CN106762054A - 一种scr系统喷嘴集成式尿素混合器 - Google Patents

一种scr系统喷嘴集成式尿素混合器 Download PDF

Info

Publication number
CN106762054A
CN106762054A CN201710005264.XA CN201710005264A CN106762054A CN 106762054 A CN106762054 A CN 106762054A CN 201710005264 A CN201710005264 A CN 201710005264A CN 106762054 A CN106762054 A CN 106762054A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blender
spoiler
tube
inner tube
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710005264.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘军
周磊
卢凯
王明远
吴燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201710005264.XA priority Critical patent/CN106762054A/zh
Publication of CN106762054A publication Critical patent/CN106762054A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/28—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams characterised by the specific design of the jet injector
    • B01F25/282—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams characterised by the specific design of the jet injector the jet injector being of Coanda-type, i.e. having a surface to attract the jet for adjusting its direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/421—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
    • B01F25/423—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components
    • B01F25/4231—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components using baffles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明公开了一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器，包括混合器外管，混合器内管，扰流片，扰流片转轴，扰流片配重，喷嘴，混合叶片；混合器内管位于混合器外管内部，混合器内管与混合器外管之间设有间隙，混合器内管两端固定在混合器外管上；扰流片位于混合器内管气流入口端，扰流片能够在混合器内管内部绕扰流片转轴旋转；扰流片转轴位于混合器内管内部；扰流片配重位于所述扰流片的边缘位置；喷嘴穿过所述混合器外管和所述混合器内管、且与混合器的管壁成45°角，喷嘴口位于混合器内管内部、且位于扰流片后部；混合叶片固定在所述混合器内管上，位于喷嘴的后部。本发明能提高尿素溶液蒸发率，极大减少了尿素水溶液的结晶风险，优化气流场和温度场。

