【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于内燃机，涉及一种紧耦合h2-scr的氨/氨氢内燃机后处理系统及方法。
技术介绍
1、随着近百年来的工业快速发展，人类的生产力水平得到大幅提高，但随之产生的能源问题也受到人们的日益关注，包括对化石燃料穷竭的担忧以及二氧化碳排放所造成的温室效应对环境的负面影响。因此，近年来人们开始致力于开发使用碳中和燃料的技术，即使用可再生能源。氨气(nh3)作为一种无碳燃料，因为其富含氢元素(氢含量17.75％，质量分数)且液态氨气具有较高的能量密度(11.5mj/l)，成为了潜在的可替代能源。氨气能够通过哈伯-博施法(haber-bosch)以氢气(h2)和氮气(n2)为原料进行大规模生产，因此氨气也是世界上生产量最大的无机化学品之一，而且氨气还能通过可再生能源生产，如风能、太阳能、海水温差等。由于氨气在室温(25℃)下，只需1mpa压力即可液化，因此其运输存储成本显著低于氢气。由于氨气具有较高的辛烷值(>130)，其可以运用到较高压缩比的发动机上，故将氨气这一新型碳中和燃料应用到内燃机上具有巨大潜力。
2、然而，氨气作为一种燃料面临着诸多挑战。首先是其较弱的反应活性，表现在火焰燃烧速度慢(5～13cm/s)、较窄的可燃区间(15.5～27.0％在空气中的体积比)、以及较高的着火温度(903k)。因此，氨气和其他燃烧促进剂的混合燃烧成为可能，较为常见的有氨气和氢气共同作为燃料进行燃烧。但是，氨/氢燃料燃烧产生的排放中，氮氧化物(nox)和一氧化二氮(n2o)排放相较其他传统燃料燃烧要高很多，同时存在未燃的氨气和氢
3、专利cn115111031a公开了一种基于氨氢燃料动力系统的污染物排放处理系统，通过发动机缸内离子电流传感器和缸外多个传感器(第一氮氧化物传感器、第一温度传感器、第一氨气传感器、第二氮氧化物传感器、第二温度传感器以及第二氨气传感器)对污染物-氮氧化物进行精确计量，通过氨气喷射系统对后处理装置进行精准的化学反应控制，以达到排放污染物高效还原的目的；通过缸内外各传感器对进入氨裂解器的氨气量进行控制，以达到缸内最优燃烧，从源头改善排气中污染物成分；通过电加热催化转化器模块和氨氧化催化器模块，在冷启动阶段提高了排气温度，可有效解决氨燃烧冷启动高氨高氮氧化物排放的问题。但该专利并未考虑到氨/氨氢燃料发动机中氢气排放的问题，也没有考虑到如何进一步利用排放本身高效处理氮氧化物。
4、专利cn117072287a公开了一种氨/氨氢燃料内燃机的污染物排放后处理系统及方法，排气管上设有催化装置，排气管内在催化装置前后设有检测装置，检测装置连接控制器；催化装置包括三效合一催化器，对排气中的氨气、氮氧化物和一氧化二氮进行分解；三效合一催化器前的排气管内设有氨气喷射器，氨气喷射器连接氨气罐，氨气罐连接控制器；三效合一催化器前后的排气管内分别设有检测装置，检测装置包括氨气传感器。该专利虽然考虑到了在冷起动阶段，后处理的起燃温度不足的问题，但是在冷起动阶段，氨/氨氢燃料发动机中，极易产生高浓度的氢气排放，后处理中加热或有回火风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的至少一种缺陷而提供一种紧耦合h2-scr的氨/氨氢内燃机后处理系统及方法，本专利技术针对氨/氨氢燃料内燃机的排放污染物高效还原。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的技术方案之一在于，提供一种紧耦合h2-scr的氨/氨氢内燃机后处理系统，该系统包括于发动机的排气管上依次连接的第一后处理装置和第二后处理装置，所述第一后处理装置包括氢气选择性催化还原器(h2-scr)，所述第二后处理装置包括依次连接的氨气选择性催化还原器(nh3-scr)、氨逃逸催化器(asc)和一氧化二氮分解催化器(den2o)；
4、燃料于发动机的缸体内燃烧，燃料包括氨燃料或氨氢混合燃料，燃烧废气中含有未燃氨气(nh3)和氢气(h2)以及一定量的氮氧化物(nox)和一氧化二氮(n2o)，燃烧废气通过排气管流出并进入系统，排气管内设置有检测装置分别检测燃烧废气中组分浓度以及排气温度，并将信号传递给控制器，该控制器控制氨气燃料罐内氨气作为还原剂通过氨气喷射器喷射入排气管内。
5、纯氨燃料内燃机内主要是因为有未燃的氨气存在，氨气在高温条件下会发生裂解，裂解产物是氮气(n2)和氢气，那么纯氨燃料内燃机内的氢气排放来源于此；氨氢燃料内燃机内的氢气排放，主要有两个来源，一个是未燃的氢气，另一个是氨气高温裂解所产生的氢气。
6、在发动机冷起动阶段以及稳定运行阶段，氨/氨氢内燃机燃烧产物中存在未燃氨气和未燃氢气，将氢气选择性催化还原器安装于靠近发动机的排气端，尽可能利用排气温度，提高氢气选择性催化还原器的起燃速度以及催化温度，在吸收氢气的同时，以氢气作为还原剂对氮氧化物进行处理。
7、进一步地，于第一后处理装置前安装检测装置，该检测装置包括氮氧化物传感器、氢气传感器和温度传感器，所述氮氧化物传感器和氢气传感器测得此处燃烧废气中氮氧化物和氢气浓度，所述温度传感器测得此处排气温度，所述氮氧化物传感器和氢气传感器的检测结果用于推测氮氧化物的排放是否可以于氢气选择性催化还原器内被高效处理，如果无法被有效处理，那么后端的氨气选择性催化还原器需要喷入氨气来进一步处理残余的氮氧化物；所述温度传感器是为了检测发动机端的排气温度，这样就可以判定排气温度是否在氢气选择性催化还原器的最佳处理温度中，如果不是的话说明在氢气选择性催化还原器处理后还会有氮氧化物残余，那么就需要后端的氨气选择性催化还原器工作。
