CN110273734A - 一种双向旋流筒式尿素混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双向旋流筒式尿素混合装置,包括喷嘴底座、底座支撑盖、旋流管、金属丝网圈、支撑板、后旋流板、前旋流板、筒体；所述筒体内设置支撑板，支撑板的前部设有开孔，开孔内安装前旋流板，支撑板的后部安装后旋流板，所述前旋流板、支撑板、后旋流板在筒体内形成混合腔；所述喷嘴底座、底座支撑盖、旋流管和金属丝网圈自上而下依次固定连接，底座支撑盖穿过筒体上的开孔与筒体固定连接，旋流管穿过支撑板的中部的开孔与支撑板固定连接；所述金属丝网圈伸入到混合腔内；所述喷嘴底座、底座支撑盖、旋流管和金属丝网圈倾斜设置。本发明能够在保证尿素混合均匀度的情况下，解决SCR系统中尿素分解效率不高和结晶问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种双向旋流筒式尿素混合装置，属于柴油机尾气后处理领域。
背景技术
在SCR系统应用技术中，尿素与废气的混合均匀度、尿素结晶风险以及尿素分解速率是评价尿素混合装置的关键指标。尿素混合装置需要充分考虑此三个指标的平衡才能发挥更大作用。
常规的尿素混合器通常使用翅片结构将平行气流扰动起来从而实现尿素和废气的混合和分解。近年来，为了降低尿素在混合器壁面上结晶的风险，渐渐开始采用旋流结构形成旋转气流来达到更高的混合均匀度。但由于应用中尿素喷入方向和旋流流动方向并不一致，旋流结构常导致严重的尿素结晶和较低的尿素分解效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种双向旋流筒式尿素混合装置，该装置能够在保证尿素混合均匀度的情况下，解决SCR系统中尿素分解效率不高和结晶问题。
按照本发明提供的技术方案：一种双向旋流筒式尿素混合装置,包括喷嘴底座、底座支撑盖、旋流管、金属丝网圈、支撑板、后旋流板、前旋流板、筒体；
所述筒体内设置支撑板，支撑板的前部设有开孔，开孔内安装前旋流板，支撑板的后部安装后旋流板，所述前旋流板、支撑板、后旋流板在筒体内形成混合腔；
所述喷嘴底座、底座支撑盖、旋流管和金属丝网圈自上而下依次固定连接，底座支撑盖穿过筒体上的开孔与筒体固定连接，旋流管穿过支撑板的中部的开孔与支撑板固定连接；所述金属丝网圈伸入到混合腔内；
所述喷嘴底座、底座支撑盖、旋流管和金属丝网圈倾斜设置。
进一步地，所述筒体外部套设保温棉套，所述保温棉套外部套设隔热罩，所述隔热罩通过设置在两端的隔热罩盖固定。
进一步地，所述筒体前端设置连接法兰。
进一步地，所述支撑板的中部与筒体的筒壁形成倾斜角度。
进一步地，所述旋流管的管壁上轴向设置旋流叶片。
进一步地，所述前旋流板中心设置喷气孔，围绕喷气孔均布一圈猫耳朵叶片。
进一步地，所述后旋流板的外圆周上均布一圈猫耳朵叶片，后旋流板的内圆周上均布一圈小叶片。
进一步地，所述喷气孔和小叶片的中心在同一轴线上。
进一步地，所述支撑板为Z形支撑板。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、 采用两个旋流装置，既保证了尿素和废气的混合效果，又有效降低了尿素结晶风险；
2、 尿素喷射位置采用小直径旋流管结构，提高气流速度，增强旋流效果，同时旋流管前倾斜置布置，能够使喷出的尿素颗粒获得轴向方向的初始速度，从而使尿素颗粒更快的被带离旋流管，在管壁上结晶的风险；
3、 旋流管前倾斜置布置，不但能够使喷出的尿素颗粒获得轴向方向的初始速度，同时能够降低尿素颗粒竖直向下的速度，Z字型板上安装的前旋流板能够产生水平方向的强旋流，从而降低尿素落入筒体底部并在筒体底部积聚和结晶的风险；
