CN101915150A - 加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管 - Google Patents

加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管 Download PDF

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庞海龙
邓成林
徐正飞
姜大海
卜建国
姚广涛
刘宏威
资新运
张春润
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Abstract

本发明涉及一种加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管，包括管内依次装有尿素溶液雾化喷嘴和SCR催化器的排气管，其特征是：所述排气管内的尿素溶液雾化喷嘴近端设有旋流器，所述旋流器主要由环形壳体、弧形旋流叶片和导流圆环构成，所述导流圆环置于环形壳体中心，所述导流圆环外圆间隔均布固接有若干片弧形旋流叶片，弧形旋流叶片外端头与环形壳体内壁固接。有益效果：可以使发动机尾气与雾化的尿素水溶液充分地均匀混合，从而提高了柴油机SCR系统的效率以及减少氨泄漏；减少或消除了排气管内壁和尿素雾化喷嘴连接件上的尿素结晶。降低尿素对管件等的腐蚀速度，提高了系统的耐久性、可靠性和经济性。

Description

加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管
技术领域
本发明属于柴油发动机尾气处理装置，尤其涉及一种加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管。
背景技术
柴油机以其较高的热效率和较低的废气排放在各行各业得到了广泛的应用，但其较高的氮氧化物排放是长期困扰人们的一个问题。选择催化还原技术（Urea-SCR）是控制柴油机氮氧化物的有效方法，该技术通常使用一定浓度的尿素溶液（车用尿素溶液）经过蒸发、热解和水解后生成的氨气来选择催化还原柴油机排放出来氮氧化物。而车用尿素水溶液雾化后进入排气管与发动机尾气混合程度的优劣直接影响下游的SCR催化器对氮氧化物的转化效率。
发动机尾气的流动状态与发动机本身的工况有关，是影响雾化的尿素水溶液能够充分地与尾气均匀混合的主要因素。一般情况下，发动机尾气的浓度分布沿排气管径向是由浓到稀。甚至，存在局部过浓或过稀。进入SCR催化器后，一方面，尾气过浓的部分因没有足够的还原剂（氨气）而将多余的尾气排入大气环境；另一方面，尾气浓度较稀的部分由于携带的还原剂相对较多，未参与催化还原反应的氨气直接进入大气，造成氨泄漏，形成新的污染。还有，在发动机尾气气流通过雾化的尿素水溶液区域时，因雾化喷嘴的穿射距离，通常极易在排气管内壁上形成尿素结晶体，长期这样会腐蚀排气管和雾化喷嘴的安装件。因此，为提高SCR催化器的净化效率和减少（或避免）还原剂的泄露和排气管内壁上的尿素结晶，需要采取加强柴油机排气管内尾气旋流流动和消除尿素溶液喷射结晶的措施。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种结构简单、装置压降低、安装方便、运行可靠、成本低廉、耐腐蚀的加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管，可以加强排气管内尾气旋流流动并与雾化尿素水溶液混合以及消除尿素溶液喷射结晶。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管，包括管内依次装有尿素溶液雾化喷嘴和SCR催化器的排气管，其特征是：所述排气管内的尿素溶液雾化喷嘴近端设有旋流器，所述旋流器主要由环形壳体、弧形旋流叶片和导流圆环构成，所述导流圆环置于环形壳体中心，所述导流圆环外圆间隔均布固接有若干片弧形旋流叶片，弧形旋流叶片外端头与环形壳体内壁固接。
所述旋流器沿尾气气流切向流入方向的旋流叶片设有入射口，旋流器沿尾气气流流出方向的旋流叶片一侧设有出射口，所述尾气气流流入旋流叶片的方向与排气管轴向的夹角，即入射角为0°，尾气气流流出旋流叶片的方向与排气管轴向的夹角，即出射角为60°。
有益效果：发动机尾气紊流流动加强。可以使发动机尾气与雾化的尿素水溶液充分地均匀混合，从而提高了柴油机SCR系统的效率以及减少氨泄漏；减少或消除了排气管内壁和尿素雾化喷嘴连接件上的尿素结晶。降低尿素对管件等的腐蚀速度，提高了系统的耐久性、可靠性和经济性；由于该装置结构形式简单、设计合理，紊流效果好。该装置随发动机工况的不同对整个排气管路的压降增加不多，因此不会对发动机的动力性能造成影响。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中旋流器的结构示意图；
图3是尾气气流通过旋流器的工作示意图。
图中：1、尿素溶液雾化喷嘴，2、SCR催化器，3、排气管，4、排气管，5、环形壳体，6、旋流叶片，7、导流圆环，8、入射口，9、出射口，10、入射角，11、出射角，12、排气管轴向。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。如图所示，一种加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管，包括管内依次装有尿素溶液雾化喷嘴1和SCR催化器2的排气管3，所述排气管内的尿素溶液雾化喷嘴近端设有旋流器4，所述旋流器主要由环形壳体5、弧形旋流叶片6和导流圆环7构成，所述导流圆环置于环形壳体中心，所述导流圆环外圆间隔均布固接有若干片弧形旋流叶片，弧形旋流叶片外端头与环形壳体内壁固接。所述旋流器沿尾气气流切向流入方向的旋流叶片设有入射口8，旋流器沿尾气气流流出方向的旋流叶片一侧设有出射口9，所述尾气气流流入旋流叶片的方向与排气管轴向12的夹角，即为入射角10为0°，尾气气流流出旋流叶片的方向与排气管轴向的夹角，即为出射角11为60°。一般选择不锈钢材料，环境温度在200～500℃和工作介质为高温柴油机尾气及碱性的尿素水溶液。
工作原理：
在排气管内的尾气气流与雾化的尿素水溶液相遇混合前，先经过旋流器以加强其紊流流动程度；
当雾化尿素水溶液与被强化旋流状态的尾气相遇，并在通过催化器入口前时得到充分的混合，从而提高在催化器中的氮氧化物的转化效率；
当排气管内的尾气经过旋流器加强紊流流动的强度后，一方面能够减少在雾化喷嘴周围的排气管内壁上尿素喷射结晶，另一方面能够利用尾气的高温特性加热并冲刷消除部分残留在管内壁上的尿素喷射结晶；
旋流器安装位置一般在尿素水溶液雾化喷嘴前端，通常二者间距较小，以便于整体加工和安装。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管，包括管内依次装有尿素溶液雾化喷嘴和SCR催化器的排气管，其特征是：所述排气管内的尿素溶液雾化喷嘴近端设有旋流器，所述旋流器主要由环形壳体、弧形旋流叶片和导流圆环构成，所述导流圆环置于环形壳体中心，所述导流圆环外圆间隔均布固接有若干片弧形旋流叶片，弧形旋流叶片外端头与环形壳体内壁固接。
2.根据权利要求1所述的加强尾气旋流流动及消除尿素溶液喷射结晶的排气管，其特征是：所述旋流器沿尾气气流切向流入方向的旋流叶片设有入射口，旋流器沿尾气气流流出方向的旋流叶片一侧设有出射口，所述尾气气流流入旋流叶片的方向与排气管轴向的夹角，即入射角为0°，尾气气流流出旋流叶片的方向与排气管轴向的夹角，即出射角为60°。
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