CN207018065U - 一种单罐全热式sscr模块的取热装置 - Google Patents

一种单罐全热式sscr模块的取热装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，其特征在于：固定隔板为矩形板，其中间开有储氨罐固定孔，固定隔板上均匀排列有贯通孔，储氨罐通过固定隔板固定在全热式SSCR模块取热装置外壳内的中部位置，快速接口母端即为取热装置的尾气进口端，快速接口母端开在全热式SSCR模块取热装置外壳正面立壁的右下角位置，取热装置尾气出口开在全热式SSCR模块取热装置外壳后面立壁上，取热装置尾气出口具体位置与全热式SSCR模块取热装置外壳正面的快速接口母端位置呈对角；尾气后处理器上的快速接口公端与快速接口母端连接，储氨罐内部填充固体储氨材料。其能解决在北方冬季低温条件下，车辆冷启动时液体尿素解冻时间长，SCR系统进入正常工作状态慢的问题，同时降低装置总重，简化拆装。

Description

一种单罐全热式SSCR模块的取热装置
技术领域
本实用新型涉及一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，主要应用于汽车尾气的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单罐全热式SSCR模块的取热装置，其能解决在北方冬季低温条件下，车辆冷启动时液体尿素解冻时间长，SCR系统进入正常工作状态慢的问题，同时降低装置总重，简化拆装。
本实用新型的技术方案是这样实现的:一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，由储氨罐、全热式SSCR模块取热装置外壳、快速接口母端、取热装置尾气出气口、固定隔板、氨气出气管、角阀、尾气后处理器、快速接口公端、固体储氨材料组成，其特征在于：固定隔板为矩形板，其中间开有储氨罐固定孔，固定隔板上均匀排列有贯通孔，储氨罐通过固定隔板固定在全热式SSCR模块取热装置外壳内的中部位置，快速接口母端即为取热装置的尾气进口端，快速接口母端开在全热式SSCR模块取热装置外壳正面立壁的右下角位置，取热装置尾气出口开在全热式SSCR模块取热装置外壳后面立壁上，取热装置尾气出口具体位置与全热式SSCR模块取热装置外壳正面的快速接口母端位置呈对角；氨气出气管接在储氨罐上方从全热式SSCR模块取热装置外壳顶部露出，氨气出气管上接有角阀；尾气后处理器上的快速接口公端与快速接口母端连接，储氨罐内部填充固体储氨材料。
所述的储氨罐为圆柱形，两端为椭球型封头，可以具有5L~20L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。
所述的储氨罐通过固定隔板固定在全热式SSCR模块取热装置外壳中部，储氨罐的外壁与全热式SSCR模块取热装置外壳之间的距离为20mm~50mm。
所述的固定隔板，其材质可以是不锈钢或铝合金，厚度为2.5mm~3mm，固定隔板上均布有贯通孔，贯通孔孔径为5mm~10mm，且每块固定隔板上贯通孔的总面积为取热装置的尾气进口端面积的3~4倍。
所述的快速接口母端，为喇叭形，安装于全热式SSCR模块取热装置外壳上的快速接口母端，沿尾气气流方向管径逐渐减小，大径为140~160mm，小径为70~90mm，长度为80~100mm；安装于尾气后处理器上的快速接口公端，沿尾气气流方向管径逐渐减小，大径为138~158mm，小径为68~88mm，长度为80~100mm。
所述的氨气出气管安装于储氨罐的上侧，材质为不锈钢，管内径为0.5cm~1.5cm，管壁厚为2mm~3mm。
所述的全热式SSCR模块取热装置外壳为长方体结构，其材质可以是不锈钢、铝合金或耐高温的柔性石棉纤维布，厚度为1.5mm~2.5mm。
所述的储氨材料可以是氨合氯化锶或氨合氯化钙或氨合氯化镁或能够与NH3形成络合物的氯化物。
本实用新型的积极效果是其结构简单、拆装简易。采用不等径插接管，精简了管路连接部件，降低了装置总重2kg~5kg。采用发动机尾气加热储氨材料，充分利用了发动机燃料产生的能量，提高了发动机的热效率。且储氨罐处于尾气全包式的加热环境，有利于储氨罐在低温条件下快速达到工作压力。
此结构适用于轻型卡车，单罐全热式SSCR模块的取热装置安装于SCR后处理的后侧。在北方冬季外界环境温度低于-20℃条件下，从车辆冷启动开始到储氨罐达到正常工作压力2bar，只需用时15min，即可使SCR系统正常工作，避免了车辆冬季冷启动时NOx排放超标。
附图说明
图1 为本实用新型的单罐全热式SSCR模块的取热装置与后处理器连接结构图。
图2 为本实用新型的结构图。
图3为本实用新型的固定隔板示意图。
