CN207018059U - 一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，其特征在于：圆柱形的储氨罐两端为椭球型封头，储氨罐内部填充储氨材料，氨气出气管连接在储氨罐顶部的中心位置，氨气出气管上端端口连接有角阀，度传感器、压力传感器和安全阀布置在储氨罐的顶部；罐体缓冲体顶面开有放置储氨罐的预留凹槽，储氨罐放置在罐体缓冲体的预留凹槽中，弦月型电加热器夹在储氨罐与罐体缓冲体的预留凹槽之间，罐体缓冲体的外侧包裹铝合金框架，氨罐固定盖板盖在储氨罐的上方，氨罐固定盖板两侧通过锁扣与铝合金框架固定对储氨罐限位。其精简氨气产生装置电加热器的结构，降低电能消耗量，提高氨气产生装置的热效率，增加SCR系统的续驰里程。

Description

一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置

技术领域

本实用新型涉及一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，主要用于汽车尾气的SCR后处理行业。

背景技术

汽车尾气排放能引起严重的大气污染，其主要污染物有碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）。自20世纪70年代人们开始努力控制汽车尾气排放以来，制定了越来越严格的排放法规。为贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》，严格控制机动车污染，全面实施《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国五阶段）》（GB18352.5-2013）和《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）》（GB17691-2005）中第五阶段排放标准要求，全国自2017年1月1日起，所有制造、进口、销售和注册登记的轻型汽油车、重型柴油车（客车和公交、环卫、邮政用途），须符合国五标准要求。因此，汽车对尾气净化技术提出了更大的挑战，更高的要求。

SCR（Selective Catalytic Reduction）催化转化还原技术是传统的后处理技术。这种采用液体尿素的传统的SCR技术本质是利用尿素在高温下分解出氨，作为还原剂的氨与发动机排气中的NOx在催化剂和温度的综合作用下进行反应，理想工况下生成无毒的N2和H2O，从而达到净化的目的。然而，传统的SCR系统所用的液体尿素还原剂面临冬季结冰和保温解冻的问题，以及尿素排气温度较高的条件下，易形成难分解的缩合物，进而堵塞尿素还原剂喷嘴或堆积于排气管内，造成发动机排气背压升高，降低车辆燃油经济性。

因此，如何获得低成本和高性能的NH3还原剂供给装置尤为重要。利用金属氯化物与氨气形成配位化合物这一特性，氨气被固定下来，使用的金属氯化物主要为碱土金属氯化物，氯化锶、氯化钙、氯化镁，以及必须的辅助添加组分。形成的氨合化合物储氨材料作为车载还原剂氨源，在使用的时候通过加热实现氨气的解吸释放，氨气与金属氯化物的吸附和解吸是一个可逆的过程。

由于氨气的解吸附是吸热过程，因此在储氨装置中需要增加热源，在专利号为CN102733913 B（双级余热方式储氨供氨的系统）中公布了一种采用发动机的回流冷却液的余热来加热活性的储氨化合物，释放出氨的后处理系统。专利号为CN 103470347 A（用于产生氨的设备）介绍了一种氨发生设备，其中第一加热装置和第二加热装置分别安装在主存储器和副存储器内部并且独立操作。专利号为US2012/0045379 A1（一种利用真空泵从固体储氨材料中储存和供给氨气的方法），介绍了存储和输送氨的方法，储氨材料的加热方式为内置电加热或外置微波加热或红外加热。专利号为CN 104234796 A（尤其用于机动车辆排气系统的具有优化的填充时间的氨存储筒）介绍了一种具有氨气导出通道的内置加热式或外包式加热的氨存储筒。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，其精简氨气产生装置电加热器的结构，降低电能消耗量，提高氨气产生装置的热效率，增加SCR系统的续驰里程。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，由储氨罐、氨罐固定盖板、弦月型电加热器、铝合金框架、锁扣、罐体缓冲体、储氨材料、氨气出气管、角阀、温度传感器、压力传感器、安全阀组成，其特征在于：圆柱形的储氨罐两端为椭球型封头，储氨罐内部填充储氨材料，氨气出气管连接在储氨罐顶部的中心位置，氨气出气管上端端口连接有角阀，度传感器、压力传感器和安全阀布置在储氨罐的顶部；罐体缓冲体顶面开有放置储氨罐的预留凹槽，储氨罐放置在罐体缓冲体的预留凹槽中，弦月型电加热器夹在储氨罐与罐体缓冲体的预留凹槽之间，罐体缓冲体的外侧包裹铝合金框架，氨罐固定盖板盖在储氨罐的上方，氨罐固定盖板两侧通过锁扣与铝合金框架固定对储氨罐限位。

