CN104634807A - 一种蜂窝状scr催化剂快速老化实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种蜂窝状SCR催化剂快速老化实验装置。本发明包括排气管，流量计，冷却装置，蜂窝小样老化装置和热电偶，来自模拟尾气试验系统的高低温循环的尾气进入排气管，并分流出一部分进入蜂窝小样老化装置，热电偶测出进入蜂窝小样老化装置的气流温度，气流温度由冷却装置降低后，由流量计测出整个老化过程的流量。本发明弥补了模拟尾气试验系统以及路试老化不能进行小样老化的不足，整体能够对多个蜂窝状样品进行老化，构造简单，大大缩短了时间成本，节省资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种SCR催化剂的快速老化实验装置，尤其是基于柴油机模拟尾气试验系统针对蜂窝状SCR催化剂的快速老化实验装置。
背景技术
柴油机以其载重量大、比油耗低、热效率高在庞大的汽车市场占有不可忽视的地位，相对于汽油机，柴油机的主要排放污染为氮氧化物NOx和颗粒物。柴油机机内净化技术主要有：燃烧室的优化和改进、电子控制燃油喷射技术、进气增压中冷技术、多气门技术。机外控制技术主要有：针对颗粒物的过滤净化技术，包括氧化催化技术、连续再生捕集技术、颗粒物捕集技术；针对氮氧化物的净化技术，包括等离子体辅助催化还原技术、混合气NOX捕集技术、选择性催化还原技术(SCR)。SCR系统在技术上，对发动机本体改动小，发动机耐久性好，燃油经济性好，对燃油油品和机油品质要求较低，没有催化器堵塞的风险。但是，SCR系统需要增加尿素喷射系统，对封装的要求也比较高。综合各方面因素，目前SCR是针对NOx处理应用最广的柴油机尾气后处理手段。
SCR技术原理首先是由美国安格(Engelhard)公司发现并于1957年申请专利，最初是用在发电机和船舶上，2001年欧洲才在一些大卡车上商业化使用该技术。如今该技术已经产业化。国内外主要研究方向集中在SCR催化器的失活机理、反应动力学、新型催化器、建模仿真、优化控制等方面，对于SCR催化器的快速老化和评价试验系统研究也是SCR催化器众多研究中的一部分。
SCR催化器的快速老化主要分为模拟柴油机尾气试验系统和路试老化。基于发动机台架试验存在的问题所开发的模拟柴油机尾气SCR试验系统，可以模拟柴油机的尾气流量、温度、压力以及NOx成分，对全尺寸SCR催化器进行性能评价及老化等试验，同时整个系统大大简单化。路试老化基于试验车在各种路况下的实车运行，对SCR催化器进行长时间远距离的实际老化，成本高，时间长，耗能大。
对SCR的运行有直接的影响是催化剂，它占SCR总投资的三分之一。国外SCR催化剂的研究始于上世纪中后期，经过多年的发展，基本上形成了三种类型的催化剂，即贵金属催化剂、沸石类催化剂和金属氧化物催化剂。目前，研究院所，开发产商都致力于SCR催化剂的改性和改良。对催化剂样品进行小样快速老化有助于缩短研发周期，加快研发进度。
发明内容
本发明基于模拟柴油机尾气试验系统，针对蜂窝状SCR催化剂，设计了蜂窝状SCR催化剂快速老化实验装置。
本发明的技术方案如下：本发明包括排气管，流量计，冷却装置，蜂窝小样老化装置和热电偶，来自模拟尾气试验系统的高低温循环的尾气进入排气管，并分流出一部分进入蜂窝小样老化装置，热电偶测出进入蜂窝小样老化装置的气流温度，气流温度由冷却装置降低后，由流量计测出整个老化过程的流量。
所述的蜂窝小样老化装置由钢管、石英管、固定卡套，固定套筒组成，在钢管内均布有多个石英管，钢管的密封处分布有对应的小孔，小孔外焊有固定套筒，当石英管放入小孔后，用固定卡套将其固定在固定套筒上。
本发明的有益效果在于：
1)弥补了模拟尾气试验系统以及路试老化不能进行小样老化的不足，整体能够对多个蜂窝状样品进行老化，构造简单，大大缩短了时间成本，节省资源。