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,一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，由储氨罐1、全热式SSCR模块取热装置外壳2、快速接口母端3、取热装置尾气出气口4、固定隔板5、氨气出气管6、角阀7、尾气后处理器8、快速接口公端9、固体储氨材料10组成，其特征在于：固定隔板5为矩形板，其中间开有储氨罐固定孔5-1，固定隔板5上均匀排列有贯通孔5-2，储氨罐1通过固定隔板5固定在全热式SSCR模块取热装置外壳2内的中部位置，快速接口母端3即为取热装置的尾气进口端，快速接口母端3开在全热式SSCR模块取热装置外壳2正面立壁的右下角位置，取热装置尾气出口4开在全热式SSCR模块取热装置外壳2后面立壁上，取热装置尾气出口4具体位置与全热式SSCR模块取热装置外壳2正面的快速接口母端3位置呈对角；氨气出气管6接在储氨罐1上方从全热式SSCR模块取热装置外壳2顶部露出，氨气出气管6上接有角阀7；尾气后处理器8上的快速接口公端9与快速接口母端3连接，储氨罐1内部填充固体储氨材料10。
所述的储氨罐1为圆柱形，两端为椭球型封头，可以具有5L~20L的容积，罐壁厚度为2mm~4mm，其壳体材料由耐氨气腐蚀的金属制成，优选由铝合金或不锈钢制成。
所述的储氨罐1通过固定隔板5固定在全热式SSCR模块取热装置外壳2中部，储氨罐1的外壁与全热式SSCR模块取热装置外壳2之间的距离为20mm~50mm。
所述的固定隔板5，其材质可以是不锈钢或铝合金，厚度为2.5mm~3mm，固定隔板5上均布有贯通孔5-2，贯通孔5-2孔径为5mm~10mm，且每块固定隔板5上贯通孔5-2的总面积为取热装置的尾气进口端面积的3~4倍。
所述的快速接口母端3，为喇叭形，安装于全热式SSCR模块取热装置外壳2上的快速接口母端3，沿尾气气流方向管径逐渐减小，大径为140~160mm，小径为70~90mm，长度为80~100mm；安装于尾气后处理器8上的快速接口公端9，沿尾气气流方向管径逐渐减小，大径为138~158mm，小径为68~88mm，长度为80~100mm。
所述的氨气出气管6安装于储氨罐1的上侧，材质为不锈钢，管内径为0.5cm~1.5cm，管壁厚为2mm~3mm。
所述的全热式SSCR模块取热装置外壳2为长方体结构，其材质可以是不锈钢、铝合金或耐高温的柔性石棉纤维布，厚度为1.5mm~2.5mm。
所述的储氨材料可以是氨合氯化锶或氨合氯化钙或氨合氯化镁或能够与NH3形成络合物的氯化物。
一种单罐全热式SSCR释氨模块的取热装置，根据车辆总布置的需求，安装于尾气后处理器的后端；为了保证全热式SSCR释氨模块取热装置的安全性以及导热性，储氨罐1是不锈钢或铝合金材质的耐压罐体，罐体的壁厚为2~5mm，圆柱形，两端为椭球型封头。储氨罐1通过固定隔板 5固定于取热装置中部，为便于尾气在取热装置内的顺畅流通，固定隔板5应均布大量贯通小孔，孔的直径为5mm~10mm，每块隔板上小孔的总面积为进气口面积的3~4倍，且储氨罐1外壁与取热装置外壳2之间的距离为20mm~50mm；可采用纤焊或电弧焊或氩弧焊或气焊的方式将固定隔板5与储氨罐1及取热装置外壳2的接触部分进行焊接。垫块的材质可以是不锈钢或铝合金。取热装置外壳2的材质为不锈钢，壁厚为1.5~2mm。取热装置的尾气进口端、出口端不在一个平面上，出口端4高于进口端3，以便于热能的交换。为方便拆装，尾气后处理器的出气口9与取热装置的进气口3采用尺寸相匹配的不等径快速插接管。取热装置安装时只需移动取热装置，使其快速接口与后处理器上的快速接口插接在一起，即可固定取热装置的托架于车辆的大架上，省去了安装法兰的工序。
使用发动机尾气对储氨罐1进行全包式加热，尾气排气温度通常在150℃~350℃。从尾气后处理器8排出的尾气经由取热装置的进气口3进入取热装置的外壳2内，流经储氨罐1和取热装置外壳2之间的区域，并从尾气出气口4排出，进而实现尾气对储氨罐的全包式加热，当储氨罐中的储氨材料10达到解吸温度时，释放出的氨气由安置于储氨罐上侧的氨气出气管导出并进入系统的下一单元。装置正常使用时，角阀处于开启状态，当装置中氨气用尽需要更换时，角阀关闭。
活性气体氨气的通入和吸附的完成是通过氨气出气管6进行的。可以采用高纯工业氨瓶，在自然阴凉通风的环境下，通过减压阀和干燥系统，在0.2~0.4MPa的出口压力范围内缓慢进行充氨，充氨时间为2~3h；在进行充氨前后称重取氨装置，确认充入氨的净质量在预定范围内，完成充氨后，整个系统的阀门关闭，确保不泄露。
此结构适用于轻型卡车，单罐全热式SSCR模块的取热装置安装于后处理的后侧。在北方冬季外界环境温度低于-20℃条件下，从车辆冷启动开始到储氨罐达到正常工作压力2bar，只需用时15min，即可使SCR系统正常工作，避免了车辆冬季冷启动时NOx排放超标。

