Dispositivo de purificación de gas de exhaustación.

Un dispositivo de purificación de gas de escape (50) para reducir los óxidos de nitrógeno contenidos en el gas de escape descargado desde un motor de combustión interna

(12), que comprende:

una tubería de exhaustación (14) para guiar el gas de escape descargado desde el motor de combustión interna (12);

una unidad de inyección (22) de agua de urea para inyectar agua de urea en la tubería de exhaustación (14);

una unidad catalítica (26) que incluye un catalizador SCR de urea para promover una reacción entre el amoniaco producido a partir del agua de urea inyectada 10 y los óxidos de nitrógeno, e incluye un mecanismo de soporte dispuesto dentro de la tubería de exhaustación (14) para soportar el catalizador SCR de urea en la tubería de exhaustación (14), y está dispuesto en un lado corriente abajo en relación con una posición donde el agua de urea se inyecta en una dirección de flujo del gas de escape;

una unidad de medición de concentración de amoniaco (28) dispuesta en un lado corriente abajo con respecto a la unidad catalítica (26) en una dirección del flujo del gas de escape para medir una concentración de amoniaco en el gas de escape que ha pasado a través del catalizador SCR de urea;

una unidad de control (30) para controlar la inyección de agua de urea mediante la unidad de inyección (22) de agua de urea basándose en la concentración de amoniaco medida mediante la unidad de medición de concentración de amoniaco (28);

una unidad de ajuste de temperatura (62) para ajustar una temperatura de una trayectoria de flujo de gas de escape entre la unidad de inyección (22) de agua de urea y la unidad catalítica (26) en una dirección de flujo del gas de escape;

caracterizado por que el dispositivo comprende:

al menos una de una unidad de medición de concentración de ácido isociánico (56) para medir una concentración de ácido isociánico en el gas de escape y una unidad de medición de concentración de amoniaco de pretratamiento (54) para medir una concentración de amoniaco en el gas de escape, dispuesta entre la unidad de inyección (22) de agua de urea y la unidad catalítica (26) en una dirección de flujo del gas de escape;

y por que: la unidad de control (30) se configura para provocar que la unidad de ajuste de temperatura (62) eleve la temperatura de la trayectoria de flujo del gas de escape cuando una concentración de ácido isociánico medida mediante la unidad de medición de concentración de ácido isociánico (56) sobrepasa un valor predeterminado o cuando una concentración de amoniaco medida mediante la unidad de medición de concentración de amoniaco de pretratamiento (54) es inferior a un valor predeterminado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2009/070392.

Solicitante: MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 16-5, KONAN 2-CHOME MINATO-KU TOKYO 108-8215 JAPON.

Inventor/es: KATO,EIJI, TANOURA,MASAZUMI, MUTA,KENJI, DANNO,MINORU, KATSUKI,MASATOSHI, UJIHARA,YUUKO, UENO,DAISHI, FUJINAGA,TAKASHI, ASAMI,SHINICHIRO, AOKI,TADASHI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS... > Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios... > F01N3/20 (especialmente adaptados para conversión catalítica (F01N 3/22 tiene prioridad))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación de gases o de vapores; Recuperación... > B01D53/94 (por procedimientos catalíticos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS... > Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios... > F01N3/08 (para volverlos inofensivos (utilizando separadores eléctricos o electrostáticos F01N 3/01; aspectos químicos B01D 53/92))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación de gases o de vapores; Recuperación... > B01D53/86 (Procedimientos catalíticos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS... > Silenciadores o aparatos de escape que incluyen medios... > F01N3/28 (Estructura de reactores catalíticos)

PDF original: ES-2539307_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de purificación de gas de exhaustación Sector de la técnica

La presente invención se refiere a un dispositivo de purificación de gas de escape que reduce los óxidos de nitrógeno descargados desde un motor de combustión interna.

Estado de la técnica

El gas descargado de un motor de combustión interna tal como un motor diésel, un motor de gasolina, o una turbina de gas, que es gas de escape, contiene óxidos de nitrógeno (NOx) y materias particuladas (PM). Particularmente, ya que el motor diésel quema combustible en un estado excesivo de oxígeno, los óxidos de nitrógeno (NOx) y materias particuladas (PM) están contenidas en una gran cantidad en el combustible. Por tanto, se proporciona un dispositivo que disminuye las materias particuladas y un dispositivo que disminuye los óxidos de nitrógeno en una tubería de exhaustación de motor de combustión interna. Como un ejemplo del dispositivo que disminuye los óxidos de nitrógeno, existe un dispositivo que disminuye los óxidos de nitrógeno del gas de escape inyectando urea en una tubería de exhaustación que guía el gas de escape, produce amoniaco a partir de la urea en la tubería de exhaustación, provoca que el amoniaco producido reaccione con los óxidos de nitrógeno en el gas de escape, y después retira el oxígeno de los óxidos de nitrógeno para producir nitrógeno de nuevo.