4、 整个Z字型板及旋流管与安装方向存在夹角，减小尿素颗粒自身重力对其着壁位置的影响，使旋流管底部的结晶风险大大降低；
5、 金属丝网的使用能够使尿素得到充分破碎，变成更小的尿素颗粒，从而更容易受到水平方向旋流的影响而快速带离混合腔进入SCR催化剂前端面；
6、 旋流管后再次使用一个旋流板，起到对尿素颗粒二次混合的效果，同时也保证了尿素分解成氨气的效率和氨在SCR催化剂前端面分布的均匀程度。
附图说明
图1为本发明所述尿素混合装置的总成示意图。
图2为本发明所述尿素混合装置的左视图。
图3为本发明所述尿素混合装置的右视图。
图4为本发明所述尿素混合装置的剖视图。
图5为本发明所述尿素混合装置的内组件示意图。
图6为本发明所述尿素混合装置的部件分解示意图。
图7为本发明所述尿素混合装置在SCR排气后处理装置中的应用示意图。
附图标记说明：1-喷嘴底座、2-底座支撑盖、3-旋流管、3.1-旋流叶片、4-金属丝网圈、5-支撑板、6-后旋流板、6.1-小叶片、7-前旋流板、7.1-喷气孔、8-筒体、9-保温棉套、10-隔热罩、11-连接法兰、12-隔热罩盖、1’-进气管组件、2’-DOC组件、3’-DPF组件、4’-双向旋流筒式尿素混合装置、5’- SCR组件、6’-出气管组件。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
本发明所述的双向旋流筒式尿素混合装置在排气后处理装置上的应用如图7所示。排气后处理装置由进气管组件1’，DOC组件2’,DPF组件3’， 双向旋流筒式尿素混合装置4’（即本发明所述一种双向旋流筒式尿素混合装置），SCR组件5’及出气管组件6’组成。发动机排出的废气从进气管组件1’进入该排气后处理装置，通过DOC组件2’,DPF组件3’后进入双向旋流筒式尿素混合装置4’，并在双向旋流筒式尿素混合装置4’内部完成尿素的混合、二次破碎和分解。尿素分解成氨气后然后进入SCR组件5’中，并最终通过出气管组件排出。
如图6所示，一种双向旋流筒式尿素混合装置,包括喷嘴底座1、底座支撑盖2、旋流管3、金属丝网圈4、支撑板5、后旋流板6、前旋流板7、筒体8；尿素喷嘴安装于喷嘴底座1上。
所述筒体8内设置支撑板5，所述支撑板5为Z形支撑板；支撑板5的前部设有开孔，开孔内安装前旋流板7，支撑板5的后部安装后旋流板6，所述前旋流板7、支撑板5、后旋流板6在筒体8内形成混合腔；
所述喷嘴底座1、底座支撑盖2、旋流管3和金属丝网圈4自上而下依次固定连接，底座支撑盖2穿过筒体8上的开孔与筒体8固定连接，旋流管3穿过支撑板5的中部的开孔与支撑板5固定连接；所述金属丝网圈4伸入到混合腔内；
所述喷嘴底座1、底座支撑盖2、旋流管3和金属丝网圈4倾斜设置；旋流管3前倾斜置布置，能够使喷出的尿素颗粒获得轴向方向的初始速度，从而使尿素颗粒更快的被带离旋流管3，降低尿素在管壁上结晶的风险；
所述筒体8外部套设保温棉套9，所述保温棉套9外部套设隔热罩10，所述隔热罩10通过设置在两端的隔热罩盖12固定，保温棉套9的作用在于使双向旋流筒式尿素混合装置维持较高的温度从而加速尿素分解成氨气。。
所述筒体8前端设置连接法兰11，连接法兰11主要用于尿素混合装置的连接。
所述支撑板5的中部与筒体8的筒壁形成倾斜角度；整个支撑板5及旋流管3与安装方向存在夹角，减小尿素颗粒自身重力对其着壁位置的影响，使旋流管3底部的结晶风险大大降低；
