CN113187590A - 一种后处理混合器及发动机u型后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种后处理混合器及发动机U型后处理系统，后处理混合器包括支架，设于支架上端的涡旋混合器、设于支架下端且与涡旋混合器连通的长管混合器和设于支架下端且位于长管混合器侧部的均流孔板；涡旋混合器包括由内而外呈涡旋状的本体和设于本体下端的封板，本体内形成有涡旋流体通道，涡旋流体通道用于引导废气流由外螺旋进入其中心尿素混合区；封板上设有与中心尿素混合区连通的流体出口；长管混合器包括周壁上设有排气孔的管体。发动机U型后处理系统包括上述后处理混合器。本发明可提高废气流与NH3混合的均匀性、混合气流速度的均匀性，减少尿素喷射量，有效避免低排温低废气流量时易出现尿素结晶的现象。

Description

一种后处理混合器及发动机U型后处理系统
技术领域
本发明属于发动机尾气处理技术领域，尤其涉及一种后处理混合器及发动机U型后处理系统。
背景技术
后处理混合器(SCR混合器)主要用于改善尿素与废气混合的均匀性，提高NOx转化效率。目前的后处理混合器存在以下弊端：在废气流的作用下，尿素喷束中的部分尿素液滴不易雾化分解，导致废气流与尿素液分解的NH3混合不均匀，且无法保证混合气体速度的均匀性；NH3均匀性和速度均匀性越差，将废气中的Nox完全转化所需的尿素喷射量越多，越容易在低排温低废气流量时出现尿素结晶问题。
发明内容
旨在克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种后处理混合器及发动机后处理系统，可提高SCR单元入口处废气流与NH3混合的均匀性、混合气流速度的均匀性，减少尿素喷射量，有效避免低排温低废气流量时易出现尿素结晶的现象。
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种后处理混合器，包括支架，安装在所述支架上端的涡旋混合器、安装在所述支架下端且与所述涡旋混合器连通的长管混合器和安装在所述支架下端且位于所述长管混合器侧部的均流孔板；
所述涡旋混合器包括由内而外呈涡旋状的本体，所述本体内形成有涡旋流体通道，所述涡旋流体通道用于引导废气流由外侧螺旋进入所述涡旋流体通道的中心尿素混合区；所述本体的下端设有封板，所述封板上设有与所述中心尿素混合区连通的流体出口；
所述长管混合器包括管体，所述管体的下端周壁上设有若干个排气孔。
进一步，所述支架包括固定板，所述固定板上设有用于使所述涡旋混合器和所述长管混合器连通的连通口。
进一步，所述本体的内层周壁或/和外层周壁上设有若干个降背压孔。
进一步，所述流体出口周围的所述封板上设有多个降背压孔。
进一步，所述排气孔为圆形孔；或者，所述排气孔为沿所述管体的轴向延伸的长条形孔。
进一步，所述后处理混合器还包括侧部敞口的混合器壳体和设置于所述混合器壳体的敞口端的端板；所述支架、所述涡旋混合器、所述长管混合器和所述均流孔板均设置于所述混合器壳体内，所述涡旋混合器顶部的所述混合器壳体上设有与所述中心尿素混合区对应连通的尿素溶液入口；
所述端板上设有与所述涡旋混合器的侧部相对应的流体入口、与所述均流孔板相对应的流体出口。
进一步，所述管体下方的所述混合器壳体内设有扰流波浪板。
进一步，所述扰流波浪板上设有降背压孔。
本发明实施例还提供了一种发动机U型后处理系统，包括DOC单元、连接于所述DOC单元下游端的DPF单元、SCR单元；还包括上述的后处理混合器；所述流体入口与所述DPF单元连接，所述流体出口与所述SCR单元连接；
所述DOC单元、所述DPF单元、所述后处理混合器和所述SCR单元成U字形布置。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果如下：
