本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的廢氣后處理系統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及帶有廢氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機。

背景技術(shù)：

在例如發(fā)電廠中采用的靜止式內(nèi)燃機中的燃燒過程中，以及在例如在船上采用的非靜止式內(nèi)燃機中的燃燒過程中產(chǎn)生了氧化氮，其中，這些氧化氮通常在含硫的化石燃料，如煤、瀝青煤、原油、重質(zhì)燃油或柴油燃料的燃燒期間產(chǎn)生。由于該原因，這種內(nèi)燃機配備有廢氣后處理系統(tǒng)，其用于清潔，特別是用于離開內(nèi)燃機的廢氣的脫氮。

為了將廢氣中的氧化氮還原，在從實踐中已知的廢氣后處理系統(tǒng)中主要采用所謂的scr催化轉(zhuǎn)化器。在scr催化轉(zhuǎn)化器中，發(fā)生氧化氮的選擇性的催化還原，其中，為了還原氧化氮，需要氨(nh3)作為還原劑。為了該目的，將氨或氨前體物質(zhì)，例如尿素，以液體形式在scr催化轉(zhuǎn)化器的上游引入到廢氣中，其中，氨或氨前體物質(zhì)與廢氣在scr催化轉(zhuǎn)化器的上游混合。為此，根據(jù)實踐在氨或氨前體物質(zhì)的引入與scr催化轉(zhuǎn)化器之間提供了混合段。

盡管利用從實踐中已知的包含scr催化轉(zhuǎn)化器的廢氣后處理系統(tǒng)，已經(jīng)可以成功地進行廢氣還原，特別是氧化氮還原，但存在進一步改進該廢氣后處理系統(tǒng)的需求。尤其存在的需求是在這種廢氣后處理系統(tǒng)的緊湊設(shè)計的情況下可進行有效的廢氣后處理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由此出發(fā)，本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種內(nèi)燃機的新型的廢氣后處理系統(tǒng)以及帶有這種廢氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機。

該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機的廢氣后處理系統(tǒng)來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，帶有下游端部的廢氣供給管路通向接納scr催化轉(zhuǎn)化器的反應(yīng)器室中，其中，于反應(yīng)器室內(nèi)，在廢氣供給管路的下游端與scr催化轉(zhuǎn)化器之間，將用于增加廢氣背壓的裝置安置在scr催化轉(zhuǎn)化器的上游。借助于用于增加scr催化轉(zhuǎn)化器的上游的廢氣背壓的裝置，阻止了scr催化轉(zhuǎn)化器的上游的廢氣流，由此可實現(xiàn)，即在圓周方向也即在徑向方向上看，scr催化轉(zhuǎn)化器均勻地供有廢氣流。因此，可在廢氣后處理系統(tǒng)的緊湊設(shè)計的情況下確保有效的廢氣清潔。此外，煤煙顆?？梢猿练e在用于增加廢氣背壓的裝置上，其于是不可再進入scr催化轉(zhuǎn)化器的區(qū)域中且不可再堵塞該區(qū)域。這還用于在廢氣后處理系統(tǒng)的緊湊設(shè)計的情況下確保有效的廢氣清潔。

根據(jù)有利的進一步的改進方案，用于增加廢氣背壓的裝置包括凈流動橫截面，其最大對應(yīng)于scr催化轉(zhuǎn)化器的凈流動橫截面的兩倍，優(yōu)選最大為一倍，特別優(yōu)選最大為0.5倍。這種進一步的改進方案使得可在緊湊設(shè)計的情況下實現(xiàn)特別有效的廢氣后處理。

根據(jù)有利的進一步的改進方案，用于增加廢氣背壓的裝置的在流動方向上看的厚度或長度與scr催化轉(zhuǎn)化器的在流動方向上看的厚度或長度之間的比率至少為1:50，優(yōu)選至少為1:100，特別優(yōu)選至少為1:200。該進一步的改進方案使得可在緊湊設(shè)計的情況下實現(xiàn)特別有效的廢氣后處理。