Por ejemplo, la Bibliografía 1 de la Patente describe un dispositivo de purificación de gas de escape en el que un dispositivo DPF y un dispositivo catalítico de reducción catalítica selectiva están dispuestos secuencialmente desde un lado corriente arriba en una trayectoria de exhaustación de un motor de combustión interna. La Bibliografía 1 de la Patente también describe un dispositivo que calcula las emisiones de NOx, en el momento de un funcionamiento normal, basándose en un mapa de emisiones de NOx para el funcionamiento normal, o en el momento de la regeneración forzada del dispositivo DPF, calcula las emisiones de NOx basándose en un mapa de emisiones de NOx para la regeneración forzada, para calcular un índice de suministro de solución acuosa de amoniaco en correspondencia con las emisiones de NOx calculadas, y suministra la solución acuosa de amoniaco dentro del gas de escape en un lado corriente arriba del dispositivo catalítico de reducción catalítica selectiva para lograr el índice de suministro calculado. De Igual manera, la Bibliografía 3 de la Patente describe un sistema de tratamiento posterior del gas de exhaustación en el que un catalizador de oxidación, un dispositivo de reducción catalítica selectiva y un dispositivo DPF están dispuestos secuencialmente desde un lado corriente arriba en una trayectoria de exhaustación de un motor de combustión interna.

Además, la Bibliografía 2 de la Patente describe equipos de retirada de NOx para el gas de escape descargado desde una instalación de combustión tal como un incinerador de residuos, aunque no es para el tratamiento del gas de escape de un motor de combustión interna. La Bibliografía 2 de la Patente describe un método de control de desnitración en el que se miden una concentración de NOx en el gas antes del tratamiento, una concentración de amoniaco en el gas de escape tratado, una concentración de NOx en el gas de escape, y un caudal del gas de escape, para calcular un caudal de NOx antes del tratamiento, una concentración de NOx después del tratamiento, un registro de la eficacia de la retirada de NOx mediante el equipo de retirada de NOx, y una concentración de amoniaco en el gas de escape tratado basándose en un resultado de las medidas de los mismos, las desviaciones entre los valores calculados y los valores diana de los mismos se calculan respectivamente para calcular por tanto los valores de corrección basándose en las desviaciones calculadas, y se calcula un caudal corregido de NOx basándose en al menos uno de los valores de corrección calculados, controlando por tanto un caudal de amoniaco que se va a inyectar en el gas de escape antes del tratamiento basándose en el caudal corregido calculado de NOx.

Lista de citas

Bibliografía de la Patente

Bibliografía 1 de la Patente: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a inspección pública N° 27-154849

Bibliografía 2 de la Patente: Solicitud de Patente Japonesa Abierta a inspección pública N° 25-169331

Bibliografía 3 de la Patente: Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de publicación US 27/44456 A1

Problema Técnico

Tal como se describe en la Bibliografía 1 de la Patente, los óxidos de nitrógeno pueden disminuir controlando una cantidad de inyección de urea basándose en un mapa creado de antemano, y también puede ajustarse una cantidad de amoniaco. Adicionalmente, tal como se describe en la Bibliografía 2 de la Patente, los óxidos de nitrógeno también pueden disminuir usando al menos una de las concentraciones de los óxidos de nitrógeno, la eficacia de retirada de NOx, y la concentración de amoniaco en el gas de escape tratado para corregir una desviación de caudal de los óxidos de nitrógeno, y también puede ajustarse la cantidad de amoniaco.

Sin embargo, incluso si la cantidad de inyección de urea se ajusta basándose en el mapa creado de antemano tal como se describe en la Bibliografía 1 de la Patente, existen problemas tales como la filtración de óxidos de nitrógeno y filtración de amoniaco de acuerdo con las condiciones operativas. Para calcular el caudal de NOx tal como se describe en la Bibliografía 2 de la Patente, los cálculos deben realizarse detectando un caudal de gas de escape y la concentración de NOx (óxidos de nitrógeno), provocando por tanto el problema de que se tarda mucho tiempo. Además, ya que las emisiones del motor de combustión Interna cambian enormemente, existe otro problema ya que el caudal de NOx es difícil de calcular. Además, existe otro problema en que, incluso si se controla una cantidad de relleno de amoniaco basándose en un caudal de NOx, la cantidad de óxidos de nitrógeno y la filtración de amoniaco no pueden disminuir de manera suficiente.

Objeto de la invención

La presente invención se ha logrado en vista de los anteriores problemas, y un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de purificación de gas de escape que calcule una cantidad apropiada de urea que se va a Inyectar en una tubería de exhaustaclón para que el amoniaco apenas se filtre a un lado corriente abajo, disminuyendo por tanto de manera eficaz los óxidos de nitrógeno en el gas de escape.