Description

一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器
技术领域
本发明涉及柴油汽车排气装置的构件，尤其是关于一种柴油汽车尾气排放系统中的尿素混合器。
背景技术
目前使用的降低尾气排放技术有两种，一种是通过机内净化微粒和机外催化还原氮氧化物的SCR(选择性催化还原)技术，另一种是通过机内净化氮氧化物的EGR(发动机废气再循环)和机外通过微粒捕捉器过滤微粒技术。为适应重型柴油商用车和重型柴油机越来越严格的排放法规需要，结合国内柴油的供给和车辆生产运营的经济性以及车辆排放标准等方面的实际，为减少上述柴油汽车及柴油机氮氧化物的排放，在重型柴油商用车和重型柴油机排气的后处理系统中采用了“SCR”技术。所谓“SCR”技术，是指选择性(Selective)和催化(Catalytic)及还原(Reduction)系统。其具体的技术结构是在汽车尾气的排放系统中增加尿素喷射装置和在消声管中增设催化器。SCR系统工作过程是将尿素溶液通过喷射泵和喷嘴雾化后再喷入排气管中，与尾气在排气管和消声管中混合，混合后的气体进入催化器，尾气中的尿素雾化液在高温气体与催化器上的矾基催化剂的共同作用下，加速分解成氨气，氨气与尾气中的氮氧化物再进行还原反应，生成氮气排出，从而降低尾气中氮氧化物的含量以至达到排放标准。
SCR系统结构主要由尿素泵、混合器、净化装置等组成，受安装空间的限制，将喷嘴与混合器集成在一起成为趋势。在SCR系统实际工作过程中常常在混合器的管壁和混合叶片上出现结晶现象，特别是在发动机低工况状态下，结晶问题尤为突出，这主要是由于低工况下排气温度低且气流速度慢，尿素蒸发不完全，气流带不走的尿素溶液附着在混合器管壁和混合叶片上，产生结晶现象。随着使用时间的增加，尿素晶体积累在一起逐渐阻塞排气管，大大降低SCR系统的净化效果，使之无法正常工作，并使车辆动力性和燃油经济性下降。
发明内容
为克服现有柴油汽车尾气排放系统中SCR系统工作过程中存在的不足，本发明提出一种可使柴油汽车尾气与尿素雾化溶液充分均匀混合并减少结晶的混合器。
本发明采用的技术方案是：
一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器，包括混合器外管，混合器内管，扰流片，扰流片转轴，扰流片配重，喷嘴，混合叶片；所述混合器内管位于所述混合器外管的内部，所述混合器内管外壁面与混合器外管内壁面设有间隙，所述混合器内管两端固定在混合器外管上；所述扰流片位于所述混合器内管气流入口端，所述扰流片能够在所述混合器内管内部绕所述扰流片转轴旋转；所述扰流片转轴位于所述混合器内管内部；所述扰流片配重位于所述扰流片的边缘位置；所述喷嘴穿过所述混合器外管和所述混合器内管、且与混合器的管壁成45°角，所述喷嘴口位于混合器内管内部、且位于所述扰流片后部；所述混合叶片固定在所述混合器内管上，位于喷嘴的后部。
进一步，所述扰流片为半圆型，直径略小于混合器内管的内径。
进一步，所述混合器内管两端通过4个均匀的焊点固定在混合器外管上。
进一步，所述喷嘴的轴线正对所述混合叶片的中心。
进一步，所述扰流片配重的质量由发动机参数决定。
进一步，所述扰流片转轴位于所述混合器内管的直径位置，且处于水平方向。
本发明的有益效果：
1、由于混合器内管两侧都是高温气流，不与外界环境直接接触，避免因热交换导致管壁温度下降，提高附着在管壁上尿素溶液的蒸发率。
2、由于扰流片的存在，气流速度较低时扰流片的开度较小，扰流片下方的气流速度加快，减少尿素液滴由于重力作用附着在管壁和混合叶片下方。提高尿素溶液蒸发率，极大地减少了尿素水溶液的结晶风险。
3、本发明将尿素喷嘴和混合器集成在一起，不仅优化了气流场和温度场，同时也减少了SCR系统的布置空间。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图中，1-混合器外管，2-混合器内管，3-扰流片，4-扰流片转轴，5-扰流片配重，6-喷嘴，7-混合叶片。
具体实施方式
下面结合具体实施例来说明本发明的技术方案。结合具体实施方式，对各结构的形状、构造以及它们之间的相互位置关系及连接关系、它们的作用及工作原理等作进一步的描述。
图1中所示的尿素混合器是双层管结构，混合器内管2较混合器外管1稍短一些，所述混合器内管2前后两端分别通过四个均匀分布的焊点固定在混合器外管上，所述混合器内管2和混合器外管1之间有一定距离，气流进入混合器被分成两部分，一部分从混合器内管2流过，另一部分从混合器内管2和混合器外管1间的空隙中流过。由于混合器内管2不与外界环境接触且两侧都是高温气流，避免因热交换导致管壁温度下降，喷嘴喷出的尿素水溶液在与排气混合和输送过程中与温度较高的混合器内管接触，提高附着在管壁上尿素溶液的蒸发率。
扰流片3是半圆型，其直径略小于混合器内管2的内径，两端固定在混合器内管壁上，扰流片转轴3位于混合器内管2直径位置且处于水平方向，扰流片能够绕扰流片转轴旋转，所述扰流片3上有扰流片配重5，所述扰流片配重5的质量由发动机参数决定：扰流片的配重取决于流经气流的速度，排气管径一定时，发动机排量越大，扰流片配重越大；发动机排量一定时，排气管径越大，扰流片配重越大。当发动机处于低工况运行时，气流速度较慢，由于扰流片3的存在，其下方流过的气流速度变快，而且由于发动机排气气流随着发动机工作循环是脉动的，导致扰流片会随之颤动产生紊流，减少尿素液滴由于重力作用附着在管壁和混合叶片7下方；当发动机处于高工况运行时，气流温度高且速度较快，结晶风险较小，此时可摆动的扰流片3基本处于水平位置，因此对排气背压不会造成明显影响。混合叶片7固定在混合器内管上，其作用是加剧尿素水溶液的破碎，提高尿素溶液的蒸发率。喷嘴6与混合器集成一起，位于扰流片3后方，所述喷嘴6轴线与混合器管壁成45°角且对准混合叶片7的中心，这样的布置关系利于加剧尿素水溶液的破碎。
采用本发明的技术方案，可以使得尿素水溶液与排气充分均匀的混合，极大地降低尿素水溶液在与排气的混合和输送过程产生结晶的风险，提高SCR在发动机低工况下的转化部效率，减少氨泄漏，同时节约了布置空间。
上述结合附图对本发明进行了描述，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他场合的，均在本发明专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器，其特征在于，包括混合器外管，混合器内管，扰流片，扰流片转轴，扰流片配重，喷嘴，混合叶片；所述混合器内管位于所述混合器外管的内部，所述混合器内管外壁面与混合器外管内壁面设有间隙，所述混合器内管两端固定在混合器外管上；所述扰流片位于所述混合器内管气流入口端，所述扰流片能够在所述混合器内管内部绕所述扰流片转轴旋转；所述扰流片转轴位于所述混合器内管内部；所述扰流片配重位于所述扰流片的边缘位置；所述喷嘴穿过所述混合器外管和所述混合器内管、且与混合器的管壁成45°角，所述喷嘴口位于混合器内管内部、且位于所述扰流片后部；所述混合叶片固定在所述混合器内管上，位于喷嘴的后部。
2.根据权利要求1所述的一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器，其特征在于，所述扰流片为半圆型，直径略小于混合器内管的内径。
3.根据权利要求1所述的一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器，其特征在于，所述混合器内管两端通过4个均匀的焊点固定在混合器外管上。
4.根据权利要求1所述的一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器，其特征在于，所述喷嘴的轴线正对所述混合叶片的中心。
5.根据权利要求1所述的一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器，其特征在于，所述扰流片配重的质量由发动机参数决定。
6.根据权利要求1所述的一种SCR系统喷嘴集成式尿素混合器，其特征在于，所述扰流片转轴位于所述混合器内管的直径位置，且处于水平方向。
CN201710005264.XA 2017-01-04 2017-01-04 一种scr系统喷嘴集成式尿素混合器 Pending CN106762054A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710005264.XA CN106762054A (zh) 2017-01-04 2017-01-04 一种scr系统喷嘴集成式尿素混合器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710005264.XA CN106762054A (zh) 2017-01-04 2017-01-04 一种scr系统喷嘴集成式尿素混合器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106762054A true CN106762054A (zh) 2017-05-31