根據(jù)另一有利的進一步的改進方案，距離，其對應(yīng)于用于增加廢氣背壓的裝置與在流動方向上看的scr催化轉(zhuǎn)化器之間的距離，與scr催化轉(zhuǎn)化器的在流動方向上看的厚度或長度之間的比率最大為2:1，優(yōu)選最大為1:1，特別優(yōu)選最大為1:2。這種進一步的改進方案使得可在緊湊設(shè)計的的情況下實現(xiàn)特別有效的廢氣后處理。

根據(jù)另一有利的進一步的改進方案，于反應(yīng)器室內(nèi)，在用于增加廢氣背壓的裝置與scr催化轉(zhuǎn)化器之間安置有至少一個吹掃裝置，該吹掃裝置用來吹掃用于增加廢氣背壓的裝置和/或用來吹掃scr催化轉(zhuǎn)化器。這種進一步的改進方案使得可在緊湊設(shè)計的情況下實現(xiàn)特別有效的廢氣后處理。

根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機在權(quán)利要求14中限定。

附圖說明

本發(fā)明優(yōu)選的進一步的改進方案由從屬權(quán)利要求和以下說明中獲得。本發(fā)明的示例性實施方案通過附圖更詳細地說明，但不限于此。其中：

圖1顯示了帶有根據(jù)本發(fā)明的廢氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機的示意性透視圖；

圖2顯示了圖1的廢氣后處理系統(tǒng)的細節(jié)；

圖3顯示了圖2的細節(jié)；

圖4顯示了穿過圖3的細節(jié)的橫截面。

附圖標記清單

1內(nèi)燃機

2廢氣增壓系統(tǒng)

3廢氣后處理系統(tǒng)

4廢氣渦輪增壓器

5廢氣渦輪增壓器

6高壓渦輪

7低壓渦輪

8廢氣供給管路

9scr催化轉(zhuǎn)化器

10反應(yīng)器室

11廢氣排出管路

12旁路

13關(guān)閉元件

14廢氣引導件

15端部

16引入裝置

17噴射錐體

18混合段

19壁

20擋板元件

21管路

22側(cè)部

23側(cè)部

24吹掃裝置

25裝置。

具體實施方式

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機、例如在發(fā)電廠中的靜止式內(nèi)燃機或在船上采用的非靜止式內(nèi)燃機的廢氣后處理系統(tǒng)。特別地，廢氣后處理系統(tǒng)用在利用重質(zhì)燃油運行的船用柴油發(fā)動機上。

圖1示出了帶有廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)2和廢氣后處理系統(tǒng)3的內(nèi)燃機1的布置方案。內(nèi)燃機1可以是非靜止式或靜止式的內(nèi)燃機，特別是船舶的非靜止地運行的內(nèi)燃機。離開內(nèi)燃機1的汽缸的廢氣被利用在廢氣增壓系統(tǒng)2中，以便從廢氣的熱能中提取機械能用于壓縮待供給到內(nèi)燃機1的增壓空氣。

相應(yīng)地，圖1示出了帶有廢氣渦輪增壓器系統(tǒng)2的內(nèi)燃機1，其包含多個廢氣渦輪增壓器，即在高壓側(cè)的第一廢氣渦輪增壓器4和在低壓側(cè)的第二廢氣渦輪增壓器5。離開內(nèi)燃機1的汽缸的廢氣最初經(jīng)由第一廢氣渦輪增壓器1的高壓渦輪6流動，并且在其中膨脹，其中，在該過程中提取的能量被利用在第一廢氣渦輪增壓器4的高壓壓縮機中，以便壓縮增壓空氣。在第一渦輪增壓器4的下游的廢氣流動方向上看，布置有第二廢氣渦輪增壓器5，經(jīng)由其傳導已經(jīng)流過第一廢氣渦輪增壓器4的高壓渦輪6的廢氣，即經(jīng)由第二廢氣渦輪增壓器5的低壓渦輪7。在第二廢氣渦輪增壓器5的低壓渦輪7中，廢氣進一步膨脹，并且在該過程中提取的能量被利用在第二廢氣渦輪增壓器5的低壓壓縮機中，以便同樣地壓縮待供給到內(nèi)燃機1的汽缸的增壓空氣。