2)采用先冷却后测流量的方法，解决了传统的流量计不能测量高温气流的问题。
3)采用引流式装置，引出一部分气体进行小样老化，保证了同一个装置内的老化条件基本相同，减少了误差。同时如果实验需要，可以安装多个该装置，进行批量老化，节约成本，加快研发进度。
4)整个老化过程在石英管内进行，通过套筒和卡套与钢管固定，使得反应能够稳定进行。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是蜂窝小样老化装置示意图。
图3是蜂窝小样老化装置横截面示意图。
图4是高温快速老化温度循环示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
本发明是在模拟柴油机尾气试验系统的基础上，采用钢管引流，将一部分尾气引入蜂窝小样老化装置。当模拟柴油机尾气试验系统运行时，温度和流量可控的尾气流入排气管，并且有一部分分流流入蜂窝小样老化装置。在该装置的前端有温度传感器，测量对蜂窝状SCR催化剂进行高温快速老化时的温度，后端有冷却装置，降低温度，使得流量计能够测量经过蜂窝小样老化装置的气流的流量。整个蜂窝小样老化装置是将石英管固定在一个小钢管内，在钢管的密封端均布有多个略大于石英管直径的小孔，便于放入多个石英管，小孔的外围延伸出一小段套筒，便于使用固定卡套将石英管和套筒卡住固定。交替通入高低温气体，就可以完成对蜂窝状SCR催化剂的快速老化。
如图1所示，为整体布置图，由排气管101，流量计102，冷却装置103，蜂窝小样老化装置104和热电偶105组成。来自模拟尾气试验系统的高低温循环的尾气进入排气管101，并分流出一部分进入蜂窝小样老化装置104，由热电偶105测出进入装置的气流温度。由于流量计无法测量高温尾气的流量，在流量计的前方布置有冷却装置103，气流温度降低后，由流量计102测出整个老化过程的流量。
如图2所示，为蜂窝小样老化装置104的具体示意图，分别由钢管201、石英管202、固定卡套203，固定套筒204组成。石英管在钢管内的分布如3所示。石英管在钢管201内均布，密封处分布有对应的小孔，小孔外焊有薄的固定套筒204，当石英管放入小孔后，可用固定卡套203（采用四氟卡套）将其固定在套筒上，方便反应。
高低温交替的气流来自模拟尾气试验系统，如图4所示，T0表示高低温循环变动中的低温状况，T1表示高低温循环变动中的高温状况，t0表示SCR催化器达到并稳定在温度T0时候的时间点，t1表示结束低温稳态的时间点，t1-t0则表示整个低温稳态进行的时间。迅速升温并使得温度稳定在T1的时间点为t2，高温稳态结束的时间点为t3，t3-t2为高温稳态的时间段，t4表示重新开始低温循环的时间点。循环次数为n次，对蜂窝SCR催化剂进行快速老化。
温度传感器测量得到温度，反馈给控制系统，得到快速老化过程中的温度以及反馈给模拟尾气试验系统，进行更好的温度控制。流量计测出反应过程中的流量。
Claims (1)
1.一种蜂窝状SCR催化剂快速老化实验装置，其特征在于：包括排气管，流量计，冷却装置，蜂窝小样老化装置和热电偶，来自模拟尾气试验系统的高低温循环的尾气进入排气管，并分流出一部分进入蜂窝小样老化装置，热电偶测出进入蜂窝小样老化装置的气流温度，气流温度由冷却装置降低后，由流量计测出整个老化过程的流量；
所述的蜂窝小样老化装置由钢管、石英管、固定卡套，固定套筒组成，在钢管内均布有多个石英管，钢管的密封处分布有对应的小孔，小孔外焊有固定套筒，当石英管放入小孔后，用固定卡套将其固定在固定套筒上。
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Granted publication date: 20180216 |