8、作为优选的技术方案，于氢气选择性催化还原器的前段安装检测装置。
9、作为优选的技术方案，所述氢气选择性催化还原器的催化剂采用贵金属催化剂。
10、作为优选的技术方案，所述贵金属催化剂采用铂基催化剂。
11、作为优选的技术方案，所述铂基催化剂包括pt/h-zsm-5、pt/mgo-ceo2或pt/zr-sio2。
12、所述氨气选择性催化还原器主要是为了将经过氢气选择性催化还原器处理后残余的氮氧化物进一步进行还原处理；在发动机暖机以后，排放的氮氧化物浓度升高，在这个时候氨气选择性催化还原器会成为处理氮氧化物的主要装置。
13、进一步地，于第二后处理装置前安装检测装置，该检测装置包括温度传感器和氮氧化物传感器，氨气通过氨气喷射器喷射入第二后处理装置前，所述温度传感器测得此处排气温度，所述氮氧化物传感器测得此处燃烧废气中氮氧化物浓度，所述温度传感器是为了检测经过氢气选择性催化还原器之后，排气温度是否在合适的处理温度，以便于实时控制还原剂氨气的补充量，所述氮氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，该系统包括于发动机(7)的排气管上依次连接的第一后处理装置和第二后处理装置，所述第一后处理装置包括氢气选择性催化还原器(9)，所述第二后处理装置包括依次连接的氨气选择性催化还原器(10)、氨逃逸催化器(11)和一氧化二氮分解催化器(1)；
2.根据权利要求1所述的一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，于第一后处理装置前安装检测装置，该检测装置包括氮氧化物传感器(5)、氢气传感器(14)和温度传感器(4)。
3.根据权利要求1所述的一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，于第二后处理装置前安装检测装置，该检测装置包括温度传感器(4)和氮氧化物传感器(5)，氨气通过氨气喷射器(2)喷射入第二后处理装置前。
4.根据权利要求3所述的一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，所述温度传感器(4)和氮氧化物传感器(5)反馈信号给控制器(6)，该控制器(6)控制氨气燃料罐(8)内氨气通过氨气喷射器(2)喷射入第二后处理装置前。
5.根据权利要求1所述的一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，于第二后处理装置后安装检测装置，该检测装置包括氮氧化物传感器(5)。
6.根据权利要求1所述的一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，所述第二后处理装置还包括电加热催化器(12)，于氨逃逸催化器(11)前安装电加热催化器(12)。
7.根据权利要求6所述的一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，于氨气选择性催化还原器(10)后、氨逃逸催化器(11)前安装电加热催化器(12)。
8.根据权利要求6所述的一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，于氨气选择性催化还原器(10)前安装电加热催化器(12)。
9.根据权利要求1所述的一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，所述系统还包括第三后处理装置，该第三后处理装置包括颗粒物过滤器(13)，于第二后处理装置后安装颗粒物过滤器(13)。
10.一种紧耦合H2-SCR的氨/氨氢内燃机后处理方法，其特征在于，该方法使用如权利要求1至9中任一项所述的系统进行氨/氨氢内燃机燃烧废气的后处理，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种紧耦合h2-scr的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，该系统包括于发动机(7)的排气管上依次连接的第一后处理装置和第二后处理装置，所述第一后处理装置包括氢气选择性催化还原器(9)，所述第二后处理装置包括依次连接的氨气选择性催化还原器(10)、氨逃逸催化器(11)和一氧化二氮分解催化器(1)；
2.根据权利要求1所述的一种紧耦合h2-scr的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，于第一后处理装置前安装检测装置，该检测装置包括氮氧化物传感器(5)、氢气传感器(14)和温度传感器(4)。
3.根据权利要求1所述的一种紧耦合h2-scr的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，于第二后处理装置前安装检测装置，该检测装置包括温度传感器(4)和氮氧化物传感器(5)，氨气通过氨气喷射器(2)喷射入第二后处理装置前。
4.根据权利要求3所述的一种紧耦合h2-scr的氨/氨氢内燃机后处理系统，其特征在于，所述温度传感器(4)和氮氧化物传感器(5)反馈信号给控制器(6)，该控制器(6)控制氨气燃料罐(8)内氨气通过氨气喷射器(2)喷射入第二后处理装置前。
5.根据权利要求1所述的一种紧耦合h2-s...
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