除了包括廢氣渦輪增壓器4和5的廢氣增壓系統(tǒng)2之外，內(nèi)燃機1包括為scr廢氣后處理系統(tǒng)的廢氣后處理系統(tǒng)3。scr廢氣后處理系統(tǒng)3連接在第一壓縮機5的高壓渦輪6與第二廢氣渦輪增壓器5的低壓渦輪7之間，使得離開了第一廢氣渦輪增壓器4的高壓渦輪6的廢氣在其到達第二廢氣渦輪增壓器5的低壓渦輪7的區(qū)域之前可相應(yīng)地最初經(jīng)由scr廢氣后處理系統(tǒng)3被傳導。

圖1示出了廢氣供給管路8，經(jīng)由其，從第一廢氣渦輪增壓器4的高壓渦輪6發(fā)出的廢氣可以在布置于反應(yīng)器室10中的scr催化轉(zhuǎn)化器9的方向上傳導。

此外，圖1示出了廢氣排出管路11，其用于將廢氣在第二廢氣渦輪增壓器5的低壓渦輪7的方向上從scr催化轉(zhuǎn)化器9排出。廢氣從低壓渦輪7發(fā)出經(jīng)由管路21特別是流入開口中。

未示出的是帶有單級增壓發(fā)動機的有利應(yīng)用，在該情況下，定位設(shè)置在渦輪的上游。

通向反應(yīng)器室10并因此通向位于反應(yīng)器室10中的scr催化轉(zhuǎn)化器9的廢氣供給管路8，以及引導離開反應(yīng)器室10并因此離開scr催化轉(zhuǎn)化器9的廢氣排出管路11，經(jīng)由在其中集成有關(guān)閉元件13的旁路12而聯(lián)接。在關(guān)閉元件13關(guān)閉的情況中，旁路12關(guān)閉，使得沒有廢氣可以流經(jīng)該旁路。相反，特別是當關(guān)閉元件13打開時，廢氣可流經(jīng)旁路12，即經(jīng)過反應(yīng)器室10，并且相應(yīng)地經(jīng)過位于反應(yīng)器室10中的scr催化轉(zhuǎn)化器9。圖2用箭頭14顯示了在經(jīng)由關(guān)閉元件13關(guān)閉旁路12的情況下，通過廢氣后處理系統(tǒng)3的廢氣流，其中，從圖2可以明顯看到，廢氣供給管路8通向帶有下游端15的反應(yīng)器室10，其中，在廢氣供給管路8的該端15的區(qū)域中的廢氣經(jīng)受大約180°的流動偏轉(zhuǎn)，其中，流動偏轉(zhuǎn)之后的廢氣經(jīng)由scr催化轉(zhuǎn)化器9傳導。

廢氣后處理系統(tǒng)3的廢氣供給管路8配備有引入裝置16，經(jīng)由其，在廢氣流中可以引入還原劑，特別是氨或氨前體物質(zhì)，需要其以便在scr催化轉(zhuǎn)化器9的區(qū)域中以定義的方式轉(zhuǎn)化廢氣的氧化氮。廢氣后處理系統(tǒng)3的該引入裝置16優(yōu)選為噴嘴，經(jīng)由其，氨或氨前體物質(zhì)噴射入在廢氣供給管路8內(nèi)的廢氣流中。圖2以錐體17顯示了還原劑到廢氣供給管路8的區(qū)域中的廢氣中的噴射。

在廢氣的流動方向上看，廢氣后處理系統(tǒng)3的位于引入裝置16的下游和scr催化轉(zhuǎn)化器9的上游的區(qū)段，描述為混合段。特別地，廢氣供給管路8在引入裝置16的下游提供混合段18，在其中廢氣可以在scr催化轉(zhuǎn)化器9的上游與還原劑混合。

