CN101435358B - Scr催化转化器 - Google Patents

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Abstract

一种SCR催化转化器，包括壳体、上挡板、下挡板、气体入口管、气体出口管和载体组件；上挡板和下挡板间隔设置在壳体内并将壳体内腔分隔成上缓冲腔、中腔和下缓冲腔，其中的上挡板上设有多个穿孔将上缓冲腔与中腔连通，下挡板将中腔和下缓冲腔分隔；气体入口管从壳体的上端面插入壳体内并穿过上挡板和下挡板与下缓冲腔连通；气体出口管从壳体的上端面插入壳体内并穿过上挡板与下挡板封闭相连，气体出口管的下部设有多个气孔与中腔连通；载体组件共多组并排设置在上挡板和下挡板之间并分别与上、下缓冲腔连通。本发明的SCR催化转化器，具有流动性能好、压损适中，并具有消声作用。

Description

SCR催化转化器
技术领域
本发明涉及一种柴油机尾气处理设备，特别涉及一种SCR催化转化器。
背景技术
柴油机在动力性、经济性和可靠性方面比汽油机有明显的优势，特别是CO2排放非常低，其用途已逐渐扩展到各类车型上。但柴油机存在最大的问题是氮氧化物和颗粒排放严重。随着中国排放控制法规越来越严，以及国产柴油发动机性能及油品问题，光靠机内净化措施显得力不从心，因此有必要采取机外后处理系统来达到排放目标。
SCR技术是车用柴油发动机的一种机外后处理技术，可以有效改善柴油机氮氧化物的排放，并对柴油含硫量不敏感。该技术通过在排气管中喷入一定浓度的尿素溶液，经热解(反应1)和水解(反应2)后产生的氨气和氮氧化物在催化转化器中发生还原反应(反应3-5)，将氮氧化物转化为水蒸气和氮气(反应3-5需要在一定温度下才能有效进行)。
(NH2)2CO→NH3+HNCO       (1)
NH3+HNCO→NH3+CO2        (2)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O    (3)
2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O    (4)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O     (5)
对于SCR催化转化器的主要性能，可以由以下指标来评估。
1、流体在各个载体间的分布以及每个载体前端面的流动均匀性值
改善废气在各载体间的质量流量分布，有利于提高载体催化剂的利用率；有利于降低气流在载体上的压力损失；有利于载体更快的达到起燃温度。
2、系统的压力损失
催化转化器的压力损失是整个排气系统压损的一个部分，降低催化转化器的压力损失有利于降低排气系统的背压，从而有利于改善发动机的性能。
3、空速
空速的大小反应了气流在载体中的停留时间。空速越小，气流在载体中的停留时间越长，越有利于降低氮氧化物的还原反应。
4、声学插入损失。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种流动性能好、压损适中的SCR催化转化器。
本发明的目的是这样实现的：包括壳体、上挡板、下挡板、气体入口管、气体出口管和载体组件；上挡板和下挡板间隔设置在壳体内并将壳体内腔分隔成上缓冲腔、中腔和下缓冲腔，其中的上挡板上设有多个穿孔将上缓冲腔与中腔连通，下挡板将中腔和下缓冲腔分隔；气体入口管从壳体的上端面插入壳体内并穿过上挡板和下挡板与下缓冲腔连通；气体出口管从壳体的上端面插入壳体内并穿过上挡板与下挡板封闭相连，气体出口管的下部设有多个气孔与中腔连通；载体组件共多组并排设置在上挡板和下挡板之间并分别与上、下缓冲腔连通。
所述的载体组件包括载体，该载体是一圆柱形陶瓷制品，其轴向设有多条平行通道贯通两端面，在各通道的内表面设有催化剂涂层。
所述的催化剂为沸石基催化剂或钒石基催化剂。
所述的载体组件还包括包覆在载体外的衬垫和包覆在衬垫外的壳体。
所述的载体组件共4组分布在气体入口管的周围。
本发明的SCR催化转化器经计算流体力学(CFD)流动分析和声学分析论证，表明其具有流动性能好、压损适中的优点和特点，并具有消声器的作用。上下缓冲腔、穿孔上挡板和穿孔气体出口管的设计能保证气流在流经催化转化器时压力损失适中；载体组件中的壳体和衬垫可以保护和夹持载体，防止载体在车辆行驶中破碎失效；上下缓冲腔，穿孔上挡板和穿孔气体出口管的设计，还使得催化转化器具有消声器的消声作用。
附图说明
图1是本发明SCR催化转化器的整体结构示意图；
图2是本发明中的载体组件的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的SCR催化转化器，包括壳体1、上挡板2、下挡板3、气体入口管4、气体出口管5和载体组件6。上挡板2和下挡板3间隔设置在壳体1内并将壳体内的空间分隔成上缓冲腔7、中腔8和下缓冲腔9，其中的上挡板上设有多个穿孔将上缓冲腔与中腔连通，下挡板将中腔和下缓冲腔分隔，可防止处理前和处理后的排气相互串通。气体入口管4从壳体1的上端面插入壳体内并穿过上挡板2和下挡板3与下缓冲腔9连通；气体出口管5从壳体的上端面插入壳体内并穿过上挡板2与下挡板3封闭相连，气体出口管5的下部设有多个气孔51与中腔连通；载体组件共4组分布在气体入口管4的周围，并排设置在上挡板2和下挡板3之间并分别与上、下缓冲腔连通。
参见图2，本发明中的载体组件6包括载体61、包覆在载体外的衬垫62和包覆在衬垫外的壳体63。载体61是一圆柱形陶瓷制品，其轴向设有多条平行通道611贯通两端面，在各通道的内表面设有催化剂涂层。用作催化剂涂层的催化剂可以为沸石基催化剂或钒石基催化剂。壳体和衬垫可以保护和夹持载体，防止载体在车辆行驶中破碎失效。
本发明SCR催化转化器的工作原理可结合图1说明如下：
柴油发动机排气通过气体入口管4进入下缓冲腔9，气流重新组织后分流到四个载体组件6中，其各成分在此发生化学反应以降低氮氧化物。气流经载体组件6处理后，进入上缓冲腔7，再经上档板5上的穿孔进入中腔8，最后从设置在气体出口管5下部的气孔进入气体出口管5，再通过气体出口管5从尾管排出。

