CN102444454A - 一种柴油机后处理scr催化转化消声器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，包括进气管、出气管、前端盖、后端盖以及由四块固定挡板依次分隔而成的前腔体、前回流腔体、中间腔体、后回流腔体和后腔体，所述的前回流腔体和后回流腔体中各设有一对催化剂载体组件；所述的进气管与中间腔体联通；所述的出气管与前腔体联通，并通过穿孔与前回流腔体和后回流腔体联通，通过格栅与后腔体部分联通。排气经进气管进入中间腔体，然后分成四股气流分别进入四个催化剂载体，最终经出气管一起排向大气。本发明的催化转化消声器，经过CFD-FLUENT软件分析，此催化转化消声器内流体动力学性能好，流场分布均匀，压损适中，并具有一定的消声作用。

Description

一种柴油机后处理SCR催化转化消声器

技术领域

本发明涉及柴油机尾气后处理系统领域，更具体的说是涉及一种柴油机后处理SCR催化转化消声器。 

背景技术

柴油机在动力性、经济性和可靠性方面都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(NO_x)和颗粒物(PM)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装置来达到排放目标。 

柴油发动机尾气选择性催化还原技术(SCR)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NO_x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NH₃和NO_x在催化转化器中发生还原反应(反应3-5)，将NO_x转化为H₂O和N₂。 

(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) 

对于用于柴油机尾气处理的催化转化器的主要评价指标，主要包括： 

1、流体在各个催化剂载体间的分布以及每个催化剂载体前端面的流动均匀性值。 

2、系统的压力损失 

催化转化器的压力损失时整个排气系统的一个部分，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、声学指标：插入损失 

发明内容

本专利一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，旨在提供一种流动性能好、压损适中，并具有消声功能，用于柴油机尾气处理的催化转化器。 

为实现以上目的，本专利采用的技术方案是： 

一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，包括进气管、出气管、前端盖、后端盖以及由四块固定挡板依次分隔而成的前腔体、前回流腔体、中间腔体、后回流腔体和后腔体，其特征在于在所述的前回流腔体和后回流腔体中各设有一对催化剂载体组件；所述的进气管与中间腔体联通；所述的出气管与所述的前腔体联通，并通过穿孔分别与所述的前回流腔体和后回流腔体联通，通过格栅与所述的后腔体部分联通；所述的前腔体和前回流腔体通过第一挡板上开设的回流孔联通，所述的后回流腔体和后腔体通过第四挡板上开设的回流孔联通。 

本发明的一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，排气经进气管进入中间腔体，然后分成四股气流分别进入四个催化剂载体组件。经过位于前回流腔室内的催化剂载体组件的气流经前腔体和前回流腔体混合进入出气管，经过位于后回流腔室内的催化剂载体组件的气流经后腔体和后回流腔体混合进入出气管。四股气流最终一起经过出气管一起排向大气。 

根据本发明，进气管布置在整个催化转化消声器的中间位置，并与中间腔体相连。进入催化转化消声器的排气首先通过进气管进入中间腔体进行初级分布后，在分别进入四个催化剂载体，以使得每个催化剂载体内的流量分布尽量的均匀。 

根据本发明，四个催化剂载体组件以中间腔体为中心均匀对称布置，且载体之间尽量保持平行或者同轴垂直，以满足气流分布均匀性要求。 

根据本发明，前腔体与前回流腔体之间、后腔体与后回流腔体之间通过回流孔连接，回流孔应尽量开大，避免产生过大的压力损失。 

根据本发明，出气管贯穿整个催化转化消声器内部，并与前腔体、前回流腔体、后腔体、后回流腔体联通。其中前腔体直接与出气管联通，后腔体通过格栅与出气管联通，以尽量降低背压。 

根据本发明，出气管与前回流腔体和后回流腔体之间通过穿孔联通，以便气流在通过穿孔时达到消声的目的，穿孔的大小8-15mm为宜。 

本发明的一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，经过CFD-FLUENT软件分析，此催化转化消声器内流体动力学性能好，流场分布均匀，压损适中，并具有一定的消声作用。 

附图说明

图1是本发明的内部结构详图。 

图2是本发明的总体主视图。 

图3是本发明的总体左视图。 

图4是本发明图1的A-A剖面视图。 

图5是本发明挡板9.10的主视图。

图6是本发明催化剂载体组件的轴向截面图。 

图7是本发明的气流走向示意图。 

其中：1-中间腔体；2-后回流腔体；3-前回流腔体；4-后腔体；5-前腔体；6-进气管；7-固定挡板；8-固定挡板；9-固定挡板；10-固定挡板；11-前端盖；12-后端盖；13-出气管；21-1-催化剂载体；21-2-衬垫；21-3-载体壳体；14、15-穿孔；16-格栅；17-回流孔；21、22、23、24-催化剂载体组件。 

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利的具体实施方式，例如：结构的形状、构造以及各部分之间的相互位置关系及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细的说明。 

