氨的储存结构和相关系统的制作方法_2

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如之前所述的氨储存和移除系统的储存结构的方法, 所述方法包括:
[0068] 第一步骤,用于控制第一储存部件的加热元件,以释放储存在所述第一储存部件 中的氨;以及
[0069] 第二步骤,用于监控由所述第一储存部件释放的氨的量和/或储存在所述第一储 存部件中的氨的量。
[0070]因此,来自所述第一储存部件的氨的量的变化可独立于所述第二储存部件进行监 控,具体地,因为氨被储存在所述第二储存部件中,而所述第二储存部件不释放储存的氨。
[0071] 所述方法的优点如下(但并不局限于此):
[0072] 响应于第一储存部件的传感器指示储存的氨的量低于给定阈值,释放储存在第二 储存部件中的氨的第三步骤;
[0073] 所述第三步骤包括控制第二储存部件的加热元件,以释放储存在第二储存部件中 的氨;
[0074] 所述第三步骤包括控制受控的阻断构件的开启,所述受控的阻断构件将所述第一 储存部件与所述第二储存部件分离开;
[0075] 第四步骤,用于监控由所述第二储存部件释放的氨的量和/或储存在所述第二储 存部件中的氨的量。
[0076] 本发明还涉及一种用于内燃机废气的选择性催化还原的系统和将氨注入到废气 中的模块,该系统包括上述的氨储存系统。
[0077] 根据有利但非限制性方面,选择性催化还原内燃机废气的系统包括构造用于实施 上述控制方法的控制构件。
【附图说明】
[0078] 本发明的其它特征、目的和优点将通过本发明的以下描述呈现出来。在附图中:
[0079] 图1示出配备有根据本发明的注入氨的SCR后处理系统的热机。
[0080] 图2示出可用于通过吸附而储存氨的不同盐的压力/温度特征曲线图(被称为 Clausius/Clapeyron曲线)。
[0081]图3示出将两个储存部件彼此连接起来的不同方式。
[0082]图4示出根据本发明的储存系统,目的在于提供消耗的加热电力和(初始装配的 或出售后的)单位筒状物从生产车间向组装站的运输安全性之间的折中。
[0083]图5示出混合储存系统及其能在一段时间中进行筒状物的离散计量的控制。
[0084] 图6示出根据本发明的示例性实施方式的控制方法的实例。
【具体实施方式】
[0085] SCR后处理系统的通用构诰
[0086] 在图1中,示意性示出了配备有通过注入氨的SCR后处理系统的热机1。
[0087] 上述热机可以是内燃机,例如柴油机或稀混合汽油机(诸如分层混合物直接注入 式发动机)。
[0088] 发动机1由电子计算机11驱动,电子计算机11调节它的运行。在发动机的出口 处,废气12被导向去污装置2。去污装置2可包括氧化催化剂或三元催化剂。去污系统可 进一步包括微粒过滤器。
[0089] 在发动机的出口处,在发动机的排气系统100处注入氨气16,该氨利用注入模块3 与废气混合以形成氨/废气混合物13,其中注入模块3被布置在例如去污装置2的下游。
[0090] 然后,氨/废气混合物13通过SCR催化剂4,SCR催化剂4能利用氨还原N0X。
[0091] 额外的后处理元件5可位于SCR催化剂之后。该额外的元件5可包括微粒过滤器 或氧化催化剂。
[0092] 因此,上述额外的元件5的出口处的废气为经去污的废气14的形式。
[0093] 然后,经去污的废气被导向排气口 17。
[0094] 通过此方式,排气装置100从上游(发动机1侧)至下游(在出口 17侧)包括去 污元件2、注入模块3、SCR催化剂4和可选的额外元件5。
[0095] 为了在注入模块3的入口处供应和计量氨16,所述系统包括含储存结构7的氨储 存箱体8,其中储存结构7用于储存氨和释放气态形式的氨。
[0096] 通过加热装置9可对结构7进行温度控制。加热装置9包括例如电阻器或被提供 冷却剂流体(诸如发动机的冷却剂)的热交换器。
[0097] 结构7可包括从箱体8的外部至氨储存部件和/或以相反方向运送氨的管道,该 氨储存部件包括下面将描述的储存材料。
[0098] 储存箱体8优选与装置6连接,装置6用于控制箱体的压力和计量达到注入模块3 的氨。该装置6可由专用的电子控制器10控制,该专用的电子控制器10与发动机的电子 计算机11连接。
[0099] 因此,上述系统包括氨供应回路200,该氨供应回路200沿着氨的流动方向从上游 至下游包括储存箱体8、装置6,和排气装置100中的注入模块3。
[0100] 在没有示出的可选配置中,装置6可由发动机计算机11直接控制。
[0101] h沭结构包括至小两个不同的储存部件
[0102] 在本发明的情况中,氨储存结构7不仅包括其中可储存氨的储存材料,而且还包 括至少两个不同的储存部件,每个储存部件都包含储存材料。
