CN201013431Y - 大排量发动机scr后处理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种大排量发动机SCR后处理装置，包括设置在发动机排气管路上的SCR后处理器和可控制容器内的尿素溶液喷射进SCR后处理器的喷射单元，所述SCR后处理装置还包括与发动机控制单元连接的喷射定量配给控制单元，喷射定量配给控制单元连接喷射单元以根据其接收的发动机控制单元传输的信号调整喷射单元的喷射量和喷射时间。本实用新型能够根据发动机排放废气的温度、排量和气流速度，有效的控制尿素溶液喷射单元以合理的调整尿素溶液的喷射压力、喷射量和喷射时间，提高对NOx化合物的处理率和氨反应率。

Description

大排量发动机SCR后处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种发动机排放的后处理装置，尤其是涉及一种用于采用SCR技术处理发动机排放尾气的大排量发动机SCR后处理装置。
背景技术
随着社会的发展和对环境污染问题的关注，人们加大了对环境保护的力度，而机动车的排放物是大气中的主要污染物，因此针对机动车的排放物，人们采用各种各样的方法手段来消除其内含有的有害物质，目前人们采用的主要发动机后处理技术手段包括冷却EGR(废气再循环)、NOx吸附器、SCR(选择性催化还原)和DPF(废气再循环加微粒捕集器)等后处理技术。其中采用SCR技术来处理发动机排放中的有害物质，尤其是NOx化合物是一种非常有效的方法。发动机SCR后处理技术是将还原剂尿素溶液按一定的比例喷入到发动机排放排气管内废气中，在废气温度及气流作用下，尿素能快速分解，释放出氨，与含量较高的NOx作用，达到减少NOx排放的目的，因为SCR系统的还原剂为尿素，其在不使用状态下性能稳定，而且具有化学反应简单，所需还原剂相对量少等优点得到人们的推广和使用。但是在使用发动机SCR后处理系统时，由于发动机的工作状态不定，所以经由排气管道排出的废气量、排气管内废气的温度和气流速度也是不确定的，因此喷入排气管内废气内的尿素溶液的量和时间也是随时变化的，这就需要发机SCR后处理系统能够对尿素溶液的喷射单元进行精确的控制，以根据排气管道内排出的废气量、废气温度和气流速度随时调整尿素溶液的喷射压力、喷射量和喷射时间，以避免尿素溶液的喷射压力、喷射量和喷射时间与排气管内废气量、废气温度和气流速度不相适应，导致对发动机排放废气中的NOx化合物处理率低，NOx化合物排到大气中造成环境的污染，以及尿素水解后产生的氨反应不充分泄漏到空气中对环境造成污染。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种大排量发动机SCR后处理装置，它能够根据发动机排放废气的温度、排量和气流速度，有效的控制尿素溶液喷射单元以合理的调整尿素溶液的喷射压力、喷射量和喷射时间，提高对NOx化合物的处理率和氨的反应率。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：大排量发动机SCR后处理装置，包括设置在发动机排气管路上的SCR后处理器和可控制容器内的尿素溶液喷射进排气管路的喷射单元，所述SCR后处理装置还包括与发动机控制单元连接的喷射定量配给控制单元，喷射定量配给控制单元连接喷射单元以根据其接收的发动机控制单元传输的信号调整喷射单元的喷射量和喷射时间。
作为一种改进，所述SCR后处理器包括设置在处理器壳体内的若干圆柱状载体，所述载体轴线与处理器壳体内气体流动方向平行并平均分为两排，所述载体表面覆盖有催化剂层。
作为进一步的改进，所述SCR后处理器包括设置在处理器壳体内的若干圆柱状载体，所述载体轴线与处理器壳体内气体流动方向平行并平均分为两排，位于气体流动方向上游的一排载体表面覆盖有催化剂层；位于气体流动方向下游的一排载体前端表面覆盖有催化剂层、后端表面覆盖有氨氧化催化剂层而中间部分设有分隔环带。
