CN202012387U - 一种用于柴油机尾气处理的催化转化器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于柴油机尾气处理的催化转化器装置，包括催化剂载体组件、进气腔和出气腔。所述的进气腔和出气腔分别连接在催化剂载体组件的前后两端。发动机尾气通过三支管平均分配进入催化剂，催化剂载体组件由3组组件并联构成，且每组组件由两个催化剂载体装置串联构成。通过催化剂载体后形成的三流气流再经过三支管并成一流，形成出气腔排向大气。本实用新型的催化转化器，催化剂载体更换拆装方便，经流动分析和声学分析论证，表明其具有流动性能好、压损适中的优点和特点，并具有一定的消声作用。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及柴油机排气后处理系统领域，更具体的说是涉及柴油机尾气处理的催化器。
背景技术
柴油机在动力性、经济性和可靠性方面都比汽油机有明显的优势，特别是CO2排放低，其用途已逐渐扩展到各类车型上。但柴油机存在最大的问题是氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)排放严重。随着中国排放控制法规越来越严，以及国产柴油发动机性能及油品问题，光靠机内净化措施显得力不从心，因此有必要采取机外后处理装置来达到排放目标。
柴油发动机尾气选择性催化还原技术(SCR)是车用柴油发动机的一种机外后处理技术，可以有效改善柴油机NOx的排放，并对柴油含硫量不敏感。该技术通过在排气管中喷入一定浓度的尿素溶液，经热解(反应1)和水解(反应2)后产生的NH3和NOx在催化转化器中发生还原反应(反应3-5)，将NOx转化为H2O和N2。
(NH2)2CO→NH3+HNCO (1)
H2O+HNCO→NH3+CO2 (2)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (3)
2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O (4)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O (5)
对于用于柴油机尾气处理的催化转化器的主要评价指标，可以由以下指标来评价：
1、流体在各个催化剂载体间的分布以及每个催化剂载体前端面的流动均匀性值。
改善尾气在各个催化剂载体间的质量流量分布，有利于提高载体催化剂的利用率，提高催化剂的转化效率；有利于降低气流在催化剂载体上的压力损失；有利于催化剂载体更快的达到起燃温度。
2、系统的压力损失
催化转化器的压力损失时整个排气系统的一个部分，降低催化转化器的压力损失有利于降低排气系统的背压，从而有利于改善发动机的性能。
3、空速
空速的大小反应了气流在催化剂载体上的停留时间。空速越小，气流在催化剂载体中的停留时间越长，转化效率就越高。
4、声学插入损失
发明内容
本实用新型的目的，在于提供一种流动性能好、压损适中，并具有消声功能，用于柴油机尾气处理的催化转化器。
为实现以上目的，本专利采用的技术方案是：
一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，包括催化剂载体组件、进气腔和出气腔，其特征在于所述的进气腔包括一个发动机排气管、一个三支管和三个椎体管，所述的三支管前端与所述的发动机排气管的后端连接，所述的三支管的三个后端分别与所述三个椎体管连接；所述的出气腔包括三个椎体管、一个三支管和一个催化剂排气管，所述的三个椎体管的后端分别与所述的三支管的三个前端连接，所述的三支管的后端与所述的催化剂排气管的前端连接；所述的催化剂载体组件由3组并排设置的组件并联构成，每组组件的前后两端分别一一对应地与所述进气腔的椎体管的后端和所述出气腔的椎体管的前端连接。
根据本实用新型，所述的三组催化剂载体组件在360度周向内均匀布置。
根据本实用新型，每组催化剂载体组件由两个催化剂载体装置串联构成，所述的两个催化剂载体装置通过法兰连接；所述的每个催化剂载体装置包括催化剂载体、包覆在催化剂载体外的衬垫和包覆在衬垫外的壳体。壳体和衬垫可以保护和夹持催化剂载体，防止催化剂载体在工作中失效。
根据本实用新型，所述的每个催化剂载体装置均为圆柱形结构，所述的催化剂载体内沿轴向设有多条贯穿两端面的平行通道，各通道的内表面设有催化剂涂层，起到催化作用。
根据本实用新型，所述的催化剂载体组件和所述的进气腔之间采用法兰连接，所述的催化剂载体组件和所述出气腔之间采用法兰连接，且整个催化转化器通过所述的两个法兰水平固定。
根据本实用新型，所述的进气腔的三支管采用法兰分别与所述发动机排气管和进气腔的椎体管连接。
根据本实用新型，所述的出气腔的三支管采用法兰分别与所述出气腔的椎体管和催化剂排气管连接。
根据本实用新型，所述的进气腔与出气腔结构对称。
本实用新型的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，采用三支管和三个椎体管结构的进气腔和出气腔，结合三组催化剂载体组件形式，使发动机排气管内气流进入进气腔的三支管后分成三个支流，在通过催化剂载体后该三个流再经过出气腔的三支管并成一个气流，最后排向大气。本实用新型具有流动性能好、压损适中的优点和特点，并具有一定的消声的作用。
本实用新型通过流动分析和声学分析数据显示，在发动机额定工况下，额定流量5873kg/h，额定温度380℃下，压损小于12kPa，三个催化剂进口面上的速度均匀性大于0.96。额定工况下，由于额定转速较低，插入损失在8dB左右。可见，上述技术效果经流动分析和声学分析论证得以充分验证。
附图说明
图1是本实用新型的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器的整体结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本实用新型的一组催化剂载体组件的结构示意图。
图4是催化剂载体装置的横截面图。
