还原剂喷射装置、废气处理装置以及废气处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及还原剂喷射装置、废气处理装置以及废气处理方法。更详细的，涉及可 以通过较少能量而从尿素溶液中生成、喷射出氨的还原剂喷射装置。此外，涉及具备有该还 原剂喷射装置，即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的废气处理装置。此外， 还涉及使用该废气处理装置，即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的废气处 理方法。
【背景技术】
[0002] 以往，为了净化从各种发动机等排出的废气中的氮氧化物（NOx)，会使用选择性催 化还原型NO x催化剂（SCR催化剂）（例如，参照专利文献1~3)。
[0003] 专利文献1记载的废气净化装置，具有在发动机的排气管上安装的催化剂（SCR催 化剂），和向发动机与催化剂间的排气管内喷射尿素水的装置。此外，在多处设置了将尿素 水与废气混合，通过催化剂使之与废气中的特定成分反应的同时将尿素水与废气混合的尿 素水喷射装置。
[0004] 专利文献2记载的装置，是用于还原内燃机的废气中的氮氧化物的装置。此外，具 有用于从固体尿素生成氨的热分解反应器、加热装置、SCR催化剂，向SCR催化剂内流入从 固体尿素生成的氨。
[0005] 专利文献3记载的装置，是用于使还原剂前体（尿素）溶液以及还原剂前体（尿 素）中的至少一个蒸发的装置。此外，蒸发物（尿素）通过配置在下游侧的水解催化转换 器而被水解。然后，该装置具有加热区以及配置在加热区的加热元件，通过加热元件，使还 原剂前体溶液以及还原剂前体中的至少一个蒸发。此外，通过水解催化转换器而被水解的 物质（氨），被用于SCR催化转换器中的还原处理。 现有技术文献 专利文献
[0006] 【专利文献1】日本专利特开2007-327377号公报 【专利文献2】日本专利特表2009-524765号公报 【专利文献3】日本专利特开2010-506077号公报
【发明内容】
[0007] 专利文献1记载的废气净化装置，由于是通过废气的热而分解尿素水，因此，在发 动机燃油效率提升等而使废气温度下降时，存在尿素难以反应的问题。
[0008] 专利文献2记载的装置，使用的是固体尿素，存在的问题是难以将固体尿素搬运 至反应装置，此外对于保存，如果不是完全隔离水分的状态的话，会吸附水分，搬运会变得 更困难。
[0009] 专利文献3记载的装置，加热元件的形状不适宜用较少能量蒸发还原剂前体溶液 以及还原剂前体中的至少一个，存在难以用较少能量进行热分解的问题。
[0010] 本发明鉴于此种以往技术的问题点而作。本发明的特征在于，提供可以较少能量 而从尿素溶液中产生、喷射出氨（还原剂）的还原剂喷射装置。然后，本发明的特征在于， 提供具备有该还原剂喷射装置，即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的NO x的废气 处理装置。然后，本发明的特征在于，提供使用该废气处理装置，即使废气为低温，也可以较 少能量处理废气中的NO x的废气处理方法。
[0011] 通过本发明，提供以下的还原剂喷射装置、废气处理装置以及废气处理方法。
[0012] [1] -种还原剂喷射装置，具备蜂窝结构体和尿素喷雾装置，所述蜂窝结构体具有 筒状的蜂窝结构部以及设置在所述蜂窝结构部侧面的一对电极部，该蜂窝结构部具有分隔 形成多个孔单元的分隔壁，所述孔单元从作为流体流入侧端面的第1端面延伸至作为流体 流出侧端面的第2端面形成为流体流路，所述尿素喷雾装置将尿素水溶液呈雾状喷出；所 述一对电极部分别沿着所述蜂窝结构部的孔单元的延伸方向形成为带状，在与所述孔单元 延伸方向垂直的截面中，所述一对电极部中的一侧所述电极部，对着所述一对电极部中的 另一侧所述电极部，夹着所述蜂窝结构部的中心而设置在相反侧；从所述尿素喷雾装置喷 出的雾状所述尿素水溶液，从所述蜂窝结构部的所述第1端面供给至所述孔单元内，被供 给至所述孔单元内的所述尿素水溶液中的尿素，在通电加热后的所述蜂窝结构部内被加热 而水解生成氨，所述氨从所述第2端面被排出至所述蜂窝结构部的外侧，之后所述氨被喷 射至所述还原剂喷射装置的外部。
[0013] [2]根据[1]所述的还原剂喷射装置，其中，在所述蜂窝结构部的所述第1端面与 所述尿素喷雾装置之间，形成有尿素喷雾空间。
[0014] [3]根据[1]或[2]所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部的电阻率为 0· 01 ~500 Ω cm〇
[0015] [4]根据[1]~[3]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部以 硅-碳化硅复合材料或碳化硅为主成分。
[0016] [5]根据[1]~[4]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构体上担 载有尿素水解催化剂。
[0017] [6]根据[1]~[5]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，朝向所述蜂窝结构体 的所述第1端面，由所述尿素喷雾装置喷出雾状所述尿素水溶液，所述尿素喷雾装置的所 述尿素水溶液的喷雾方向与下述方向之间的角度为5~60° :该方向是平行于所述蜂窝结 构部的所述孔单元延伸方向，并且是从所述尿素喷雾装置朝向所述蜂窝结构体的所述第1 端面的方向。