作为进一步的改进，所述氨氧化催化剂层为铍金属涂层。
作为进一步的改进，所述催化剂层为V2O5涂层。
作为进一步的改进，所述载体为陶瓷材料制成的载体。
作为进一步的改进，所述载体为12个。
上述技术方案的大排量发动机SCR后处理装置，由于是采用在发动机排气管路上设置有SCR后处理器和可控制容器内的尿素溶液喷射进排气管路的喷射单元，与发动机控制单元连接的喷射定量配给控制单元，其中喷射定量配给控制单元连接喷射单元以根据其接收的发动机控制单元传输的信号调整喷射单元的喷射量和喷射时间，发动机控制单元将探测到的发动机排放废气的温度、排量和气流速度传输到喷射定量配给控制单元，由喷射定量配给控制单元根据接收到的信号控制喷射单元喷射尿素溶液的喷射压力、喷射量和喷射时间，以提高对NOx化合物的处理率和氨反应率，降低排放污染。SCR后处理器采用设置在处理器壳体内的若干圆柱状载体，并且载体轴线与处理器壳体内气体流动方向平行并平均分为两排，在载体表面覆盖有催化剂层，大大增大了催化剂与反应气体的接触面积，提高了对废气中NOx化合物的处理，而采用在位于气体流动方向上游的一排载体表面覆盖有催化剂层，位于气体流动方向下游的一排载体前端表面覆盖有催化剂层、后端表面覆盖有氨氧化催化剂层而中间部分设有分隔环带方式，不仅可将反应气体中NH3/NOx的比值提高1～1.2，使废气中的NOx化合物转化率提高至接近100％，也提高了氨的反应率，防止了氨泄漏造成的污染。采用铍金属层作为氨氧化催化剂涂层以及采用V2O5涂层作为NOx化合物转化反应的催化剂涂层，可大大提高NOx的化合物转化率。采用陶瓷材料载体，提高了载体抗高温性和稳定性。采用12个载体分为两排，在不影响发动机排气背压SCR处理器体积情况下实现对NOx化合物的处理。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
图1是本实用新型大排量发动机SCR后处理装置工作示意图；
图2是本实用新型大排量发动机SCR后处理装置载体一实施例示意图；
图3是图2中SCR后处理装置载体主视图。
具体实施方式
如图1所示，大排量发动机SCR后处理装置，包括在发动机排气管路上设置的SCR后处理器、可控制尿素溶液容器内的尿素溶液喷射进排气管路的喷射单元、以及与发动机控制单元连接的喷射定量配给控制单元，喷射定量配给控制单元连接喷射单元，喷射定量配给控制单元可以根据其接收的发动机控制单元传输的信号来调整喷射单元的喷射量、喷射时间和喷射压力，其中发动机控制单元传输到喷射定量配给控制单元信号可以由设置在排气管路上的温度探测装置、流量探测装置等来提供，然后由发动机控制单元将探测到的发动机排放废气的温度、排量和气流速度信号传输给喷射定量配给控制单元，由喷射定量配给控制单元根据接收到的信号控制喷射单元喷射尿素溶液的喷射压力、喷射量和喷射时间，将尿素溶液喷射进按如图1中箭头所示方向流动的发动机尾气中，以提高对NOx化合物的处理率和氨反应率，降低排放污染。
为了提高对NOx化合物的处理率，SCR后处理器在处理器壳体内设置有若干圆柱状载体1，并且载体1轴线与处理器壳体内气体流动方向平行并平均分为两排，在载体1表面覆盖有催化剂层11，在催化剂层11的催化下，使NOx化合物被迅速的转化处理，考虑到发动机排气温度以及排气背压对后处理器和发动机本身性能的影响，载体1的体积体积可以设计为发动机排量的2.5～3倍，并且载体1的直径采用5.66inch，长度6inch，采用12个，体积为30L，载体材料可以采用陶瓷载体，针对常用催化剂的特性，选用催化效果相对较好的V2O5涂层作为催化剂层，这样在提高了对NOx化合物处理率的同时又没有加大SCR后处理器的尺寸。