参照图1至图6，本发明的一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，包括进气管6、出气管13、前端盖11、后端盖12以及由四块固定挡板10、7、8、9依次分隔而成的前腔体5、前回流腔体3、中间腔体1、后回流腔体2和后腔体4，其特征在于在所述的前回流腔体3和后回流腔体2中各设有一对催化剂载体组件21、22和23、24；所述的进气管6与中间腔体1联通；所述的出气管13依次穿过后端盖12、第四挡板9、第三挡板8和第二挡板7后与第一挡板10连接，并与所述的前腔体11联通，所述出气管13位于前回流腔体3和后回流腔体2部分的管体上分别开设有多个穿孔15和14，位于后腔体4部分的管体上开设有格栅 16；所述的前腔体5和前回流腔体3通过第一挡板10上开设的回流孔17联通，所述的后回流腔体2和后腔体4通过第四挡板9上开设的回流孔17联通。 

催化剂载体组件21和22相互平行置于前回流腔体3内，催化剂载体组件23和24相互平行置于后回流腔体2内，催化剂载体组件21和23同轴设置，催化剂载体组件22和24同轴设置。四个催化剂载体组件以中间腔体1为中心均匀对称布置。 

参照图6，所述的每个催化剂载体组件呈圆柱形，包括外层的载体壳体21-3、载体壳体内的衬垫21-2和设置在衬垫内的催化剂载体21-1。 

所述的进气管6和出气管13位于整个催化转化消声器的中间位置，其中，进气管6位于中心位置，而出气管13位于中心偏向外侧位置。所述的进气管6和出气管13基本平行。进气管6穿过前端盖11、第一挡板10后与第二挡板7连接，且与所述的中间腔体1联通。 

参照图7，排气经进气管6直接进入中间腔体1，然后从前后两个方向分成前下、前上、后下、后上四股气流分别进入四个催化剂载体21-1。 

流向前方(即图1所示的左向)的排气经过前下催化剂载体组件21和前上催化剂载体组件22的催化剂载体21-1后进入到前腔体5，然后分成两路，其中一路直接进入出气管13，另一路穿过第一挡板10上的回流孔17进入前回流腔体3混合，最后从穿孔15进入出气管13排出。 

流向后方(即图1所示的右向)的排气中经过后下催化剂载体组件23和后上催化剂载体组件24的催化剂载体21-1后进入到后腔体4，然后再分成两路：其中一路穿过第四挡板9上的回流孔17进入后回流腔体2混合，最后从穿孔14进入出气管13；另一路从格栅16直接进入出气管13。 

排气在经过前下、前上、后下、后上四个催化剂载体后形成的四股气流最终一起通过出气管13排向大气。 

所述出气管13贯穿整个催化转化消声器内部，并与前腔体5、前回流腔体3、后腔体4、后回流腔体2通过穿孔15或格栅16联通。 

上述结合附图对本发明进行了示例性的描述，但本发明的具体实现并不受上述方式的限制。只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明 的保护范围之内。 

采用本发明的技术方案，催化转化消声器内流体动力学性能好，流场分布均匀，压损适中，并具有一定的消声作用。 

Claims (5)

1.一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，包括进气管(6)、出气管(13)、前端盖(11)、后端盖(12)以及由四块固定挡板(10、7、8、9)依次分隔而成的前腔体(5)、前回流腔体(3)、中间腔体(1)、后回流腔体(2)和后腔体(4)，其特征在于在所述的前回流腔体(3)和后回流腔体(2)中各设有一对催化剂载体组件(21、22和23、24)；所述的进气管(6)与中间腔体(1)联通；所述的出气管(13)与所述的前腔体(11)联通，并通过穿孔(15、14)分别与所述的前回流腔体(3)和后回流腔体(2)联通，通过格栅(16)与所述的后腔体(4)联通；所述的前腔体(5)和前回流腔体(3)通过第一挡板(10)上开设的回流孔(17)联通，所述的后回流腔体(2)和后腔体(4)通过第四挡板(9)上开设的回流孔(17)联通。

2.如权利1所述的一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，其特征在于所述消声器的横截面呈腰圆形，所述的出气管(13)位于整个消声器的中心处，所述的进气管(6)位于整个消声器的中部偏一侧。

3.如权利1所述的一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，其特征在于所述出气管(13)上的穿孔(15)的大小为8-15mm。

4.如权利1-3任何一项所述的一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，其特征在于两对催化剂载体组件(21、22和23、24)以中间腔体为中心均匀对称设置，且同一对催化剂载体组件中的两个催化剂载体组件平行设置。

5.如权利1所述的一种柴油机后处理SCR催化转化消声器，其特征在于所述的每个催化剂载体组件(21、22和23、24)呈圆柱形，包括外层的载体壳体(21-3)、载体壳体内的衬垫(21-2)和设置在衬垫内的催化剂载体(21-1)。

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