CN109519258B - 一种带单旁通阀的scr催化器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带单旁通阀的SCR催化器组件，包括依次连接的进气模块、SCR催化器模块、旁通阀模块和出气模块4，其特征在于所述的进气模块具有进气口和出气口；所述的SCR催化器模块具有进气口、第一出气口和第二出气口；所述的旁通阀模块具有进气口、一个出气口和旁通阀；所述的出气模块具有第一进气口、第二进气口和出气口；所述的进气模块进气口和所述的出气模块出气口29串联到尾气管主通道中。本发明只有一个旁通阀，成本优势明显，其安装与控制也很简单。当SCR催化器模块发生故障时，打开该旁通阀，尾气即从旁通管路中流出而不再流经SCR催化器模块，从而达到了临时关闭SCR催化器模块而不影响发动机正常工作的目的。

Description

一种带单旁通阀的SCR催化器组件
技术领域
本发明涉及尾气后处理技术领域，尤其涉及一种SCR催化器组件，具体地说是一种带单旁通阀的SCR催化器组件。
背景技术
SCR即选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction)技术，主要用于降低柴油发动机尾气中的氮氧化物(NOx)含量，根据功能不同可分为控制系统，喷射系统和SCR催化器三部分。SCR技术的工作原理是：控制系统首先根据监测到的发动机运行状态数据和氮氧化物的排放情况，计算出系统所需的还原剂量，然后控制喷射系统将定量的还原剂雾化喷入SCR催化器中，还原剂与尾气中的氮氧化物混合后，在催化剂的作用下发生化学反应，生成无害的氮气和水，从而达到降低尾气中氮氧化物浓度的目的。
实际使用过程中，SCR催化器可能发生故障而无法正常工作，如卡车类的小型柴油发动机可以随时停车进行处理，但诸如船舶类的大型柴油发动机，突然的启停可能会造成较大的经济损失和安全隐患。现有技术多是直接在尾气管道中增加旁通管路，并在旁通管路和催化器的前后端分别安装阀门，以确保SCR催化器发生故障时，能够迅速关闭催化器前后端的阀门，同时打开旁通管路的阀门，使得发动机仍能短时间内继续工作；但多个阀门的结构，不但极大地增加了后处理产品的成本，而且增加了其安装和控制的难度。
因此，如何解决SCR催化器发生故障时，发动机仍能继续工作的同时，不会过多增加后处理产品的成本，以及安装和控制难度，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述技术问题，旨在提供一种带单旁通阀的SCR催化器组件。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种带单旁通阀的SCR催化器组件，包括依次连接的进气模块、SCR催化器模块、旁通阀模块和出气模块，其特征在于所述的进气模块具有进气口和出气口，所述的进气模块中设有前NOx 传感器安装座、混合器和喷嘴座；所述的SCR催化器模块具有与所述进气模块出气口连接的进气口、第一出气口和第二出气口；所述的旁通阀模块具有与所述SCR催化器模块第一出气口连接的进气口和一个出气口，以及控制所述旁通阀模块与所述出气模块导通或关闭的旁通阀；所述的出气模块具有与所述旁通阀模块出气口连接的第一进气口、与所述SCR催化器模块第二出气口连接的第二进气口和一个出气口；所述的进气模块进气口和所述的出气模块出气口串联到尾气管主通道中。
本发明的一种带单旁通阀的SCR催化器组件，旁通阀模块安装在尾气管主通道中，SCR催化器模块安装在尾气管辅助通道中。由于只有一个旁通阀，成本优势明显，其安装与控制也很简单。当SCR催化器模块发生故障时，打开该旁通阀，尾气即从旁通管路中流出而不再流经SCR催化器模块，从而达到了临时关闭SCR催化器模块而不影响发动机正常工作的目的。
作为本发明的改进，所述的混合器为前混合型，设置在喷嘴座7前侧；所述的前NOx传感器安装座设置在混合器前侧，两者之间的距离大于40mm。前NOx 传感器主要用于监测尾气中的氮氧化物(NOx)含量，用以确定所需的还原剂量。
作为本发明的进一步改进，所述的喷嘴座数量至少为2个，如实际所需喷嘴数量小于喷嘴座数量，将未安装喷嘴的喷嘴座密封，防止尾气泄漏。
