CN201551965U - 选择性催化还原催化剂注入系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于混合还原剂与废气的选择性催化还原(SCR)注入系统。该系统包括布置在排气管入口部分的管壁之间的隔板与出口部分。该隔板拦截废气进入排气管的入口部分,并引导该废气穿过还原剂引导管管壁中的孔。该引导管具有布置在排气管的出口部分中的出口。其中,该引导管的管壁中的孔的尺寸和出口中的尺寸被选择为使得离开引导管的出口进入排气管的出口部分中的废气速度相对于入口部分中的废气速度提高。

Description

选择性催化还原催化剂注入系统
技术领域
本实用新型主要涉及选择性催化还原(SCR)注入系统,更具体地涉及用于在该系统中混合还原剂与废气的系统。
背景技术
如现有技术中所知,为了将发动机工作中产生的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氧化氮(NOx)转化成无害的废气,当前的排放控制法规使得在机动车辆的排气系统中使用催化剂成为必需。装配有柴油机或贫汽油发动机的车辆提供了增加的燃料经济性的优点。这类车辆必须在尿基选择性催化还原(SCR)催化剂中装配贫废气再处理装置,例如诸如尿素的还原剂,即使是在氧气充足的环境中,该还原剂也可以持续地减少氧化氮的排放。尿基选择性催化还原(SCR)催化剂使用气态氨作为活性氧化氮还原剂。典型地,在车辆上装载尿素的水溶液,并使用注入系统将其供给至废气流。废气的热量使尿素的水溶液分解成氨和氢氰酸(HNCO)。这些分解产物进入选择催化还原(SCR)系统,在该系统中气态氨被吸收,并且氰酸在选择催化还原(SCR)系统中进一步分解为气态氨。于是所吸收的氨参加气态氧化氮的还原。选择催化还原(SCR)系统已经被证明是用于还原氧化氮的可靠装置;然而,该系统的缺点是整体性能取决于尿素注入系统。如图1所示,尿素水溶液被注入到废气流中,并且当该尿素水溶液被废气加热时分解为氨气和二氧化碳。为了实现氨气的理想混合,在酶作用物前面需要有一定长度的管子;但是在有严格包装限制时通常不适合这种情况。通常,气流混合器或喷雾器正好在尿素注入器后发挥作用。用实验的方法评测那些气流混合装置的性能是非常困难的。
通过使用尿素溶液而进行的氧化氮还原过程内部的基本化学反应是公知的。如以下反应式所表示的,当与一定温度的废气混合时,尿素溶液将雾化并分解为氨气和二氧化碳:
(NH2)2CO→HNCO+NH3
NHCO+H2O→NH3+CO2
然后气态氨与氧化氮反应生成氮气和水,如以下反应式所表示的。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
8NH3+6NO2→7N2+12H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
过去,为实现以上目的研制了许多气流混合器。所有设计的注意力几乎都集中在通过在液体喷雾的下游产生湍流和涡流来改变气流模式。
本发明人已经认识到为了实现气流混合性能的重大改进,除了两个固有的气流机理(涡流旋转和整体旋转)外,可以极大地改进流体雾化、蒸发和气流混合的另一个重要气流机理是直流冲击。
实用新型内容
根据本实用新型,提供了一种用于混合还原剂与废气的选择性催化还原(SCR)注入系统。该系统包括:布置在排气管的入口部分的管壁之间的隔板,该隔板将排气管的入口部分与排气管的出口部分隔开;以及还原引导管。排气管入口部分中的废气穿过还原剂引导管管壁中的孔。该还原剂引导管具有布置在排气管出口部分中的出口。
在一个实施例中,提供了用于混合还原剂与废气的选择性催化还原(SCR)注入系统。该系统包括:布置在排气管管壁之间的隔板,该隔板将排气管的入口部分与排气管的出口部分隔开。该隔板拦截进入排气管的入口部分的废气,并引导该废气穿过还原剂引导管管壁中的孔。该引导管具有布置在排气管出口部分中的出口。
通过这样的布置,该系统提高了气流冲击;有助于液滴雾化和蒸发;提高了湍流强度;有助于蒸发和气流混合;以及提高了帮助气流混合的整体转动。
在一个实施例中,引导管管壁中的孔的尺寸和出口中的尺寸被选择为使得离开引导管的出口进入排气管出口部分的废气的速度相对于排气管的入口部分中的废气的速度提高。
在一个实施例中,引导管是穿孔的导管,并且隔板是“Z”形隔板,该隔板中具有用于接收导管出口的口。
在一个实施例中,引导管的出口位于其下部处,并且其上部适合于接收还原剂。
在一个实施例中,隔板具有穿孔,排气管入口部分中的部分废气穿过所述穿孔进入排气管的出口部分,以减小排气管入口部分中的压力。
在一个实施例中,隔板具有穿孔,排气管入口部分中的部分废气穿过所述穿孔进入排气管的出口部分,以帮助在废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生第二次冲击,其中,第一次冲击发生在通过孔进入到引导管的废气与引导管中的还原剂之间。
