CN101745314A - 选择性催化还原转化器 - Google Patents

Abstract

一种选择性催化还原转化器，包括催化剂载体组件、进气腔、出气腔、气体入口管和气体出口管。其中的催化剂载体组件横向设置；进气腔和出气腔分别连接在催化剂载体组件的前后两端；气体入口管竖向插入进气腔内并与进气腔连通；气体出口管横向插入出气腔内并与出气腔连通，气体入口管和气体出口管的插入腔体内的部分分别设有多个通气孔。本发明的选择性催化还原转化器流动性能好、压损适中，并具有消声作用。

Description

选择性催化还原转化器

技术领域

本发明涉及一种柴油机尾气处理设备，特别涉及一种选择性催化还原转化器。

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。

柴油发动机尾气选择性催化还原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)

H₂O+HNCO→NH₃+CO₂        (2)

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O    (3)

2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂O    (4)

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O     (5)

对于选择性催化还原转化器的主要性能，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、压损适中的选择性催化还原转化器。

本发明的目的是这样实现的：一种选择性催化还原转化器，包括催化剂载体组件、进气腔、出气腔、气体入口管和气体出口管；

所述的催化剂载体组件横向设置；所述的进气腔和出气腔分别连接在催化剂载体组件的前后两端；所述的气体入口管竖向插入进气腔内并与进气腔连通；所述的气体出口管横向插入出气腔内并与出气腔连通，气体入口管和气体出口管的插入腔体内的部分分别设有多个通气孔。

所述的催化剂载体组件包括三段顺序串连的载体，各载体均为圆柱形陶瓷制品，载体内沿轴向设有多条平行通道贯通两端面，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。

所述的出气腔内设有一块竖向挡板将出气腔分隔为内腔和外腔，挡板上设有多个通气孔；所述的气体出口管从该挡板穿过伸入内腔，气体出口管上的多个通气孔均位于外腔中。

所述的气体出口管的内端设有喇叭口。

本发明的柴油发动机尾气催化转换器经计算流体力学(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。进气腔、出气腔、穿孔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；穿孔挡板、穿孔气体进口和出口管的设计，还使得催化转化器具有消声器的消声作用。

附图说明

图1是本发明选择性催化还原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，本发明的选择性催化还原转化器，包括壳体1、催化剂载体组件7、进气腔8、出气腔6、气体入口管2和气体出口管5。

配合参见图2，本发明中的催化剂载体组件7横向设置，它包括三段顺序串连的载体71、包覆在载体外的衬垫72和包覆在衬垫外的壳体73。各载体71均为圆柱形陶瓷制品，载体内沿轴向设有多条平行通道贯通两端面，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。

进气腔8和出气腔6分别连接在催化剂载体组件的前后两端，在进气腔8与壳体1之间设有隔热材料3。在出气腔内设有一块竖向挡板4将出气腔分隔为内腔和外腔，挡板4上设有多个通气孔。气体出口管5从该挡板穿过伸入内腔，气体出口管上的多个通气孔均位于外腔中。

气体入口管2竖向插入进气腔8内并与进气腔连通；气体出口管5横向插入出气腔6内并与出气腔连通，气体入口管和气体出口管的插入腔体内的部分分别设有多个通气孔。在气体出口管5的内端设有喇叭口。

本发明选择性催化还原转化器的工作原理可结合图1说明如下：

柴油发动机尾气通过气体入口管2进入进气腔8，气流在进气腔8内重组后流经载体组件7，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7处理后，进入出气腔6。出气腔6有具有消声功能。最后，气流通过气体出口管5从尾管排出。

Claims (5)

1.一种选择性催化还原转化器，包括催化剂载体组件、进气腔、出气腔、气体入口管和气体出口管；其特征在于：

所述的催化剂载体组件横向设置；所述的进气腔和出气腔分别连接在催化剂载体组件的前后两端；所述的气体入口管竖向插入进气腔内并与进气腔连通；所述的气体出口管横向插入出气腔内并与出气腔连通，气体入口管和气体出口管的插入腔体内的部分分别设有多个通气孔。

2.根据权利要求1所述的选择性催化还原转化器，其特征在于：所述的催化剂载体组件包括三段顺序串连的载体，各载体均为圆柱形陶瓷制品，载体内沿轴向设有多条平行通道贯通两端面，各通道的内表面设有催化剂涂层。

3.根据权利要求2所述的选择性催化还原转化器，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所述的选择性催化还原转化器，其特征在于：所述的出气腔内设有一块竖向挡板将出气腔分隔为内腔和外腔，挡板上设有多个通气孔；所述的气体出口管从该挡板穿过伸入内腔，气体出口管上的多个通气孔均位于外腔中。

5.根据权利要求1所述的选择性催化还原转化器，其特征在于：所述的气体出口管的内端设有喇叭口。

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