廢氣供給管路8利用下游端15通往反應(yīng)器室10中。廢氣供給管路8的該下游端15配備有擋板元件20，其可以相對于廢氣供給管路8的下游端15移位。在所示的示例性實施方案中，擋板元件20可以相對于通往反應(yīng)器室10中的廢氣供給管路8的端部15而線性移位。該擋板元件20可相對于廢氣供給管路8的下游端15移位，以便在下游端15處關(guān)閉廢氣供給管路8或在下游端15處打開廢氣供給管路8。特別當擋板元件20在下游端15處關(guān)閉了廢氣供給管路8時，旁路12的關(guān)閉元件13優(yōu)選地打開，以便然后將廢氣完全傳導經(jīng)過scr催化轉(zhuǎn)化器9或接納scr催化轉(zhuǎn)化器9的反應(yīng)器室10。特別當擋板元件20打開廢氣供給管路8的下游端15時，旁路12的關(guān)閉元件13可以完全關(guān)閉或至少部分地打開。

特別當擋板元件20打開廢氣供給管路8的下游端15時，擋板元件20相對于廢氣供給管路8的下游端15的相對位置尤其取決于流經(jīng)廢氣供給管路8的廢氣質(zhì)量和/或取決于在廢氣供給管路8中的廢氣的廢氣溫度和/或取決于經(jīng)由引入裝置16引入到廢氣流中的還原劑的量。

在廢氣供給管路8的下游端15打開的情況中，擋板元件20的另一功能在于，存在于廢氣流中的液體還原劑的任何液滴到達擋板元件，在那里它們被攔截且霧化，以便避免液體還原劑的這種液滴到達scr催化轉(zhuǎn)化器9的區(qū)域。在下游端15打開的情況中，通過擋板元件20相對于廢氣供給管路8的下游端15的相對位置，尤其可以確定，在擋板元件20的區(qū)域中的廢氣供給管路8的下游端15的區(qū)域中的偏轉(zhuǎn)的廢氣，是更多在位于scr催化轉(zhuǎn)化器9徑向內(nèi)側(cè)的區(qū)段的方向上，還是更多在位于scr催化轉(zhuǎn)化器9徑向外側(cè)的區(qū)段的方向上傳導或轉(zhuǎn)向。

根據(jù)優(yōu)選的實施方案，廢氣供給管路8在下游端15的區(qū)域中擴張成漏斗狀，形成擴散器。因此，廢氣供給管路8的流動橫截面在下游端15的區(qū)域中增加，其中，如尤其從圖2中明顯可見，可提供成，在廢氣的流動方向上看在廢氣供給管路8的下游端15的上游，其流動橫截面首先減少。圖2相應(yīng)地示出了，在廢氣的流動方向上看在用于還原劑的引入裝置16的下游，廢氣供給管路8的流動橫截面首先近似恒定，但是然后首先逐漸變細并且最終在下游端15的區(qū)域中擴張。

在這種情況下，流動橫截面在廢氣供給管路8的下游端15處的這種擴張優(yōu)選經(jīng)由廢氣供給管路8的(比廢氣供給管路8經(jīng)由其首先在下游端15前面變細的區(qū)段)更短的區(qū)段實現(xiàn)。

優(yōu)選地，擋板元件是彎曲的，優(yōu)選在面向廢氣供給管路8的側(cè)部22上呈鐘形彎曲，形成用于廢氣的流動引導件。相應(yīng)地，擋板元件20的面向廢氣供給管路8的下游端15的側(cè)部22具有在擋板元件20的徑向內(nèi)區(qū)段上的比在徑向外區(qū)段上更小的到廢氣供給管路8的下游端15的距離。相應(yīng)地，在廢氣供給管路8的下游端15的方向上，相對廢氣的流動方向，擋板元件20在側(cè)部24的中心被拉入或彎曲。

如已闡述，廢氣供給管路8以其下游端15通向接納scr催化轉(zhuǎn)化器9的反應(yīng)器室10。在此，根據(jù)圖2，廢氣供給管路8穿透反應(yīng)器室10的下側(cè)并且以其下游端15鄰近反應(yīng)器室10的上側(cè)23結(jié)束，其中，如已闡述，離開在下游端15處的廢氣供給管路的廢氣在其隨后流經(jīng)scr催化轉(zhuǎn)化器9之前被偏轉(zhuǎn)180°。