在一个实施例中,隔板在位于引导管与排气管上管壁部分之间的隔板上部中具有穿孔,以帮助在废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生第二次冲击,以减小排气管入口部分中的压力。
在一个实施例中,隔板在位于引导管与排气管下管壁部分之间的隔板下部中具有穿孔,以帮助在废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生第二次冲击,并减小排气管入口部分中的压力。
在一个实施例中,隔板在位于引导管与排气管下管壁部分之间的隔板下部中具有穿孔,以帮助在废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生第二次冲击,并且隔板也在位于引导管与排气管上管壁部分之间的隔板上部中具有穿孔,以帮助在废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生第二次冲击,并减小排气管入口部分中的压力。
本实用新型的一个或更多实施例的细节将在以下的附图和描述中阐述。从描述和附图以及从权利要求中,本实用新型的其它特征、目的和优点会很明显。
附图说明
图1是根据本实用新型的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部横截面视图;
图2是图1的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部透视图;
图3是根据本实用新型另一个实施例的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部横截面视图;
图4是根据本实用新型又一个实施例的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部横截面视图;
图5是根据本实用新型另一实施例的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部横截面视图;
图6是图5的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部透视图;
图7是图5根据本实用新型另一实施例的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部透视图;以及
图8是图5的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部透视图,示出了气体流过该系统。
不同图中的相同参考符号代表相同的部件。
具体实施方式
现在参见图1和2,示出了用于混合还原剂与废气的选择性催化还原(SCR)注入系统10。所述系统10包括:布置在排气管18的入口部分16的管壁14之间的隔板12,此隔板12将排气管18的入口部分16与排气管18的出口部分20隔开;以及还原剂引导管22。按照箭头21的指示,隔板12拦截排气管18的入口部分16中的废气并引导该废气穿过还原剂引导管22管壁中的孔24。该引导管22具有布置在隔板12的口28中的出口26,以使得引导管22中的气流流入到排气管18的出口部分20中。引导管22相对于排气管的入口部分中的废气流的方向布置为锐角α。引导管22的出口26位于导管下部30处,并且导管上部32适合于接收还原剂,诸如由例如箭头34所表示的尿素。然后,如箭头36所表示的,混合气流从出口26流出并流入排气管18的出口部分20。
引导管22的管壁中的孔24的尺寸和的出口26中的尺寸被选择为使得离开引导管出口26进入排气管的出口部分20的废气38的速度相对于入口部分中的废气21的速度提高。此外,孔24以不对称的形式设置在一平面的相对侧上,所述平面由沿排气管18的纵向轴线的第一线与沿引导管22的纵向轴线布置的第二线限定。孔24的这种不对称的排列在引导管22中产生漩涡。这种漩涡流产生大量湍流,该湍流显著地提高了喷雾雾化和液滴蒸发。可以用计算流体动力学分析或者气流试验分析来分析所述漩涡效果。
因此,引导管22是穿孔的导管,并且隔板12是“Z”形隔板,该隔板12具有用于接收引导管出口26的口28。
现在参见图3,示出了另一个实施例。此处,图1的隔板12具有穿孔40,入口部分16中的废气21的部分21a穿过该穿孔40进入排气管18的出口部分20以减小排气管18的入口部分16中的压力。此处,在这个实施例中,隔板12′在位于引导管22与排气管18的上管壁部分14U之间的隔板12′的上部12′a中具有穿孔,以帮助在废气部分21a与从注入引导管出口26流出的气流36之间产生第二次冲击。