[0103] 氨储存结构包括例如至少三个储存部件。
[0104] 如将要看到的,所有的储存部件都能在相同条件下释放它们所包含的氨气。
[0105] 换句话说,一些储存部件被配置为,即使它们初始包含与其它部件相同量的氨,也 比其他储存部件更容易释放它们的氨气。
[0106] 布置在储存箱体中的储存结构中典型地包括至少两个储存部件或多个储存部件, 以便多个储存部件被布置在箱体中。
[0107] 第一储存部件可与用于监控储存在该第一储存部件中的氨的量的传感器连接。这 样的传感器例如是专用的压力传感器。
[0108] 第二储存部件可与用于监控储存在该第二储存部件中的氨的量的传感器连接。这 样的传感器例如是专用的压力传感器。
[0109] 为了清楚地解释两个主要实施方式,将例示其中所述结构包括两个储存部件的简 单情况。但是,所述结构有可能包括任意数量的储存部件(多于或等于两个)。
[0110] 现在将描述两个主要实施方式,根据该两个主要实施方式,储存部件可有差异地 释放其中的氨。
[0111] 这两个实施方式可彼此独立地实施,也可以进行组合。
[0112] 根据将详细描述的第一实施方式,有差异地释放氨的能力通过两个储存部件中所 包含的储存材料不同来实现。
[0113] 根据将详细描述的第二实施方式,有差异地释放氨的能力通过对两个储存部件中 所包含的储存材料有差异地进行加热来实现。
[0114] 在描述这两个主要实施方式之前,将重新提及一些物理原理。
[0115] 图2示出不同盐的压力/温度特征曲线(被称为Clausius/Clapeyron曲线),其 中不同的盐可用于通过吸附来储存氨。
[0116] 这些曲线示出,当氨被固定在不同的基质上时,对于给定量的氨、给定的温度,氨 NH3具有稳定性时的安全工作压力。
[0117] 在游离状态下,氨将处于NH3曲线给出的特定压力下。
[0118] 当氨被固定在由特定盐构成的固体基质中时,氨仍然稳定地吸附在盐中,并且因 为温度的作用,一部分氨在特定压力下可以气态形式处于盐的固体基质外。
[0119]因为用作固体基质的氨储存材料的盐的作用,以使大量的氨较多地或较少地保持 为吸附形式的能力将是不同的。
[0120] 因此,MgCl2盐的能力高于SrCl2&的能力,甚至高于BaCl2&的能力。例如,在 40°C,MgCl2盐使氨保持吸附在它的固体基质中,而对于相同量的氨,SrCl2&仅可以吸附形 式将一部分氨固定在盐的固体基质中,剩余的氨处于气态形式,从而设置了一定压力(为 约1巴的值)。BaCl2盐同样具有甚至更低的吸附能力,这样,对于相同总量的氨且仍然在 40°C,存在更大量的氨气并且将压力保持在几乎6巴。
[0121] 因此,MgCl2储存材料比SrCl2材料更稳定,比BaCl2材料也更稳定。
[0122] 根据将基于仅具有两个储存部件的简单配置进行描述的两个实施方式,本发明有 利地利用了这些特征。
[0123] 本发明还可利用储存材料之间的差异,该差异不涉及材料的化学组成,而是涉及 它们的孔隙率,或更普遍是它们将捕获的气体运输到材料中的能力(该能力具体由材料中 的孔径分布来确定)。
[0124] 第一主要实施方式:伸用不同的储存材料
[0125] 根据第一主要实施方法,因为两个储存部件分别包含两种不同的储存材料,因此 它们能够有差异地释放其所包含的氨。
[0126] 在本部分中,将对不同材料的概念进行更加精确地定义。
[0127] 储存材料通常为盐,其可以为粉末形式,甚至可以为形成一个或多个刚性元件的 预压缩形式。
[0128] 储存材料优选选自碱土金属氯化物,尤其选自以下盐的形式:SrCl2、MgCl2、BaCl2、 CaCl2S NaCl2。
[0129] 对于能有差异地释放其所包含的氨的储存材料,尤其可使用:
[0130] 化学上不同的材料(通过选择例如以上列出的两种不同的组分),在该情况中,不 同的储存材料具有不同的热力学性质(尤其是吸附焓);
[0131] 相同的材料,但是具有两种孔隙率,或更广泛地说,对捕获在材料中的气体具有两 种不同的运输能力一该能力具体由材料中的孔径分布来确定,
[0132] 在这一方面,相对于具有相同化学组成的材料,该材料事先已被压缩,例如使其成 为压缩盐的刚性元件(其可为薄片形式),粉末状的盐将具有不同的流变性,因此具有不同 的性质;
[0133] 也可考虑使材料具有不同性质的其它方法,例如通过对同一种盐的两个样品在不 同温度条件下进行烧结来进行。
[0134] 因此,可以用相同量的氨来填充(或"负
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