作为本发明的再进一步改进，所述的SCR催化器模块包括自上而下依次连通的第一部分、第二部分和第三部分；所述的第三部分为尾气与还原剂的混合腔，内设有多孔管，和和温度传感器，所述SCR催化器模块的进气口和第一出气口设置在第三部分；所述的第二部分为反应室，内设有催化剂载体；所述的第一部分为出气腔，所述SCR催化器模块的第二出气口设置在第一部分，在所述的第二出气口上还设有后NOx传感器安装座和温度传感器，用于监测经SCR催化器处理后的尾气中的氮氧化物(NOx)含量，判断是否达到排放法规要求。
作为本发明的再进一步改进，所述SCR催化器模块的第一部分的第二出气口与出气模块的第二进气口采用抱箍连接，连接位置设置成套管结构，有利于吸收安装误差。
作为本发明的再进一步改进，所述旁通阀模块为手动或自动的尾气流动控制阀门。在一些实施方式中，该旁通阀为气动或手动的蝶阀。
作为本发明的更进一步改进，所述进气模块的进气口和出气口分别与尾气管主通道和SCR催化器模块的进气口采用法兰连接，所述出气模块的出气口与尾气管主通道采用法兰连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在SCR催化器系统中只增加了一个旁通阀，即能实现SCR催化器模块发生故障时，临时关闭SCR催化器模块而不影响发动机正常工作的功能，其成本优势显著；此外，本发明通过模块化设计，使整个催化器产品的运输和安装更为简单方便；同时，本发明还通过预留多个喷嘴座和较大的催化剂载体空间，使其在性能上有较大的冗余，能同时匹配多种不同排量的机型，从而降低了产品研发周期，更适于量产。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的剖示图。
图中，1.进气模块；2.SCR催化器模块；3.旁通阀模块；4.出气模块；5.法兰； 6.前NOx传感器安装座；7.喷嘴座；8.SCR催化器模块第一部分；9.SCR催化器模块第二部分；10.SCR催化器模块第三部分；11.温度传感器；12.后NOx传感器安装座；13.连接套管；14.抱箍；15.混合器；16.喷嘴；17.多孔管；18.催化剂载体；19.旁通阀；20.出气模块第一进气口；21.出气模块出气口；22.SCR催化器模块出气口；23.出气模块第二进气口；24.进气模块进气口；25.进气模块出气口；26.SCR催化器模块进气口；27.SCR催化器模块第一出气口；28.旁通模块进气口；29.旁通模块出气口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
参照图1和图2，本发明的为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种带单旁通阀的SCR催化器组件，包括依次连接的进气模块1、SCR催化器模块2、旁通阀模块3和出气模块4。在本实施例中各模块被设计成可拆解结构，方便运输，安装时用法兰5或抱箍14将各模块连接成为一个整体。
所述的进气模块1具有进气口24和出气口25，所述的进气模块1中设有前NOx传感器安装座6、混合器15和喷嘴座7；所述的SCR催化器模块2具有与所述进气模块出气口25连接的进气口26、第一出气口27和第二出气口22；所述的旁通阀模块3具有与所述SCR催化器模块第一出气口27连接的进气口28 和一个出气口29，以及控制所述旁通阀模块3与所述出气模块4导通或关闭的旁通阀19；所述的出气模块4具有与所述旁通阀模块出气口29连接的第一进气口20、与所述SCR催化器模块第二出气口22连接的第二进气口23和一个出气口29；所述的进气模块进气口24和所述的出气模块出气口29串联到尾气管主通道中。
所述的混合器15为前混合型，设置在喷嘴座7前侧；所述的前NOx传感器安装座6设置在混合器15前侧，两者之间的距离大于40mm。前NOx传感器主要用于监测尾气中的氮氧化物(NOx)含量，用以确定所需的还原剂量。
所述的喷嘴座7数量至少为2个，如实际所需喷嘴16数量小于喷嘴座数量，将未安装喷嘴的喷嘴座密封，防止尾气泄漏。
所述的SCR催化器模块2包括自上而下依次连通的第一部分8、第二部分9 和第三部分10；所述的第三部分10为尾气与还原剂的混合腔，内设有多孔管17，和和温度传感器11，所述SCR催化器模块的进气口26和第一出气口27设置在第三部分10；所述的第二部分9为反应室，内设有催化剂载体18；所述的第一部分8为出气腔，所述SCR催化器模块的第二出气口22设置在第一部分8，在所述的第二出气口22上还设有后NOx传感器安装座12和温度传感器11，用于监测经SCR催化器处理后的尾气中的氮氧化物(NOx)含量，判断是否达到排放法规要求。同时，SCR催化器模块2的催化剂载体18的体积和数量也可根据实际需求调整。
