exhaust gas discharged from the internal combustion engine through the exhaust pipe, hydrolyzing the urea water in the exhaust gas to generate ammonia, storing the ammonia in the SCR catalyst, and nitrogen contained in the exhaust gas In a selective catalytic reduction device that reduces oxides to nitrogen and water and renders them harmless,
A plurality of oxidation catalysts arranged in parallel on the exhaust upstream side of the SCR catalyst and having different oxidation performances for oxidizing nitric oxide into nitrogen dioxide;
A manifold having a plurality of branch pipes installed in the middle of the exhaust pipe and exhausting exhaust gas to the SCR catalyst through any one of the plurality of oxidation catalysts;
A plurality of adjusting valves for adjusting an exhaust flow rate distribution ratio in each of the plurality of branch pipes;
A control unit that controls the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide contained in the exhaust gas in a one-to-one manner by adjusting the openings of the plurality of regulating valves;
A selective catalytic reduction device comprising:
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JP2015066910A JP2016186273A (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Selective catalytic reduction device |
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Cited By (1)
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CN111522290A (en) * | 2020-04-24 | 2020-08-11 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | Denitration control method and system based on deep learning method |
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