CN108729990A

CN108729990A - 一种防尿素结晶的柴油机后处理加热混合装置

Info

Publication number: CN108729990A
Application number: CN201710279622.6A
Authority: CN
Inventors: 焦运景; 白亚双; 许文娟
Original assignee: North China Institute of Aerospace Engineering
Current assignee: North China Institute of Aerospace Engineering
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2018-11-02

Abstract

一种防尿素结晶的柴油机后处理加热混合装置，安装在尾气进口管道(1)与催化转化器(15)之间，其特征在于包括温度传感器(8)，控制单元(7)，控制开关(5)，电源(4)，滑动变阻器(3)，电阻丝(9)，外部开关(6)，绝缘筒(10)，加热混合装置外筒(11)，绝缘支架(12)，扇形叶片式混合器(14)，加热混合装置外筒有凸台(13)，电阻加热筒与混合器做成一体式并且位于尿素喷射喷嘴(2)的喷射区域内。本装置排气背压小，结构简单紧凑，安装方便，能有效改善柴油机SCR后处理系统的低温适应性，促使氨气与废气充分混合，提高NO_X转化效率。

Description

一种防尿素结晶的柴油机后处理加热混合装置

技术领域：

本发明涉及内燃机排气后处理系统技术领域，特别涉及一种防尿素结晶的柴油机后处理加热混合装置。

背景技术：

面对日益严格的柴油机排放法规，尤其是欧V排放标准对NOx的排放限值又有大幅度降低，尿素选择性催化还原(Urea-SCR)技术因其具有高效率、高选择性、高经济性及耐硫等优点成为国内柴油机排放升级的主要技术方向。目前，在带有SCR系统的柴油机废气排放系统中，通常采用在排气管路中催化转化器的尿素喷射喷嘴后加装混合器，来提高气流扰动，促进尿素流动均匀性，使尿素水溶液和尾气能够充分混合。但是，发动机的工况是变化的，当发动机在低负荷下工作时，排气温度较低，尿素水解热解反应效率低，使得尿素水溶液在排气管道内壁上结晶，生成大量沉积物，影响催化反应的进行，降低NO_X转化效率。

发明内容：

本发明是在尿素喷射域加装防结晶加热混合装置，对尿素喷射域的加热，促进尿素的热解水解反应；叶片式的扰流装置进一步实现氨气与废气的充分混合，实现遏制管道中尿素结晶，以增大柴油机废气排气管内气流扰动，实现遏制尿素结晶和提高尿素喷雾与发动机尾气混合的均匀性，最终提高NO_X催化转化效率。

本发明是这样实现的，一种防尿素结晶的柴油机后处理加热混合装置，该加热混合装置包括电阻加热筒和弧形叶片式混合器。电阻加热筒与叶片式混合器做成一体式，安装在柴油机排气管路的尿素喷嘴域与SCR催化器的催化前段管路之间。尿素喷嘴安装在尾气进口管道后端，尾气进口管道和催化转化器分别通过法兰与加热混合装置联接。加热筒由电阻丝和外部电路组成，包括控制单元、温度传感器，控制开关，电源，滑动变阻器，电阻丝网，绝缘支架，外部开关，电阻丝网为铁铬铝电阻丝，管道内壁加绝缘壁层，电阻丝螺旋形缠绕于电阻丝支架上，并与绝缘筒内壁紧密贴合；温度传感器安装在加热筒与混合器之间，用于检测排气温度，将所检测到的信号传递到控制单元，再由控制单元对传递过来的信号进行分析，通过与设定的温度进行比较，判断是否应该启动加热混合装置，若温度达到设定的低温，控制单元发出指令，接通加热混合装置的控制开关，加热混合装置开始加热；若温度达到设定的高温，控制单元发出断开开关的指令，加热混合装置停止加热。

本发明通过温度传感器控制加热装置的开启，可以实现排气低温时对尿素喷射域的加热，可更好的促进尿素热解水解；将加热装置与混合器做成一体，实现遏制尿素结晶和提高尿素喷雾与发动机尾气混合的均匀性，最终提高NO_X催化转化效率。

附图说明：

附图为柴油机后处理加热混合装置示意图。

图中，1为尾气进口管道，2为尿素喷射喷嘴，3为滑动变阻器，4为电源，5为控制开关，6为外部开关，7为控制单元，8为温度传感器，9为电阻丝，10为绝缘筒，11为加热混合装置外筒，12为电阻丝绝缘支架，13为凸台，14为弧形叶片，15为催化转化器。

具体实施方式：

下面根据附图对本发明作进一步具体描述。

如附图所示，一种防尿素结晶的柴油机后处理加热混合装置，由加热筒及混合器组成，电阻加热筒与混合器做成一体式并且位于尾气进口管道1与催化转化器15之间，包括尿素喷嘴2，控制单元7，温度传感器8，控制开关5，电源4，滑动变阻器3，外部开关6，电阻丝9，绝缘筒10，加热混合装置外筒11，电阻丝绝缘支架12，凸台13，弧形叶片14。温度传感器8与控制单元7连接，控制开关5、电源4、滑动变阻器3、外部开关6与电阻丝9串联连接，电阻丝9缠绕在电阻丝绝缘支架12上，并与绝缘筒10紧密贴合，绝缘筒10通过凸台13实现定位。控制单元7中可设定最低最高两个温度值，用于判定加热装置是否工作。外部开关6一般情况下处于闭合状态，当发动机工作时，温度传感器8测得的排温信号输入到控制单元7，当排温低于某设定的最低温度时，控制单元7发出指令，控制开关5闭合，接通控制电路，电源4、滑动变阻器3、电阻丝9组成闭合回路，后处理加热混合装置进入工作状态；随着电阻丝的加热，温度传感器信号不断输入到控制单元7，当温度传感器8检测到排气温高于设定的高温时，控制单元7发出指令，控制开关5断开，切断控制电路，后处理加热装置停止加热工作。由于可以通过温度传感器8将排气温度的变化情况输入控制单元7，通过控制单元7发出指令来控制控制开关5的开闭，最终实现柴油机排气后处理系统的加热控制，更好的促进尿素热解水解，沿圆周均布的弧形叶片14，可促进尿素分解得到的氨气与废气充分混合，使得催化反应更充分。

通过应用专用CFD软件分析及试验验证，分别对装有加热混合装置和单纯加装混合器装置的两种情况进行了数值模拟流场分析及试验验证，确定安装加热混合装置后，可有效改善尿素SCR系统的低温适应性能，防止低排气温度时的尿素结晶，提高催化转化器前的尿素均匀性，使催化反应更充分，最终提高NO_X转化效率。

Claims

1.一种防尿素结晶的柴油机后处理加热混合装置，安装在尾气进口管道(1)与催化转化器(15)之间，其特征在于包括温度传感器(8)，控制单元(7)，控制开关(5)，电源(4)，滑动变阻器(3)，电阻丝(9)，外部开关(6)，绝缘筒(10)，加热混合装置外筒(11)，绝缘支架(12)，扇形叶片式混合器(14)，电阻加热筒与混合器做成一体式并且位于尿素喷射喷嘴(2)的喷射区域内，加热混合装置外筒有凸台(13)。