Solución al Problema

Un dispositivo de purificación de gas de escape que reduce los óxidos de nitrógeno contenidos en el gas de escape descargado desde un motor de combustión Interna se define en la reivindicación adjunta 1 e incluye: una tubería de exhaustaclón que guía el gas de escape descargado desde el motor de combustión interna; una unidad de Inyección de agua de urea que inyecta agua de urea en la tubería de exhaustación; una unidad catalítica que Incluye un catalizador SCR de urea que promueve una reacción entre el amoniaco producido a partir del agua de urea Inyectada y los óxidos de nitrógeno, e Incluye un mecanismo de soporte dispuesto dentro de la tubería de exhaustaclón para soportar el catalizador SCR de urea en la tubería de exhaustación, y está dispuesto en un lado corriente abajo en una posición donde el agua de urea se inyecta en una dirección de flujo del gas de escape; una unidad de medición de concentración de amoniaco dispuesta en un lado corriente abajo con respecto a la unidad catalítica en una dirección de flujo del gas de escape para medir una concentración de amoniaco en el gas de escape que ha pasado a través del catalizador SCR de urea; y una unidad de control... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de purificación de gas de escape (5) para reducir los óxidos de nitrógeno contenidos en el gas de escape descargado desde un motor de combustión interna (12), que comprende:

una tubería de exhaustación (14) para guiar el gas de escape descargado desde el motor de combustión interna

(12);

una unidad de inyección (22) de agua de urea para inyectar agua de urea en la tubería de exhaustación (14); una unidad catalítica (26) que incluye un catalizador SCR de urea para promover una reacción entre el amoniaco producido a partir del agua de urea inyectada y los óxidos de nitrógeno, e incluye un mecanismo de soporte dispuesto dentro de la tubería de exhaustación (14) para soportar el catalizador SCR de urea en la tubería de exhaustación (14), y está dispuesto en un lado corriente abajo en relación con una posición donde el agua de urea se inyecta en una dirección de flujo del gas de escape;

una unidad de medición de concentración de amoniaco (28) dispuesta en un lado corriente abajo con respecto a la unidad catalítica (26) en una dirección del flujo del gas de escape para medir una concentración de amoniaco en el gas de escape que ha pasado a través del catalizador SCR de urea;

una unidad de control (3) para controlar la inyección de agua de urea mediante la unidad de inyección (22) de agua de urea basándose en la concentración de amoniaco medida mediante la unidad de medición de concentración de amoniaco (28);

una unidad de ajuste de temperatura (62) para ajustar una temperatura de una trayectoria de flujo de gas de escape entre la unidad de inyección (22) de agua de urea y la unidad catalítica (26) en una dirección de flujo del gas de escape;

caracterizado por que el dispositivo comprende:

al menos una de una unidad de medición de concentración de ácido isociánico (56) para medir una concentración de ácido isociánico en el gas de escape y una unidad de medición de concentración de amoniaco de pretratamiento (54) para medir una concentración de amoniaco en el gas de escape, dispuesta entre la unidad de inyección (22) de agua de urea y la unidad catalítica (26) en una dirección de flujo del gas de escape;

y por que: la unidad de control (3) se configura para provocar que la unidad de ajuste de temperatura (62) eleve la temperatura de la trayectoria de flujo del gas de escape cuando una concentración de ácido isociánico medida mediante la unidad de medición de concentración de ácido isociánico (56) sobrepasa un valor predeterminado o cuando una concentración de amoniaco medida mediante la unidad de medición de concentración de amoniaco de pretratamiento (54) es inferior a un valor predeterminado.

2. El dispositivo de purificación de gas de escape (5) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una unidad de medición de concentración de óxido de nitrógeno tratado (6) dispuesta en un lado corriente abajo con respecto a la unidad catalítica (26) en una dirección de flujo del gas de escape para medir una concentración de óxidos de nitrógeno en el gas de escape que ha pasado a través del catalizador SCR de urea, en el que la unidad de control (3) se configura para controlar la inyección de agua de urea mediante una unidad de inyección (22) de agua de urea basándose también en una concentración de óxidos de nitrógeno medida mediante la unidad de medición de concentración de óxido de nitrógeno tratado (6).

3. El dispositivo de purificación de gas de escape (5) de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además una unidad de restauración para restaurar el catalizador SCR de urea, cuando una concentración de amoniaco detectada mediante la unidad de medición de concentración de amoniaco (28) y una concentración de óxidos de nitrógeno medida mediante la unidad de medición de concentración de óxido de nitrógeno tratado (6) superan una concentración de referencia, respectivamente.

4. El dispositivo de purificación de gas de escape (5) de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la unidad de restauración se configura para calentar el catalizador SCR de urea a una temperatura predeterminada.

5. El dispositivo de purificación de gas de escape (5) de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende una unidad de información para informar de que el catalizador SCR de urea debe sustituirse, cuando una concentración de amoniaco detectada mediante la unidad de medición de concentración de amoniaco (28) y una concentración de óxidos de nitrógeno medida mediante la unidad de medición de concentración de óxido de nitrógeno tratado (6) superan una concentración de referencia, respectivamente.

6. El dispositivo de purificación de gas de escape (5) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una unidad de medición de concentración de óxido de nitrógeno de pretratamiento (58) dispuesta entre la unidad de inyección (22) de agua de urea y la unidad catalítica (26) en una dirección de flujo del gas de escape para medir una concentración de óxidos de nitrógeno en el gas de escape, en el que la unidad de control (3) se configura para controlar la inyección de agua de urea mediante la unidad de inyección (22) de agua de urea basándose también en una concentración de óxidos de nitrógeno medida mediante la unidad de medición de concentración de óxido de nitrógeno de pretratamiento (58).