现在参见图4,图4示出了又一个实施例。此处,在该实施例中,系统的隔板12″在位于引导管22与排气管18的下管壁部分14L之间的隔板12″的下部中具有穿孔,以帮助在废气部分21b与从注入引导管出口26中流出的气流36之间产生第二次冲击。
现在参见图5和6,隔板12″既在引导管22与排气管的下管壁部14L之间的隔板下部中具有穿孔40,以帮助在废气与从注入引导管出口26中流出的气流之间产生第二次冲击,也在引导管22与排气管的上管壁部14U之间的隔板上部中具有穿孔40,以帮助在废气与从注入引导管出口中流出的气流之间产生第三次冲击,以减小排气管入口部分中的压力。
参见图7,示出了图5的根据本实用新型另一实施例的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部透视图。此处,引导管22中的孔24的位置已与图6中所示的孔的位置有所变化。图8是图5的选择性催化还原(SCR)注入系统的局部透视图,示出了气流流过所述系统。
已经描述了本实用新型的多个实施例。然而,可以理解的是,在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下,可以做出多种修改。因此,其它实施例也包含在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种选择性催化还原催化剂注入系统,其用于混合还原剂与废气,包括:
隔板,所述隔板布置在排气管的入口部分的管壁之间,所述隔板将所述排气管的入口部分与所述排气管的出口部分隔开;
还原剂引导管;并且其特征在于:
所述隔板拦截所述排气管的入口部分中的废气,并引导所述废气穿过还原剂引导管的管壁中的孔;且
所述引导管具有布置在所述排气管的出口部分中的出口。
2.根据权利要求1所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述引导管的管壁中的孔的尺寸和出口中的尺寸被选择为使离开所述引导管的出口进入所述排气管的出口部分的废气的速度相对于所述入口部分中的废气的速度提高。
3.根据权利要求1所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述引导管是穿孔的导管,并且所述隔板是“Z”形隔板,所述隔板具有用于接收引导管出口的口。
4.根据权利要求1所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述穿孔的导管的上部适合于接收还原剂。
5.根据权利要求1所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述隔板具有穿孔,所述排气管的入口部分中的部分废气穿过所述穿孔进入所述排气管的出口部分,以减小所述排气管的入口部分中的压力。
6.根据权利要求1所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述隔板在位于所述引导管与所述排气管的上管壁部之间的所述隔板的上部中具有穿孔,以帮助在所述废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生第二次冲击,并且减小所述排气管的入口部分中的压力。
7.根据权利要求1所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述隔板在位于所述引导管与所述排气管的下管壁部之间的所述隔板的下部中具有穿孔,以帮助在所述废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生第二次冲击,并且减小所述排气管的入口部分中的压力。
8.根据权利要求1所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述隔板在位于所述引导管与所述排气管的下管壁部之间的所述隔板的下部中具有穿孔,以帮助在所述废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生第二次冲击,并且所述隔板还在位于所述引导管与所述排气管的上管壁部之间的所述隔板的上部中具有穿孔,以帮助在所述废气与从注入引导管出口流出的气流之间产生三次冲击,并减小所述排气管的入口部分中的压力。
9.根据权利要求1所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述引导管相对于所述排气管的入口部分中的废气流的方向布置为锐角。
10.根据权利要求4所述的选择性催化还原催化剂注入系统,其特征在于,所述隔板具有穿孔,所述排气管的入口部分中的部分废气穿过所述穿孔流入所述排气管的出口部分,以减小所述排气管入口部分中的压力。
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