如特別從圖3中明顯看出，用于增加廢氣背壓的裝置25安置在scr催化轉(zhuǎn)化器9的上游，在廢氣供給管路8的下游端15與scr催化轉(zhuǎn)化器9之間。用于增加廢氣背壓的該裝置25例如可以是網(wǎng)格、穿孔板等。借助于用于增加scr催化轉(zhuǎn)化器9的上游的廢氣背壓的裝置25，阻止了scr催化轉(zhuǎn)化器9的上游的廢氣流，由此可以實現(xiàn)使scr催化轉(zhuǎn)化器9均勻地供有廢氣流，即在圓周方向也即在徑向方向上看。因此，可在廢氣后處理系統(tǒng)的緊湊設(shè)計的情況中確保有效的廢氣清潔。

此外，用于增加廢氣背壓的裝置25具有的優(yōu)點是，包含在廢氣中的煤煙顆?？梢猿练e在其上。沉積在用于增加廢氣背壓的裝置25上的那些煤煙顆粒不可再到達scr催化轉(zhuǎn)化器9的區(qū)域且不再堵塞該區(qū)域。由此也可以在緊湊設(shè)計的的情況下確保有效的廢氣后處理。

此外，用于增加廢氣背壓的裝置25具有凈流動橫截面，其最大對應(yīng)于scr催化轉(zhuǎn)化器9的凈流動橫截面的兩倍，優(yōu)選為最大一倍，特別優(yōu)選為最大0.5倍。以這種方式，一方面可以確保廢氣流在scr催化轉(zhuǎn)化器9上的均勻化，而另一方面可以確保煤煙顆粒已經(jīng)沉積在用于增加廢氣背壓的裝置25的區(qū)域中，并且不再到達scr催化轉(zhuǎn)化器9的區(qū)域。

優(yōu)選地，在流動方向上或在廢氣流動方向上看，用于增加廢氣背壓的裝置25的厚度或長度與在流動方向上或廢氣流動方向上看的scr催化轉(zhuǎn)化器9的厚度或長度之間的比率最少為1:50，優(yōu)選至少為1:100，特別優(yōu)選至少為1:200。這還用于在廢氣后處理系統(tǒng)3的緊湊設(shè)計的情況中提供有效的廢氣后處理。

優(yōu)選地，在流動方向上或廢氣流動方向上看，對應(yīng)于用于增加廢氣背壓的裝置25與scr催化轉(zhuǎn)化器9之間的距離的距離，與在流動方向上或廢氣流動方向上看的scr催化轉(zhuǎn)化器9的厚度或長度之間的比率，最大為1:6，優(yōu)選最大為1:5，特別優(yōu)選最大為1:4。由此，也可在緊湊設(shè)計的情況下確保有效的廢氣后處理。

如已闡述，用于增加廢氣背壓的裝置15特別是穿孔板或網(wǎng)格，優(yōu)選地網(wǎng)格寬度特別地最大為6mm，優(yōu)選最大為4mm，特別優(yōu)選最大為1.5mm的相對地細篩網(wǎng)格。

通過安置在廢氣供給管路8的下游端15與scr催化轉(zhuǎn)化器9之間的用于增加廢氣背壓的裝置25，可確保均勻的供應(yīng)廢氣給scr催化轉(zhuǎn)化器9。通過增加廢氣背壓，廢氣流被阻止，從而確保廢氣在scr催化轉(zhuǎn)化器9上的均勻的分布。因此，可在緊湊設(shè)計的的情況下實現(xiàn)有效的廢氣后處理。

用于增加廢氣背壓的裝置25的另一優(yōu)點在于，同樣承擔預分離器的功能，在其上可以沉積包含在廢氣中的煤煙顆粒。因此，可以防止煤煙顆粒無障礙地到達scr催化轉(zhuǎn)化器9從而防止將其阻塞。因此，也可在緊湊設(shè)計的情況下實現(xiàn)有效的廢氣后處理。