Claims (8)

1.一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，由储氨罐、全热式SSCR模块取热装置外壳、快速接口母端、取热装置尾气出气口、固定隔板、氨气出气管、角阀、尾气后处理器、快速接口公端、固体储氨材料组成，其特征在于：固定隔板为矩形板，其中间开有储氨罐固定孔，固定隔板上均匀排列有贯通孔，储氨罐通过固定隔板固定在全热式SSCR模块取热装置外壳内的中部位置，快速接口母端即为取热装置的尾气进口端，快速接口母端开在全热式SSCR模块取热装置外壳正面立壁的右下角位置，取热装置尾气出口开在全热式SSCR模块取热装置外壳后面立壁上，取热装置尾气出口具体位置与全热式SSCR模块取热装置外壳正面的快速接口母端位置呈对角；氨气出气管接在储氨罐上方从全热式SSCR模块取热装置外壳顶部露出，氨气出气管上接有角阀；尾气后处理器上的快速接口公端与快速接口母端连接，储氨罐内部填充固体储氨材料。
2.根据权利要求1中所述的一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，其特征在于所述的储氨罐为圆柱形，两端为椭球型封头，可以具有5L~20L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中所述的一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，其特征在于所述的储氨罐通过固定隔板固定在全热式SSCR模块取热装置外壳中部，储氨罐的外壁与全热式SSCR模块取热装置外壳之间的距离为20mm~50mm。
4.根据权利要求1中所述的一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，其特征在于所述的固定隔板，其材质可以是不锈钢或铝合金，厚度为2.5mm~3mm，固定隔板上均布有贯通孔，贯通孔孔径为5mm~10mm，且每块固定隔板上贯通孔的总面积为取热装置的尾气进口端面积的3~4倍。
5.根据权利要求1中所述的一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，其特征在于所述的快速接口母端，为喇叭形，安装于全热式SSCR模块取热装置外壳上的快速接口母端，沿尾气气流方向管径逐渐减小，大径为140~160mm，小径为70~90mm，长度为80~100mm；安装于尾气后处理器上的快速接口公端，沿尾气气流方向管径逐渐减小，大径为138~158mm，小径为68~88mm，长度为80~100mm。
6.根据权利要求1中所述的一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，其特征在于所述的氨气出气管安装于储氨罐的上侧，材质为不锈钢，管内径为0.5cm~1.5cm，管壁厚为2mm~3mm。
7.根据权利要求1中所述的一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，其特征在于所述的全热式SSCR模块取热装置外壳为长方体结构，其材质可以是不锈钢、铝合金或耐高温的柔性石棉纤维布，厚度为1.5mm~2.5mm。
8.根据权利要求1中所述的一种单罐全热式SSCR模块的取热装置，其特征在于所述的储氨材料可以是氨合氯化锶或氨合氯化钙或氨合氯化镁或能够与NH3形成络合物的氯化物。
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