如图2和图3所示，SCR后处理器也可以采用这样的方式，即在处理器壳体内设有若干圆柱状载体1，载体1轴线与处理器壳体内气体流动方向平行并平均分为两排，并且位于气体流动方向上游的一排载体1的表面覆盖有催化剂层11，而位于气体流动方向下游的一排载体1前端表面覆盖有催化剂层11、后端表面则覆盖有氨氧化催化剂层12，在载体的中间部分设有分隔环带，这是因为在SCR后处理装置工作时，喷射排气管道的液体尿素与尾气中的NOx化合物在催化剂层11的作用下反应，生成氮气和水，其主要反应过程为
尿素分解为氨气：(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2
SCR后处理反应：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
在一般情况下，消耗100L燃油的同时会消耗5L液体尿素，但是在正常的应用中，由于发动机排放废气的温度、排量和气流速度以及尿素溶液的喷射压力、喷射量和喷射时间的影响，总会存在氨反应不充分而泄漏到大气中，在通常情况下，10ppm以上的氨气就可以被人嗅到，这样就会对环境造成污染。而为防止氨的泄漏，NH3与NOx的比值应≤0.8，但这又会影响NOx化合物的转化率，所以通过在在SCR后处理器中后排载体的后端设有氨氧化催化层12，通过氨氧化催化层12可以将NH3与NOx的比值提高至1～1.2，这样在大大提高NOx化合物转化率的同时，也提高了氨的反应率，从而避免了氨的泄漏。同样考虑到发动机排气温度以及排气背压对后处理器和发动机本身性能的影响，载体1的体积可以设计为发动机排量的2.5～3倍，并且载体1的直径采用5.66inch，长度6inch，采用12个，体积为30L，载体材料可以采用陶瓷载体，针对常用催化剂的特性，选用催化效果相对较好的V2O5涂层作为催化剂层，而氨氧化催化剂层12则为铍金属涂层，这样在提高了对NOx化合物处理率的同时提高了氨的反应率，从而避免了氨的泄漏。并且可以根据发动机的排量和工作状态等情况，调整V2O5涂层和铍金属涂层的面积，以提高SCR后处理器的工作效率。

Claims (7)

1.大排量发动机SCR后处理装置，包括设置在发动机排气管路上的SCR后处理器和可控制容器内的尿素溶液喷射进排气管路的喷射单元，其特征在于：所述SCR后处理装置还包括与发动机控制单元连接的喷射定量配给控制单元，喷射定量配给控制单元连接喷射单元以根据其接收的发动机控制单元传输的信号调整喷射单元的喷射量和喷射时间。
2.如权利要求1所述的大排量发动机SCR后处理装置，其特征在于：所述SCR后处理器包括设置在处理器壳体内的若干圆柱状载体(1)，所述载体(1)轴线与处理器壳体内气体流动方向平行并平均分为两排，所述载体(1)表面覆盖有催化剂层(11)。
3.如权利要求1所述的大排量发动机SCR后处理装置，其特征在于：所述SCR后处理器包括设置在处理器壳体内的若干圆柱状载体(1)，所述载体(1)轴线与处理器壳体内气体流动方向平行并平均分为两排，位于气体流动方向上游的一排载体(1)表面覆盖有催化剂层(11)；位于气体流动方向下游的一排载体(1)前端表面覆盖有催化剂层(11)、后端表面覆盖有氨氧化催化剂层(12)而中间部分设有分隔环带。
4.如权利要求3所述的大排量发动机SCR后处理装置，其特征在于：所述氨氧化催化剂层(12)为铍金属涂层。
5.如权利要求2、3或4所述的大排量发动机SCR后处理装置，其特征在于：所述催化剂层(11)为V2O5涂层。
6.如权利要求5所述的大排量发动机SCR后处理装置，其特征在于：所述载体(1)为陶瓷材料制成的载体。
7.如权利要求5所述的大排量发动机SCR后处理装置，其特征在于：所述载体(1)为12个。
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