CN102242663B - 一种车用柴油机选择还原催化转化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车用柴油机选择还原催化转化器，该催化转化器由尿素控制器、喷射装置、雾化器、混合器、重整器、尾气入口及混合气体出口构成，喷射装置连接尿素控制器与雾化器，混合器设在所述的雾化器的下部，该混合器两端分别设置尾气入口及重整器，混合气体出口设在所述的重整器的前端。与现有技术相比，本发明具有结构简单紧凑，氨浓度分布均匀，降低氨泄漏，NOX转化率高，压力损失小等优点。

Description

一种车用柴油机选择还原催化转化器
技术领域
本发明涉及一种催化转化器，尤其是涉及一种车用柴油机选择还原催化转化器。
背景技术
在汽车持续增长和能源紧缺的形势下，机动车柴油化成为发展趋势，而柴油机的富氧条件会带来更高的NOX排放，因此发展和完善NOX控制技术对减少NOX排放，保护环境有着重要的意义。尿素水溶液的选择性催化还原(SCR)技术能有效降低柴油机氮氧化物(NOX)排放，是最现实的减排技术，成为研究的热点。随着欧法规的实施，该技术在欧洲重型商用柴油车上得到了应用。由于柴油车行驶工况多变，排气流量、温度和污染物浓度波动很大，车载SCR系统的开发仍然面临很多挑战。在国内，SCR技术在重型柴油机的应用研究还处于初始阶段。一汽、潍柴、玉柴等国内主要车用柴油机企业同国外合作开发了适应于重型车用柴油机的SCR系统。目前主要存在的问题1、氨是一种有毒气体，SCR系统中未反应完全的氨排入大气会造成二次污染；2、SCR系统入口处流动、浓度分布不均匀，会极大影响整个系统NOX转化效率及NH3泄漏；3、增加SCR系统，将引起排气压力损失的增加，对发动机的动力性产生影响。我国对车用SCR系统的研究刚刚起步，对SCR系统结构设计和性能评估仍处于摸索阶段。
目前，申请号为200710013558的专利中公开了一种大排量发动机SCR后处理管路装置，喷射管路上安装有至少一个可向喷射管路内喷射尿素溶液旳喷嘴，喷嘴以喷射方向顺喷射管路内烟体流动方向的方式安装在喷射管路上，并且喷嘴喷射轴线与位于其喷射方向上的喷射管路的轴线成一夹角；喷射管路内位于喷嘴喷射方向上分别设有混合器。上述SCR催化转化器仍然存在浓度分布不均，压力损失大喷射的尿素在充分转化NOX的同时，NH3泄漏等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、NOX转化率高、压力损失小的车用柴油机选择还原催化转化器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车用柴油机选择还原催化转化器，其特征在于，该催化转化器由尿素控制器、喷射装置、雾化器、混合器、重整器、尾气入口及混合气体出口构成，所述的喷射装置连接尿素控制器与雾化器，所述的混合器设在所述的雾化器的下部，该混合器两端分别设置尾气入口及重整器，所述的混合气体出口设在所述的重整器的前端。
所述的尿素控制器的前端设置喷孔。
所述的喷射装置上设置4个径向喷孔。
所述的重整器内设置蜂窝状催化剂。
所述的催化剂为V2O5/TiO2。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)结构简单紧凑，氨浓度分布均匀，降低氨泄漏：本装置中喷嘴的位置决定了雾化形态和液滴的分布，经过流体力学计算得到合理的喷嘴位置和喷口直径，已经喷孔数量。充分的雾化使得进口截面的NH3分布更加均匀，无扩散器，避免了流动不均匀造成的局部空速高和局部氨过量引发的氨泄漏现象；
(2)NOX转化率高：转向型混合器可以使得NOX与NH3混合均匀，在催化剂上反应充分，提高NOX的转化率；
(3)压力损失小：通过计算流体力学数值模拟，得到催化剂的最佳孔隙率，可以充分保证气体与催化剂接触面积的基础上，压力损失最小。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视图。
图中1为尿素控制器、2为喷射装置、3为雾化器、4为混合器、5为重整器、6为尾气入口、7为混合气体出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种车用柴油机选择还原催化转化器，其结构如图1-2所示，该催化转化器由尿素控制器1、喷射装置2、雾化器3、混合器4、重整器5、尾气入口6及混合气体出口7构成，尿素控制器1的前端设置有喷孔，通过该喷孔可以向催化转化器中添加尿素，喷射装置2连接尿素控制器1与雾化器3，喷射装置2上设置4个均匀分布且直径为1mm的径向喷孔，通过该喷孔，尿素溶液可以进入雾化器3中进行雾化，混合器4设在雾化器3的下部，该混合器4两端分别设置尾气入口5及重整器6，混合气体出口7设在所述的重整器6的前端。
雾化的尿素水溶液(尿素质量分数32.5％)通过喷射装置2喷入雾化器3后，在空气的辅助作用下于高温下发生物理化学反应，生成氨气。氨气与尾气入口6中进入的尾气在混合器4中混合后进入重整器5中，与NOX在蜂窝状催化剂V2O5/TiO2上发生催化反应，从而降低排气NOX的含量，NOX的含量可以降低90％以上。催化剂容积为16.6L，孔密度为40孔/cm2，壁厚为0.06mm，孔隙率为0.595，最后得到对环境无污染的N2和H2O，从混合气体出口7排出。本发明旨在建立对SCR后处理系统，以合理的尺寸组合在一起，可以混合均匀，降低压降，增加NOX转化率。

Claims (3)

1.一种车用柴油机选择还原催化转化器，其特征在于，该催化转化器由尿素控制器、喷射装置、雾化器、混合器、重整器、尾气入口及混合气体出口构成，所述的喷射装置两端分别连接尿素控制器与雾化器，所述的混合器设在所述的雾化器的下部，该混合器两端分别设置尾气入口及重整器，所述的混合气体出口设在所述的重整器的前端；所述的喷射装置上设置4个径向喷孔，所述的尿素控制器的前端设置喷孔。
2.根据权利要求1所述的一种车用柴油机选择还原催化转化器，其特征在于，所述的重整器内设置蜂窝状催化剂。
3.根据权利要求2所述的一种车用柴油机选择还原催化转化器，其特征在于，所述的催化剂为V2O5/TiO2。
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