CN113217154B - 一种用于scr系统的混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的用于SCR系统的混合装置，包括混合管、导流装置、扰流装置和分流装置，混合管用于与排气管进行连接，尿素溶液和尾气在该混合装置入口端前侧的排气管内进行初步混合后进入混合管，位于中间的混合物质进入混合管内时，分流装置和导流装置对其进行分流混合，导流装置沿混合管轴向设置多个，可对混合物进行多次混合，使其混合更加充分，位于导流装置与混合管之间的混合物在流动过程中经扰流板扰流完成混合，尿素溶液与柴油机尾气经过多层分流和扰流后，进行充分的混合，使废气中的NOX和NH3的混合分布均匀，减少催化剂的磨损，提高了催化剂寿命和SCR系统的效率。

Description

一种用于SCR系统的混合装置

技术领域

本发明涉及尾气处理装置技术领域，尤其是涉及一种用于SCR系统的混合装置。

背景技术

随着排放法规的日益严格，对柴油机NOx排放要求大幅度提高，SCR尾气后处理系统是目前国内外解决这一问题的主流方案，SCR系统是由喷射混合系统、控制系统、催化器、混合装置等组成，SCR管路混合装置中尿素溶液和柴油机尾气的混合程度对尿素喷射系统的NOx转化效率、NH3泄漏和沉积物的形成有重要的影响，SCR系统中还原剂与发动机尾气混合均匀性的大小将直接影响SCR系统的反应效率，如果混合均匀性过差，排气中的还原剂将会集中通过某一块区域的催化剂，导致催化剂利用率下降、还原剂反应不完全、NH3泄露过高等严重后果，故还原剂与发动机尾气混合均匀性是保证SCR效率的重要因素之一。

SCR系统中的混合装置安装在尿素喷嘴之后，将喷入排气管中的尿素水溶液和柴油机尾气混合均匀，相比车用柴油机，船舶柴油机的排气管尺寸较大，其内部流场的不均匀问题更加突出，不能简单地视为一维流场，柴油机工况发生变化时，排气管内的温度、压力和NH3分布差异更大，为了保证SCR系统的转化性能并且延长其寿命，有必要对船舶柴油机的排气流场进行优化。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出的一种用于SCR系统的混合装置，使尾气和尿素进入催化器前得到充分的混合。

本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种用于SCR系统的混合装置，包括用于与排气管连接的混合管、设置在所述混合管中心的多个导流装置和设置在所述混合管内壁的多个扰流装置，其中：多个所述导流装置沿所述混合管的轴向分布，所述导流装置沿所述混合管轴向的两端连通，至少靠近所述混合管入口端的所述导流装置的入口处设置有分流装置。

进一步的，所述混合管的两端通过法兰与所述排气管连接。

进一步的，所述导流装置两端的开口长宽比大于1，且两个所述开口呈角度设置。

进一步的，所述导流装置包括四块尺寸相同的等腰梯形板，所述导流装置两端开口均为长方形且两个长方形开口呈九十度设置。

进一步的，所述导流装置的外侧设置有用于与所述混合管内壁连接的连接件。

进一步的，所述分流装置包括两根呈V形设置的分流板，所述分流板的两端与所述导流装置的内壁固定连接。

进一步的，两根所述分流板之间的角度为九十度。

进一步的，所述扰流装置包括扰流板和挡块，所述扰流板靠近所述混合管的入口一端与所述混合管的内壁固定连接，所述扰流板远离所述混合管的入口一端通过所述挡块与所述混合管内壁连接。

进一步的，多个所述扰流板包括一组第一扰流板和一组第二扰流板，所述第一扰流板与所述第二扰流板间隔九十度设置。

进一步的，所述第一扰流板与所述混合管内壁之间的夹角为45度，所述第二扰流板与所述混合管内壁之间的夹角为70度。

本发明公开的用于SCR系统的混合装置，与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明提供的用于SCR系统的混合装置，包括混合管、导流装置、扰流装置和分流装置，混合管用于与排气管进行连接，尿素溶液和尾气在该混合装置入口端前侧的排气管内进行初步混合后进入混合装置，位于中间的混合物质进入混合管内时，分流装置和导流装置对其进行分流混合，导流装置沿混合管轴向设置多个，可对混合物进行多次混合，使其混合更加充分，位于导流装置与混合管之间的混合物在流动过程中经扰流板扰流完成混合，尿素溶液与柴油机尾气经过多层分流和扰流后，进行充分的混合，使废气中的NOX和NH3的混合分布均匀，减少催化剂的磨损，提高了催化剂寿命和SCR系统的效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例示出的混合装置外部结构图；

图2是本发明实施例示出的混合装置内部结构图。

图中：1、混合管；2、导流装置；201、等腰梯形板；202、连接杆3、扰流装置；301、扰流板；302、挡块；4、分流装置；401、分流板；5、法兰。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

参看图1和图2，本发明实施例公开的一种用于SCR系统的混合装置，包括混合管1、导流装置2、扰流装置3和分流装置4，混合管1的两端用于与排气管进行连接，导流装置2包括多个，均设置在混合管1的中心位置，多个导流装置2沿混合管1的轴向分布，导流装置2沿混合管1轴向的两端连通，至少靠近混合管1入口端的导流装置2的入口处设置有分流装置4，在混合管1的内壁还设置有多个扰流装置3，尿素溶液和尾气在该混合装置入口端前侧的排气管内进行初步混合后进入混合管1，位于中间的混合物质进入混合管1内时，分流装置4和导流装置2对其进行分流混合，导流装置2沿混合管1轴向设置多个，可对混合物进行多次混合，使其混合更加充分，位于导流装置2与混合管1之间的混合物在流动过程中经扰流板301扰流完成混合，尿素溶液与柴油机尾气经过多层分流和扰流后，进行充分的混合，使废气中的NOX和NH3的混合分布均匀，减少催化剂的磨损，提高了催化剂寿命和SCR系统的效率。