所述旋流管3的管壁上轴向设置旋流叶片3.1。如图3所示，所述前旋流板7中心设置喷气孔7.1，围绕喷气孔7.1均布一圈猫耳朵叶片。如图2所示，所述后旋流板6的外圆周上均布一圈猫耳朵叶片，后旋流板6的内圆周上均布一圈小叶片6.1。旋流叶片3.1、猫耳朵叶片和小叶片6.1都是用于促使气流旋转。
所述喷气孔7.1和小叶片6.1的中心在同一轴线上，小叶片6.1可以对从喷气孔7.1直线吹过来的气流进行旋转。
工作过程：如图4和图7所示，当发动机废气通过DOC组件2’、DPF组件3’进入双向旋流筒式尿素混合装置4’中时，气流分成了两个部分。一部分气流进入旋流管3内并形成强烈的竖向旋转气流，另一部分通过前旋流板7形成水平方向的强旋转气流。尿素从尿素喷嘴底座1位置喷入旋流管3，呈锥状分布，并在竖向强旋转气流的影响下快速扩散。同时，由于尿素喷入速度较高，尿素着壁在金属丝网圈4上。卷制的细密金属丝网对喷入的尿素颗粒有良好的二次破碎作用，进一步细化了尿素的颗粒大小，从而大大加速了尿素的分解。
从金属丝网圈4中出来的尿素颗平均粒径大大降低，此时更容易受水平方向的强旋流影响，被前旋流板7内进入的水平强旋流带走进入后旋流板6，从而避免了尿素颗粒在筒体8底部着壁后积聚。后旋流板6和前旋流板7的旋转方向一致，更加增强了水平旋转气流的强度，同时保证了尿素分解的NH3在SCR组件5’中前端面分布的均匀度。
本发明通过双向的强旋流实现尿素的破碎和混合，同时降低结晶风险，提高了尿素分解速率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种双向旋流筒式尿素混合装置，其特征在于，包括喷嘴底座（1）、底座支撑盖（2）、旋流管（3）、金属丝网圈（4）、支撑板（5）、后旋流板（6）、前旋流板（7）、筒体（8）；
所述筒体（8）内设置支撑板（5），支撑板（5）的前部设有开孔，开孔内安装前旋流板（7），支撑板（5）的后部安装后旋流板（6），所述前旋流板（7）、支撑板（5）、后旋流板（6）在筒体（8）内形成混合腔；
所述喷嘴底座（1）、底座支撑盖（2）、旋流管（3）和金属丝网圈（4）自上而下依次固定连接，底座支撑盖（2）穿过筒体（8）上的开孔与筒体（8）固定连接，旋流管（3）穿过支撑板（5）的中部的开孔与支撑板（5）固定连接；所述金属丝网圈（4）伸入到混合腔内；
所述喷嘴底座（1）、底座支撑盖（2）、旋流管（3）和金属丝网圈（4）倾斜设置。
2.如权利要求1所述的双向旋流筒式尿素混合装置，其特征在于，所述筒体（8）外部套设保温棉套（9），所述保温棉套（9）外部套设隔热罩（10），所述隔热罩（10）通过设置在两端的隔热罩盖（12）固定。
3.如权利要求1所述的双向旋流筒式尿素混合装置，其特征在于，所述筒体（8）前端设置连接法兰（11）。
4.如权利要求1所述的双向旋流筒式尿素混合装置，其特征在于，所述支撑板（5）的中部与筒体（8）的筒壁形成倾斜角度。
5.如权利要求1所述的双向旋流筒式尿素混合装置，其特征在于，所述旋流管（3）的管壁上轴向设置旋流叶片（3.1）。
6.如权利要求1所述的双向旋流筒式尿素混合装置，其特征在于，所述前旋流板（7）中心设置喷气孔（7.1），围绕喷气孔（7.1）均布一圈猫耳朵叶片。
7.如权利要求1所述的双向旋流筒式尿素混合装置，,其特征在于，所述后旋流板（6）的外圆周上均布一圈猫耳朵叶片，后旋流板（6）的内圆周上均布一圈小叶片（6.1）。
8.如权利要求6或7所述的双向旋流筒式尿素混合装置，其特征在于，所述喷气孔（7.1）和小叶片（6.1）的中心在同一轴线上。
9.如权利要求1或4所述的双向旋流筒式尿素混合装置，其特征在于，所述支撑板（5）为Z形支撑板。
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