根據(jù)本發(fā)明的有利的進一步發(fā)展，提供成，于反應(yīng)器室10內(nèi)(在其中接納scr催化轉(zhuǎn)化器9，以及此外在其中接納用于增加廢氣背壓的裝置25，并且廢氣供給管路8的下游端15打開)，安置至少一個吹掃裝置24，例如空氣噴嘴，其中，該或每個吹掃裝置24布置在用于增加廢氣背壓的裝置25與scr催化轉(zhuǎn)化器9之間。

在此，該或每個吹掃裝置24用作吹掃用于增加廢氣背壓的裝置25和/或用于吹掃scr催化轉(zhuǎn)化器9關(guān)于沉積在其上的煙灰顆粒，以便因此避免阻塞scr催化轉(zhuǎn)化器9和/或用于增加廢氣背壓的裝置25。通過在裝置25與催化轉(zhuǎn)化器之間的吹掃裝置的布置，可以相對于廢氣流動方向吹凈該裝置。

在此，圖4示出了該或每個吹掃裝置24的優(yōu)選定向，(這些)吹掃裝置以這樣的方式優(yōu)選定向，即在反應(yīng)器室10內(nèi)產(chǎn)生渦流或漩渦流，也就是說在用于增加廢氣背壓的裝置25的橫向于流動方向或廢氣流動方向行進的表面上和/或在scr催化轉(zhuǎn)化器9的相應(yīng)的表面上。

通過這種渦流或漩渦流，可特別有效地發(fā)生對來自于scr催化轉(zhuǎn)化器9和來自于用于增加廢氣背壓的裝置25的煤煙顆粒的吹掃。在此，圖4示出了反應(yīng)器室10，在其中接納scr催化轉(zhuǎn)化器9和用于增加廢氣背壓的裝置25，優(yōu)選具有橫截面為環(huán)形的壁19，其在反應(yīng)器室10的下側(cè)22與上側(cè)23之間延伸。通過這種壁27結(jié)合該或每個吹掃裝置24的定向，可以特別有利地形成渦流或漩渦流。

本發(fā)明使得在緊湊設(shè)計的情況下的有效廢氣后處理成為可能。為此，至少將用于增加廢氣背壓的裝置25設(shè)置在反應(yīng)器室10中的scr催化轉(zhuǎn)化器9的上游，在其中scr催化轉(zhuǎn)化器9并且廢氣供給管路8的下游端15通向該反應(yīng)器室。廢氣后處理的進一步有效性增加可由此實現(xiàn)，即在用于增加廢氣背壓的裝置25與scr催化轉(zhuǎn)化器9之間布置有至少一個吹掃裝置25，以便吹掃用于增加廢氣背壓的裝置25和/或用于關(guān)于沉積在scr催化轉(zhuǎn)化器上的煤煙顆粒來吹掃scr催化轉(zhuǎn)化器9。

在圖1的內(nèi)燃機1的情況中，廢氣后處理系統(tǒng)3安置在廢氣增壓系統(tǒng)2的上游。到內(nèi)燃機1的汽缸的入口打開，但廢氣渦輪增壓器4和5的可接近性受到限制。然而，當需要對廢氣渦輪增壓器4,6進行維修工作時，反應(yīng)器室10可以容易地拆卸。

與圖1中所示的廢氣增壓系統(tǒng)2的上游的廢氣后處理系統(tǒng)3的豎立布置方案相反，在廢氣增壓系統(tǒng)2之后傾斜90°的廢氣系統(tǒng)3的水平布置方案也是可能的，其中，然而在這種水平布置方案的情況中，布置方案的長度增加。然而，內(nèi)燃機1和廢氣增壓系統(tǒng)2于是在沒有對維修操作的限制的情況下是可用的，而不需要拆卸反應(yīng)器室10。

本發(fā)明顯然不僅可與scr催化轉(zhuǎn)化器，還可與ch4和hcho氧化催化轉(zhuǎn)化器一同使用。