所述的储氨罐具有10L~40L的容积，罐壁厚度为2mm~4mm，其壳体材料由耐氨气腐蚀的铝合金或不锈钢制成。

所述的弦月型电加热器可以是柔性的硅胶加热器、柔性PI（聚酰亚胺）加热膜、不锈钢加热器;弦月型电热器圆弧的内半径略大于储氨罐半径2mm~4mm，加热器厚度为4mm~10mm，加热器轴向长度与储氨罐轴向长度相当，根据实际使用的需求弦月型加热器圆弧对应的角度可以为90°~180°;一个罐体上可以有一个加热器，也可以间隔布置两个加热器，电加热器的功率可以为200W~600W。

所述的罐体缓冲体上的预留凹槽，预留凹槽的半径略大于弦月型电加热器外半径2mm~4mm，轴向长度与储氨罐长度相当，且凹槽圆弧所对应的角度为180°，即储氨罐躺放于预留凹槽内时，有一半的体积被缓冲体所包裹；罐体缓冲体6材质为酚醛泡沫。

所述的氨罐固定盖板的圆弧所对应的角度为180°，半径略大于储氨罐半径2mm~3mm，盖板厚度为4mm~6mm，氨罐固定盖板两端安装有4个或6个锁扣，氨罐固定盖板材质为耐高温树脂材料。

所述的储氨材料可以是氨合氯化锶、氨合氯化钙、氨合氯化镁或氨合氯化锂。

本实用新型的积极效果是其结构简单，易于维修和储氨罐的拆装。弦月型加热器与铝合金罐体巧妙的组合，能够最大限度的利用热能，防止热量向周围环境的耗散，具有较高的热效率。在室温条件下氨罐受热后，罐内氨气压力升至工作压力小于5分钟。相比于传统液体SCR系统，续驰里程可增加3~4倍。

附图说明

图1为本实用新型的储氨罐结构图。

图2 为本实用新型的结构图。

图3为本实用新型的拆解示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：如图1-3所示，一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，由储氨罐1、氨罐固定盖板2、弦月型电加热器3、铝合金框架4、锁扣5、罐体缓冲体6、储氨材料7、氨气出气管8、角阀9、温度传感器10、压力传感器11、安全阀12组成，其特征在于：圆柱形的储氨罐1两端为椭球型封头，储氨罐1内部填充储氨材料7，氨气出气管8连接在储氨罐1顶部的中心位置，氨气出气管8上端端口连接有角阀9，度传感器10、压力传感器11和安全阀12布置在储氨罐1的顶部；罐体缓冲体6顶面开有放置储氨罐的预留凹槽，储氨罐1放置在罐体缓冲体6的预留凹槽中，弦月型电加热器3夹在储氨罐1与罐体缓冲体6的预留凹槽之间，罐体缓冲体6的外侧包裹铝合金框架4，氨罐固定盖板2盖在储氨罐1的上方，氨罐固定盖板2两侧通过锁扣5与铝合金框架4固定对储氨罐1限位。

所述的储氨罐1具有10L~40L的容积，罐壁厚度为2mm~4mm，其壳体材料由耐氨气腐蚀的铝合金或不锈钢制成。

所述的弦月型电加热器3可以是柔性的硅胶加热器、柔性PI（聚酰亚胺）加热膜、不锈钢加热器;弦月型电热器圆弧的内半径略大于储氨罐半径2mm~4mm，加热器厚度为4mm~10mm，加热器轴向长度与储氨罐轴向长度相当，根据实际使用的需求弦月型加热器圆弧对应的角度可以为90°~180°;一个罐体上可以有一个加热器，也可以间隔布置两个加热器，电加热器的功率可以为200W~600W。

所述的罐体缓冲体6上的预留凹槽，预留凹槽的半径略大于弦月型电加热器3外半径2mm~4mm，轴向长度与储氨罐长度相当，且凹槽圆弧所对应的角度为180°，即储氨罐1躺放于预留凹槽内时，有一半的体积被缓冲体所包裹；罐体缓冲体6材质为酚醛泡沫。

所述的氨罐固定盖板2的圆弧所对应的角度为180°，半径略大于储氨罐1半径2mm~3mm，盖板厚度为4mm~6mm，氨罐固定盖板2两端安装有4个或6个锁扣5，氨罐固定盖板2材质为耐高温树脂材料。

所述的储氨材料7可以是氨合氯化锶、氨合氯化钙、氨合氯化镁或氨合氯化锂。

储氨罐横放在弦月型加热器上，弦月型电加热器固定在与其外形相匹配的缓冲体上，缓冲体外侧包有铝合金框架，通过铝合金框架使整个装置与车辆底盘大梁进行刚性连接。在储氨装置上半部设置有可快速拆装的氨罐固定盖板，固定盖板通过锁扣与铝合金框架锁接。储氨罐内部填充固体储氨材料，填充量为罐体体积的40%。储氨罐顶端连接有温度传感器、压力传感器、安全阀、氨气出气管，出气管路上有角阀。其中，压力传感器感应端探入罐体内部但不接触固体储氨材料，储氨罐温度传感器感应端插入固体储氨材料中。