所述SCR催化器模块2的第一部分8的第二出气口22与出气模块4的第二进气口23采用抱箍14连接，连接位置设置成套管13结构，有利于吸收安装误差。
所述旁通阀模块3为手动或自动的尾气流动控制阀门。在本实施方式中，所述旁通阀19为气动或手动的蝶阀。
所述进气模块1的进气口24和出气口25分别与尾气管主通道和SCR催化器模块2的进气口26采用法兰5连接，所述出气模块的出气口21与尾气管主通道采用法兰5连接。
当SCR催化器模块2正常工作时，旁通阀模块3的旁通阀19处于关闭状态，尾气首先进入进气模块1，在混合器15作用下发生旋转，形成涡流；然后与下游喷嘴16雾化喷射进入的还原剂充分混合后，进入SCR催化器模块第三部分 10；由于此时主通道中的旁通阀19处于关闭状态，混合气体从SCR催化器模块第三部分10的多孔管17中逸出，进入SCR催化器模块第二部分9的催化剂载体18中，在内附的催化剂作用下，尾气中的氮氧化物(NOx)与还原剂发生化学反应，生成无害的氮气和水，并通过SCR催化器模块第一部分8和出气模块 4排出。当SCR催化器模块2出现故障(如堵塞等)时，可先打开旁通阀19，由于旁通阀模块3设置在尾气管主通道中，尾气流动时的流阻相对辅助通道的 SCR催化器模块2要小，而且由于SCR催化器模块2具有一定的背压，此时尾气会从旁通阀19中流出，而不再流经SCR催化器模块2，从而达到了临时关闭 SCR催化器模块而不影响发动机正常工作的目的。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带单旁通阀的SCR催化器组件，包括依次连接的进气模块（1）、SCR催化器模块（2）、旁通阀模块（3）和出气模块（4），其特征在于所述的进气模块（1）具有进气口（24）和出气口（25），所述的进气模块（1）中设有前NOx传感器安装座（6）、混合器（15）和喷嘴座（7）；所述的SCR催化器模块（2）具有与所述进气模块出气口（25）连接的进气口（26）、第一出气口（27）和第二出气口（22）；所述的旁通阀模块（3）具有与所述SCR催化器模块第一出气口（27）连接的进气口（28）和一个出气口（29），以及控制所述旁通阀模块（3）与所述出气模块（4）导通或关闭的旁通阀（19）；所述的出气模块（4）具有与所述旁通阀模块出气口（29）连接的第一进气口（20）、与所述SCR催化器模块第二出气口（22）连接的第二进气口（23）和一个出气口（29）；所述的进气模块进气口（24）和所述的出气模块出气口（29）串联到尾气管主通道中; 所述的SCR催化器模块（2）包括自上而下依次连通的第一部分（8）、第二部分（9）和第三部分（10）；所述的第三部分（10）为尾气与还原剂的混合腔，内设有多孔管（17），和温度传感器（11），所述SCR催化器模块的进气口（26）和第一出气口（27）设置在第三部分（10）；所述的第二部分（9）为反应室，内设有催化剂载体（18）；所述的第一部分（8）为出气腔，所述SCR催化器模块的第二出气口（22）设置在第一部分（8），在所述的第二出气口（22）上还设有后NOx传感器安装座（12）和温度传感器（11）。
2.如权利要求1所述的一种带单旁通阀的SCR催化器组件，其特征在于所述的混合器（15）为前混合型，设置在喷嘴座（7）前侧；所述的前NOx传感器安装座（6）设置在混合器（15）前侧，两者之间的距离大于40mm。
3.如权利要求2所述的一种带单旁通阀的SCR催化器组件，其特征在于所述的喷嘴座（7）数量至少为2个，并将未安装喷嘴（16）的喷嘴座（7）密封。
4.如权利要求3所述的一种带单旁通阀的SCR催化器组件，其特征在于所述SCR催化器模块（2）的第一部分（8）的第二出气口（22）与出气模块（4）的第二进气口（23）采用抱箍（14）连接，连接位置设置成套管（13）结构。
5.如权利要求1所述的一种带单旁通阀的SCR催化器组件，其特征在于所述旁通阀模块（3）为手动或自动的尾气流动控制阀门。
6.如权利要求5所述的一种带单旁通阀的SCR催化器组件，其特征在于所述旁通阀（19）为气动或手动的蝶阀。
7.如权利要求1~6任何一项所述的一种带单旁通阀的SCR催化器组件，其特征在于所述进气模块（1）的进气口（24）和出气口（25）分别与尾气管主通道和SCR催化器模块（2）的进气口（26）采用法兰（5）连接，所述出气模块的出气口（21）与尾气管主通道采用法兰（5）连接。
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