本发明中的后处理混合器，包括支架，安装在支架上端的涡旋混合器、安装在支架下端且与涡旋混合器连通的长管混合器和安装在支架下端且位于长管混合器侧部的均流孔板；涡旋混合器包括由内而外呈涡旋状的本体，本体内形成有涡旋流体通道，涡旋流体通道用于引导废气流由外侧螺旋进入涡旋流体通道的中心尿素混合区；本体的下端设有封板，封板上设有与中心尿素混合区连通的流体出口；长管混合器包括管体，管体的下端周壁上设有若干个排气孔。发动机U型后处理系统包括上述后处理混合器。
上端的涡旋混合器首先引导废气流由外螺旋进入中心尿素混合区，避免废气流直接流向下部，延长废气流与尿素溶液接触时间，促进尿素溶液快速蒸发雾化分解，螺旋废气流造成的剧烈扰动，使尿素溶液雾化分解的NH3与废气流充分混合、且更容易将尿素液从本体的壁上剥离，防止尿素结晶生成。下端的长管混合器进一步延长混合区域，增大废气流扰动、增加废气流与NH3混合时间、进一步提高SCR单元入口处NH3与废气流混合的均匀性。均流孔板和长管混合器上排气孔的设置有利于提升SCR单元入口处混合气流速度的均匀性。
综上所述，本发明可提高SCR单元入口处废气流与NH3混合的均匀性、混合气流速度的均匀性，减少尿素喷射量，有效避免低排温低废气流量时易出现尿素结晶的现象。
附图说明
图1是本发明后处理混合器的结构示意图；
图2是图1的结构分解图；
图3是图2中支架、涡旋混合器、长管混合器和均流孔板的结构图；
图4是图3中涡旋混合器另一视角下的结构示意图；
图5是图3涡旋混合器的俯视图；
图6是本发明发动机后处理系统的结构示意图；
图7是图6的剖视图；
图中：1-支架，11-固定板，12-连通口，2-涡旋混合器，21-本体，22-涡旋流体通道，23-中心尿素混合区，24-封板，25-流体出口，3-长管混合器，31-管体，32-排气孔，4-均流孔板，5-混合器壳体，51-尿素溶液入口，52-扰流波浪板，6-端板，61-流体入口，62-流体出口，7-DOC单元，8-DPF单元，9-SCR单元，a-降背压孔，b-后处理混合器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
由图1至图5共同所示，本实施例公开了一种后处理混合器b，具体包括支架1，安装在支架1上端的涡旋混合器2、安装在支架1下端且与涡旋混合器2连通的长管混合器3和安装在支架1下端且位于长管混合器3侧部的均流孔板4。其中，涡旋混合器2包括由内而外呈涡旋状的本体21(可由一张板材弯曲卷绕形成，也可有多个板材按照设定的涡旋线首尾依次焊接形成)，本体21沿长管混合器3的轴向延伸，本体21内形成有涡旋流体通道22，涡旋流体通道22用于引导废气流由外侧螺旋进入涡旋流体通道22的中心尿素混合区23；本体21的下端设有封板24，封板24上设有与中心尿素混合区23连通的流体出口25；长管混合器3包括管体31，管体31的下端周壁上设有若干个排气孔32。
废气流从侧部进入涡旋混合器2，并在涡旋流体通道22的引导下，进入涡旋流体通道22的中心尿素混合区23、便于与尿素溶液进行充分混合。
经排气孔32排出的混合气流通过均流孔板4后进入SCR单元。
本实施例中的排气孔32为圆形孔，有些实施例中，排气孔32为沿管体31的轴向延伸的长条形孔。
本实施例中，支架1包括固定板11，固定板11上设有用于使涡旋混合器2和长管混合器3连通的连通口12。
为了降低背压，确保废气流流动的顺畅性；本实施例可选择在本体21的内层周壁或/和外层周壁上设置若干个降背压孔a；也可选择在流体出口25周围的封板24上设有多个降背压孔a。其中，降背压孔a的形状不唯一，可以是圆形孔、腰形孔或长条孔等；降背压孔a的设置位置和数量也不限，只要能起到降低背压，保证废气流顺畅流动即可。
其中，均流孔板4的形状不唯一，可以使圆形、半圆形或方形等，均流孔板4上的过孔的形状也不唯一，可以是圆形孔、腰形孔或长条孔等。
本实施例中的后处理混合器b还包括侧部敞口的混合器壳体5和设置于混合器壳体5的敞口端的端板6；支架1、涡旋混合器2、长管混合器3和均流孔板4均设置于混合器壳体5内，混合器壳体5的顶部(即涡旋混合器2顶部的混合器壳体5)设有与中心尿素混合区23对应连通的尿素溶液入口51；端板6上设有与涡旋混合器2的侧部相对应的流体入口61、与均流孔板4相对应的流体出口62。