上述的混合管1为圆柱体形管状结构，在混合管1的两端可以焊接法兰5，通过法兰5与排气管进行连接。

导流装置2可以设置三个，在混合管1的入口处、中部和出口处分别设置一个，为了使混合物质在穿过导流装置2时，导流装置2也可以起到一定的混合作用，导流装置2两端的开口可以为长宽比大于1的开口，例如可以为长方形或椭圆形等，两个开口相互平行设置，但是旋转一定的角度设置，优选的实施方式为开口为长方形，具体的，导流装置2可以包括四块尺寸相同的等腰梯形板201，相对的两个等腰梯形板201长边向下，短边朝上设置，另外相对的两个等腰梯形板201长边朝上，短边朝下设置，相邻两个等腰梯形板201的腰相互连接，形成两端为长方形开口的筒状结构，两端的长方形开口平行，且旋转九十度设置，如此可以起到混合尾气和尿素溶液的作用。

此外，为了使该导流装置2可以固定在混合管1的内部，可以在导流装置2的外侧设置用于与混合管1内壁连接的连接件，例如连接件可以为连接杆202，每个导流装置2的外侧连接四根连接杆202，更具体的说，每块等腰梯形板201外侧设置一根连接杆202，连接杆202一端与等腰梯形板201连接，另一端与混合管1的内壁连接。

至少在靠近混合管1入口端的导流装置2的入口处设置分流装置4，例如可以在除远离混合管1入口端的导流装置2以外的其他导流装置2的入口端均设置分流装置4，设置分流装置4的导流装置2，混合物质进入该导流装置2时可达到分流混合效果，且经过多级分流混合后使其混合更加均匀，位于混合管1出口端的导流装置2不设置分流装置4是为了防止分流装置4影响排气，使排气更加顺畅。

上述的分流装置4可以由两根分流板401组成，两根分流板401呈V形设置，长边相互连接，连接端朝向导流装置2的入口方向，分流板401沿长度方向的两端分别与组成导流装置2的等腰梯形板201内侧连接。

较佳的，上述的分流板401之间的夹角可以为九十度。

在尿素溶液与尾气的混合物进入混合管1时，会有一部分混合物进入导流装置2和混合管1内壁之间的空间，因此，为了使该部分混合物也得到充分的混合，在混合管1的内壁设置了多个扰流装置3，每个扰流装置3均可以包括一个扰流板301和一个挡块302，扰流板301的底部边缘为圆弧形，顶部为直线形，两侧边也为直线形，扰流板301的底部与混合管1的内侧壁固定连接，顶部向上且向靠近混合管1中轴线方向倾斜，在扰流板301的顶端通过挡块302与混合管1内壁固定连接(以上所称的底部为靠近混合管1入口方向，顶部为靠近混合管1出口方向)，当混合物在导流装置2与混合管1内壁之间流动时，受到扰流板301的扰流实现充分混合。

进一步的，上述的扰流板301可以包括一组第一扰流板301和一组第二扰流板301，例如第一扰流板301包括四个，四个第一扰流板301之间的连线可以形成与混合管1的中轴线相交的矩形，第二扰流板301也包括四个，四个第二扰流板301之间的连线也可以形成与混合管1的中轴线相交的矩形，两个矩形之间的夹角可以为九十度。

更进一步的，上述的第一扰流板301与混合管1内壁之间的夹角可以为45度，第二扰流板301与混合管1内壁之间的夹角可以为70度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种用于SCR系统的混合装置，其特征在于，包括用于与排气管连接的混合管、设置在所述混合管中心的多个导流装置和设置在所述混合管内壁的多个扰流装置，其中：

多个所述导流装置沿所述混合管的轴向分布，所述导流装置沿所述混合管轴向的两端连通，至少靠近所述混合管入口端的所述导流装置的入口处设置有分流装置；

所述导流装置包括四块尺寸相同的等腰梯形板，所述导流装置两端开口均为长方形且两个长方形开口呈九十度设置；

所述分流装置包括两根呈V形设置的分流板，所述分流板的两端与所述导流装置的内壁固定连接；

所述扰流装置包括扰流板和挡块，所述扰流板靠近所述混合管的入口一端与所述混合管的内壁固定连接，所述扰流板远离所述混合管的入口一端通过所述挡块与所述混合管内壁连接。

2.根据权利要求1所述的用于SCR系统的混合装置，其特征在于，所述混合管的两端通过法兰与所述排气管连接。

3.根据权利要求1所述的用于SCR系统的混合装置，其特征在于，所述导流装置的外侧设置有用于与所述混合管内壁连接的连接件。

4.根据权利要求1所述的用于SCR系统的混合装置，其特征在于，两根所述分流板之间的角度为九十度。

5.根据权利要求1所述的用于SCR系统的混合装置，其特征在于，多个所述扰流板包括一组第一扰流板和一组第二扰流板，所述第一扰流板与所述混合管内壁之间的夹角为45度，所述第二扰流板与所述混合管内壁之间的夹角为70度。

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