Family

ID=58950158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710005264.XA Pending CN106762054A (zh) 2017-01-04 2017-01-04 一种scr系统喷嘴集成式尿素混合器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106762054A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109838290A (zh) * 2017-11-29 2019-06-04 北汽福田汽车股份有限公司 排气处理系统的混流器、排气处理系统和车辆
CN109931131A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 北汽福田汽车股份有限公司 尿素混合器、scr系统、车辆和尿素混合方法
CN110848002A (zh) * 2018-08-21 2020-02-28 陕西重型汽车有限公司 预混合装置、废气处理装置和车辆
CN110871032A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 艾克赛尔能源科技江苏有限公司 一种烟气脱硝装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102191975A (zh) * 2010-03-02 2011-09-21 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于排气后处理的气体/液体混合装置
DE102010056314A1 (de) * 2010-12-27 2012-06-28 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Verteilen von Fluiden in Abgasanlagen
US20130170973A1 (en) * 2009-12-18 2013-07-04 Renault Trucks Mixing system for an exhaust gases after-treatment arrangement
CN103585886A (zh) * 2012-05-24 2014-02-19 戴科有限公司 氮氧化物去除装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130170973A1 (en) * 2009-12-18 2013-07-04 Renault Trucks Mixing system for an exhaust gases after-treatment arrangement
CN102191975A (zh) * 2010-03-02 2011-09-21 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于排气后处理的气体/液体混合装置
DE102010056314A1 (de) * 2010-12-27 2012-06-28 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Verteilen von Fluiden in Abgasanlagen
CN103585886A (zh) * 2012-05-24 2014-02-19 戴科有限公司 氮氧化物去除装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109838290A (zh) * 2017-11-29 2019-06-04 北汽福田汽车股份有限公司 排气处理系统的混流器、排气处理系统和车辆
CN109931131A (zh) * 2017-12-18 2019-06-25 北汽福田汽车股份有限公司 尿素混合器、scr系统、车辆和尿素混合方法
CN110848002A (zh) * 2018-08-21 2020-02-28 陕西重型汽车有限公司 预混合装置、废气处理装置和车辆
CN110871032A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 艾克赛尔能源科技江苏有限公司 一种烟气脱硝装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100974982B1 (ko) 엔진용 배기 정화 장치
CN111764987B (zh) 一种后处理封装scr混合器系统及其处理方法
CN106762054A (zh) 一种scr系统喷嘴集成式尿素混合器
JP4949152B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN203856551U (zh) 混合器模块以及排放清洁模块
JP2011111927A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN108457727A (zh) Scr尿素混合器
CN105201604A (zh) 一种scr系统尿素混合器
CN110657007A (zh) 柴油内燃机后处理系统用scr尿素混合器
WO2023138342A1 (zh) Scr系统和发动机
CN202012386U (zh) 一种用于柴油机尿素scr系统的混合装置
CN209369905U (zh) 一种紧凑式混合器组件
CN202028346U (zh) 一种用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器
CN207598319U (zh) 一种发动机后处理系统计量喷射阀
CN209385209U (zh) 一种柴油内燃机后处理系统用scr尿素混合器
CN210317450U (zh) 尾气后处理装置
CN102085453A (zh) 一种用于柴油机尿素scr系统的混合装置
CN202266317U (zh) 泡沫金属球管组合的混合单元
CN113107650A (zh) 一种用于柴油机urea-SCR系统的动态混合器
CN102852604A (zh) 船用大功率柴油机尾气脱硝scr系统尿素喷射装置
CN116255229A (zh) 一种商用车大功率柴油发动机尾气处理装置
CN213790971U (zh) 一种偏置式scr混合器
CN112922701B (zh) 用于发动机尾气处理系统的旋转式尿素混流结构
CN111963281B (zh) 一种柴油机后处理高效混合器
CN102688712B (zh) 尿素供给单元的混合装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170531