为了进一步提高NH3与废气流混合的均匀性，本实施例中，管体31下方的混合器壳体5内设有扰流波浪板52，用于对经管体31下端口流出的废气流进行缓冲导向。扰流波浪板52上设有降背压孔a，确保废气流流动的顺畅性。
基于上述结构的描述，下面对本实施例的工作原理进行说明；
上端的涡旋混合器2中的涡旋流体通道22引导废气流由外侧螺旋进入中心尿素混合区23，避免废气流直接流向下部，延长废气流与尿素溶液(经尿素溶液入口51竖直进入中心尿素混合区23)的接触时间，促进尿素溶液快速蒸发雾化分解，螺旋废气流造成的剧烈扰动，使尿素溶液雾化分解的NH3与废气流充分混合、且更容易将尿素溶液从本体21的周壁上剥离，防止尿素结晶生成。另，下端的长管混合器3可进一步延长混合区域，增大废气流扰动、增加废气流与NH3混合时间、进一步提高SCR单元入口处NH3与废气流混合的均匀性。均流孔板4和长管混合器3上排气孔32的设置有利于提升SCR单元入口处混合气流速度的均匀性。
实施例二：
由图6和图7共同所示，本实施例公开了一种发动机U型后处理系统，包括DOC单元7、连接于DOC单元7下游端的DPF单元8、SCR单元9；还包括实施例一公开的后处理混合器b；所述流体入口61与所述DPF单元8的下游端连接，流体出口62与SCR单元的上游端(入口)连接；DOC单元7、DPF单元8、后处理混合器b和SCR单元9成U字形布置。
具体原理参见实施例一，在此不做赘述。
本说明书中，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
总之，本发明可提高SCR单元入口处废气流与NH3混合的均匀性、混合气流速度的均匀性，减少尿素喷射量，有效避免低排温低废气流量时易出现尿素结晶的现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种后处理混合器，其特征在于，包括支架，安装在所述支架上端的涡旋混合器、安装在所述支架下端且与所述涡旋混合器连通的长管混合器和安装在所述支架下端且位于所述长管混合器侧部的均流孔板；
所述涡旋混合器包括由内而外呈涡旋状的本体，所述本体内形成有涡旋流体通道，所述涡旋流体通道用于引导废气流由外侧螺旋进入所述涡旋流体通道的中心尿素混合区；所述本体的下端设有封板，所述封板上设有与所述中心尿素混合区连通的流体出口；
所述长管混合器包括管体，所述管体的下端周壁上设有若干个排气孔。
2.根据权利要求1所述的后处理混合器，其特征在于，所述支架包括固定板，所述固定板上设有用于使所述涡旋混合器和所述长管混合器连通的连通口。
3.根据权利要求1所述的后处理混合器，其特征在于，所述本体的内层周壁或/和外层周壁上设有若干个降背压孔。
4.根据权利要求1所述的后处理混合器，其特征在于，所述流体出口周围的所述封板上设有多个降背压孔。
5.根据权利要求1所述的后处理混合器，其特征在于，所述排气孔为圆形孔；或者，所述排气孔为沿所述管体的轴向延伸的长条形孔。
6.根据权利要求1所述的后处理混合器，其特征在于，所述后处理混合器还包括侧部敞口的混合器壳体和设置于所述混合器壳体的敞口端的端板；所述支架、所述涡旋混合器、所述长管混合器和所述均流孔板均设置于所述混合器壳体内，所述涡旋混合器顶部的所述混合器壳体上设有与所述中心尿素混合区对应连通的尿素溶液入口；
所述端板上设有与所述涡旋混合器的侧部相对应的流体入口、与所述均流孔板相对应的流体出口。
7.根据权利要求6所述的后处理混合器，其特征在于，所述管体下方的所述混合器壳体内设有扰流波浪板。
8.根据权利要求7所述的后处理混合器，其特征在于，所述扰流波浪板上设有降背压孔。
9.一种发动机U型后处理系统，包括DOC单元、连接于所述DOC单元下游端的DPF单元、SCR单元；其特征在于，还包括权利要求6-8任一项所述的后处理混合器；所述流体入口与所述DPF单元连接，所述流体出口与所述SCR单元连接；
所述DOC单元、所述DPF单元、所述后处理混合器和所述SCR单元成U字形布置。
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