[0018] [7]根据[1]~[6]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部的单 位体积上的表面积在5cm 2/cm3以上。
[0019] [8]根据[1]~[7]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，在所述蜂窝结构部的 部分所述孔单元的、所述第1端面侧的端部上具有孔密封部。
[0020] [9]根据[1]~[8]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述尿素喷雾装置为 电磁式、压电致动式、超声波式或雾化式喷雾装置。
[0021] [10] -种废气处理装置，具备有：流通含有废气的排气管，向所述排气管内 喷射氨的[1]~[9]任意一项所述的还原剂喷射装置，配置在所述排气管的所述氨喷射位 置下游侧的SCR催化剂。
[0022] [11] -种废气处理方法，是使用[10]所述的废气处理装置进行处理的方法，其在 所述排气管内流通含有NOx的废气，向所述废气喷射氨，通过所述SCR催化剂还原处理混入 了所述氨的废气。
[0023] [12]根据[11]所述的废气处理方法，其中，所述蜂窝结构体的温度在160°C以上。
[0024] [13]根据[11]或[12]所述的废气处理方法，其中，间歇性进行还原剂喷射装置净 化操作，即，使所述蜂窝结构体的温度在360°C以上，除去附着在所述还原剂喷射装置上的 硫化合物。
[0025] [14]根据[11]~[13]任意一项所述的废气处理方法，其中，从所述蜂窝结构体的 电阻值算出温度值，控制所述蜂窝结构体的温度使所述算出温度达到期望的温度。
[0026] 发明效果 根据本发明的还原剂喷射装置，由尿素喷雾装置喷雾出的尿素水溶液，被供给至蜂窝 结构体的孔单元内。然后，尿素水溶液中的尿素，在通电加热后的蜂窝结构体内被加热而水 解，生成氨。然后，生成的氨被喷出至外部。此外，由于"蜂窝结构体的表面积大、压力损失 小"，因此可以较少能量从尿素溶液中生成氨。
[0027] 根据本发明的废气处理装置，由于具备有上述本发明的还原剂喷射装置，因此即 使废气为低温，也可以较少能量从尿素水溶液中生成氨。然后，可以较少能量处理废气中的 NOxo
[0028] 根据本发明的废气处理方法，由于使用上述本发明的废气处理装置进行废气处 理，因此即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的N0 X。
【附图说明】
[0029] 【图1】显示本发明的还原剂喷射装置的一个实施方式的截面示意图。 【图2】显示使用了本发明的还原剂喷射装置的一个实施方式的氨喷射系统的截面示意 图。 【图3】显示构成本发明的还原剂喷射装置的一个实施方式的蜂窝结构体端面的模式平 面图。 【图4】显示构成本发明的还原剂喷射装置的其他实施方式的蜂窝结构体端面的模式平 面图。 【图5】显示本发明的还原剂喷射装置的另一其他实施方式的截面示意图。 【图6】显示本发明的废气处理装置的一个实施方式的截面示意图。 符号说明 1 :蜂窝结构体，2 :尿素喷雾装置，3 :尿素喷雾空间，4 :外筒，5 :绝缘保持部，6 :连接 器，7 :电线，8 :尿素水溶液导入口，11 :蜂窝结构部，12 :电极部，13 :第1端面，14 :第2端 面，15 :分隔壁，16 :孔单元，17 :外周壁，18 :电极端子突起部，21 :(外筒的）入□侧端部， 22 :(外筒的）出口侧端部，23 :喷射口，31 :电子控制装置，32 :尿素水溶液储槽，33 :配管， 41 :蜂窝结构体，42 :蜂窝结构部，43 :孔密封部，51 :排气管，52 :SCR催化剂，53 :催化结构 体，54 :收纳容器，100, 200 :还原剂喷射装置，300 :废气处理装置，al :尿素水溶液，a2 :从尿 素喷雾装置喷雾出的尿素水溶液，b :氨，c :废气，d :氨和废气的混合气体，e…(^除去后的 废气，Θ :角度，α :喷雾方向，β :孔单元方向。
【具体实施方式】
[0030] 以下具体说明本发明的实施方式。本发明不限定于以下的实施方式，应理解为可 在不脱离本发明主旨的范围内，基于本行业的一般知识，适当进行设计变更、改良等。
[0031] (1)还原剂喷射装置： 如图1所示，本发明的还原剂喷射装置100的一个实施方式，具备有蜂窝结构体1和将 尿素水溶液呈雾状喷出的尿素喷雾装置2。蜂窝结构体1具有筒状的蜂窝结构部11以及 配设在蜂窝结构部11侧面的一对电极部12、12。蜂窝结构部11具有"分隔形成多个孔单 元16的分隔壁15,所述孔单元16从作为流体流入侧端面的第1端面13延伸至作为流体 流出侧端面的第2端面14形成为流体流路"。一对电极部12、12分别沿着所述蜂窝结构部 11的孔单元16的延伸方向形成为带状。在与所述孔单元16的延伸方向垂直的截面中，一 对电极部12、12中的一个电极部12相对于一对电极部12、12中的另一个电极部12,配设在 中间夹持着所述蜂窝结构部11中心的相对一侧。本实施方式的还原剂喷射装置100中，从 尿素喷雾装置2喷雾出的尿素水溶液a2,被从蜂窝结构部11的第1端面13供给至孔单元 16内。然后，被供给至孔单元16内的尿素水溶液中的尿素，在通电加热后的蜂窝结构部11 内被加热而水解，生成氨（还原剂）。然后，氨b从第2端面14被排出至蜂窝结构部11的 外侧，该氨b被喷射至外部。图1显示的是本发明的还原剂喷射装置100的一个实施方式 的截面（与蜂窝结构部11的孔单元16的延伸方向平行的截面）示意图。
[0032] 如此，根据本实施方式的还原剂喷射装置100,从