利用车载电源为弦月型加热器提供电能的，加热器在径向的截面为弦月型，弦月型电加热器圆弧的内半径略大于储氨罐的半径2mm~4mm，以便于与储氨罐贴合紧密，提高对罐体的加热效率，加热器圆弧所对应的角度为180°，轴向尺寸与罐体尺寸相当。加热器为耐高温且具有一定弹性的硅胶加热器或聚酰亚胺加热器，利于与罐体的贴合。罐体缓冲体上设置有凹槽，凹槽的半径略大于加热器外半径2mm~4mm，长度与储氨罐长度相当，且凹槽圆弧所对应的角度为180°。即储氨罐躺放于凹槽内时，有一半的体积被缓冲体所包裹，其材质为具有低导热系数、密度低、耐高温的酚醛泡沫。为方便氨罐的快速拆装和防止加热器被雨淋，在储氨装置上半部设置有耐高温树脂材料制成的氨罐固定盖板，氨罐固定盖板圆弧所对应的角度为180°，半径略大于储氨罐半径2mm~3mm，利于盖板与氨罐之间的贴合，盖板厚度为4mm~6mm，固定盖板两端共安装有6个锁扣，方便储氨罐的拆卸与安装。

加热器的功率为300W，在起车后5min内即可达到80℃，使罐体内的固体储氨材料能够快速的达到释氨温度。当温度传感器所探测到的温度高于150℃时，在行车电脑的控制下可降低加热器的输出功率，使温度保持稳定。行车电脑可根据压力传感器输出的信号实时监测罐内的压力，保证整个装置的安全性，同时在罐体上部还安装有安全阀，在压力传感器失效的情况下，罐体压力不断攀升高于9bar时，安全阀启动向外界泄压，进而保证储氨罐的安全。

此结构安装于尾气后处理器的后侧，尤其适用于中型卡车。根据SCR后处理器对NH3需求量设置储氨罐容积与续驶里程之间的关系。例如，30L储罐100%充氨后，对于5.7L发动机的SCR系统，可以续驶10000-12000km。

Claims (6)

1.一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，由储氨罐、氨罐固定盖板、弦月型电加热器、铝合金框架、锁扣、罐体缓冲体、储氨材料、氨气出气管、角阀、温度传感器、压力传感器、安全阀组成，其特征在于：圆柱形的储氨罐两端为椭球型封头，储氨罐内部填充储氨材料，氨气出气管连接在储氨罐顶部的中心位置，氨气出气管上端端口连接有角阀，度传感器、压力传感器和安全阀布置在储氨罐的顶部；罐体缓冲体顶面开有放置储氨罐的预留凹槽，储氨罐放置在罐体缓冲体的预留凹槽中，弦月型电加热器夹在储氨罐与罐体缓冲体的预留凹槽之间，罐体缓冲体的外侧包裹铝合金框架，氨罐固定盖板盖在储氨罐的上方，氨罐固定盖板两侧通过锁扣与铝合金框架固定对储氨罐限位。

2.根据权利要求1中所述的一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，其特征在于所述的储氨罐具有10L~40L的容积，罐壁厚度为2mm~4mm，其壳体材料由耐氨气腐蚀的铝合金或不锈钢制成。

3.根据权利要求1中所述的一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，其特征在于所述的弦月型电加热器可以是柔性的硅胶加热器、柔性PI（聚酰亚胺）加热膜、不锈钢加热器;弦月型电热器圆弧的内半径略大于储氨罐半径2mm~4mm，加热器厚度为4mm~10mm，加热器轴向长度与储氨罐轴向长度相当，根据实际使用的需求弦月型加热器圆弧对应的角度可以为90°~180°;一个罐体上可以有一个加热器，也可以间隔布置两个加热器，电加热器的功率可以为200W~600W。

4.根据权利要求1中所述的一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，其特征在于所述的罐体缓冲体上的预留凹槽，预留凹槽的半径略大于弦月型电加热器外半径2mm~4mm，轴向长度与储氨罐长度相当，且凹槽圆弧所对应的角度为180°，即储氨罐躺放于预留凹槽内时，有一半的体积被缓冲体所包裹；罐体缓冲体6材质为酚醛泡沫。

5.根据权利要求1中所述的一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，其特征在于所述的氨罐固定盖板的圆弧所对应的角度为180°，半径略大于储氨罐半径2mm~3mm，盖板厚度为4mm~6mm，氨罐固定盖板两端安装有4个或6个锁扣，氨罐固定盖板材质为耐高温树脂材料。

6.根据权利要求1中所述的一种具有单个弦月型电加热器的氨气产生装置，其特征在于所述的储氨材料可以是氨合氯化锶、氨合氯化钙、氨合氯化镁或氨合氯化锂。