其中：1-连接法兰；2-发动机的排气管；3-连接法兰；4-进气腔三支管；5-进气腔三支管连接法兰；6-进气腔椎体管；7-催化剂载体组件连接法兰；8-催化剂载体组件；9-催化剂载体组件连接法兰；10-出气腔椎体管；11-出气腔三支管连接法兰；12-出气腔三支管；13-连接法兰；14-催化剂排气管；15-连接法兰；16-进气腔；17-出气腔；71、72-催化剂载体装置；712、722-催化剂载体装置壳体；713、723-催化剂载体装置衬垫；714、724-催化剂载体；715、721-法兰；716、726-催化剂载体上的轴向通道。
具体实施方式
参见图1和图2，一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，包括催化剂载体组件8、进气腔16和出气腔17。所述的进气腔16包括一个发动机排气管2、一个三支管4和三个椎体管6，所述的三支管4前端通过法兰3与所述的发动机排气管2的后端连接，所述的三支管4的三个后端分别通过法兰5与所述三个椎体管6连接；所述的出气腔17包括三个椎体管12、一个三支管10和一个催化剂排气管14，所述的三个椎体管12的后端分别通过法兰11与所述的三支管10的三个前端连接，所述的三支管10的后端通过法兰13与所述的催化剂排气管14的前端连接；所述的催化剂载体组件8由3组并排设置的组件并联构成，每组组件的前后两端分别通过法兰7和9一一对应地与所述进气腔16的椎体管6的后端和所述出气腔17的椎体管12的前端连接。
整个催化转化器通过法兰7和9水平固定。
参见图3，每组催化剂载体组件8由两个催化剂载体装置71、72串联构成，所述的两个催化剂载体装置71、72之间通过法兰715、721连接；所述的每个催化剂载体装置71、72包括催化剂载体714、724、包覆在催化剂载体外的衬垫713、723和包覆在衬垫外的壳体712、722。所述的每个催化剂载体装置71、72均为圆柱形结构，所述的催化剂载体714、724内沿轴向设有多条贯穿两端面的平行通道716、726，各通道的内表面涂覆催化剂涂层，起到催化作用。壳体和衬垫可以保护和夹持催化剂载体，防止催化剂载体在工作中失效。
本实用新型的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器经流动分析和声学分析论证，表明其具有流动性能好、压损适中的优点和特点，并具有一定的消声作用。
Claims (8)
1.一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，包括催化剂载体组件(8)、进气腔(16)和出气腔(17)，其特征在于所述的进气腔(16)包括一个发动机排气管(2)、一个三支管(4)和三个椎体管(6)，所述的三支管(4)前端与所述的发动机排气管(2)的后端连接，所述的三支管(4)的三个后端分别与所述三个椎体管(6)连接；所述的出气腔(17)包括三个椎体管(12)、一个三支管(10)和一个催化剂排气管(14)，所述的三个椎体管(12)的后端分别与所述的三支管(10)的三个前端连接，所述的三支管(10)的后端与所述的催化剂排气管(14)的前端连接；所述的催化剂载体组件(8)由3组并排设置的组件并联构成，每组组件的前后两端分别一一对应地与所述进气腔(16)的椎体管(6)的后端和所述出气腔(17)的椎体管(12)的前端连接。
2.如权利要求1所述的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，其特征在于所述的三组催化剂载体组件(8)在360度周向内均匀布置。
3.如权利要求2所述的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，其特征在于每组催化剂载体组件(8)由两个催化剂载体装置(71、72)串联构成，所述的两个催化剂载体装置(71、72)通过法兰(715、721)连接；所述的每个催化剂载体装置(71、72)包括催化剂载体(714、724)、包覆在催化剂载体外的衬垫(713、723)和包覆在衬垫外的壳体(712、722)。
4.如权利要求3所述的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，其特征在于所述的每个催化剂载体装置(71、72)均为圆柱形结构，所述的催化剂载体(714、724)内沿轴向设有多条贯穿两端面的平行通道(716、726)，各通道的内表面设有催化剂涂层。
5.如权利要求1所述的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，其特征在于所述的催化剂载体组件(8)和所述的进气腔(16)之间采用法兰(7)连接，所述的催化剂载体组件(8)和所述出气腔(17)之间采用法兰(9)连接，且整个催化转化器通过所述的两个法兰(7，9)水平固定。
6.如权利要求1所述的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，其特征在于所述的进气腔的三支管(4)采用法兰(3、5)分别与所述发动机排气管(2)和进气腔的椎体管(6)连接。
7.如权利要求1所述的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，其特征在于所述的出气腔的三支管(10)采用法兰(11、13)分别与所述出气腔的椎体管(12)和催化剂排气管(14)连接。
8.如权利要求1-7任何一项所述的一种用于柴油机尾气处理的催化转化器，其特征在于所述的进气腔(16)与出气腔(17)结构对称。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107781011A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-09 | 徐州瑞田工程机械有限公司 | 一种可快速更换网孔波纹器的消声器 |
| CN112879141A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-01 | 徐州徐工矿业机械有限公司 | 一种降低非道路移动机械大功率发动机烟度的后处理装置 |
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