Claims (5)

1.一种SCR催化转化器，其特征在于：包括壳体、上挡板、下挡板、气体入口管、气体出口管和载体组件；上挡板和下挡板间隔设置在壳体内并将壳体内腔分隔成上缓冲腔、中腔和下缓冲腔，其中的上挡板上设有多个穿孔将上缓冲腔与中腔连通，下挡板将中腔和下缓冲腔分隔；气体入口管从壳体的上端面插入壳体内并穿过上挡板和下挡板与下缓冲腔连通；气体出口管从壳体的上端面插入壳体内并穿过上挡板与下挡板封闭相连，气体出口管的下部设有多个气孔与中腔连通；载体组件共多组并排设置在上挡板和下挡板之间并分别与上、下缓冲腔连通。
2.根据权利要求1所述的SCR催化转化器，其特征在于：所述的载体组件包括载体，该载体是一圆柱形陶瓷制品，其轴向设有多条平行通道贯通两端面，在各通道的内表面设有催化剂涂层。
3.根据权利要求2所述的SCR催化转化器，其特征在于：所述的催化剂为沸石基催化剂或钒石基催化剂。
4.根据权利要求1所述的SCR催化转化器，其特征在于：所述的载体组件还包括包覆在载体外的衬垫和包覆在衬垫外的壳体。
5.根据权利要求1所述的SCR催化转化器，其特征在于：所述的载体组件共4组分布在气体入口管的周围。
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