CN207245803U - 适用于长途物流车的组合式取氨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于长途物流车的组合式取氨装置，其特征在于：蛇形加热管呈蛇形布置在储氨罐内部，储氨罐内除了蛇形加热管外剩余的空间填充有固体储氨材料，取氨装置外壳套在储氨罐外面，储氨罐的顶部、前后两端与取氨装置外壳之间均垫有氨罐固定块，储氨罐的底部与取氨装置外壳之间垫有氨罐底部支撑块，固定座固定连接在取氨装置外壳底部，氨气出气管连接在储氨罐的顶部，氨气出气管的端头从取氨装置外壳顶部伸出，氨气出气管上有角阀；其充分合理利用长途物流牵引车底盘空间与发动机余热，提高SCR系统的续驰里程，提高车辆的出勤率，方便氨气产生装置的拆装。

Description

适用于长途物流车的组合式取氨装置

技术领域

本实用新型涉及一种适用于长途物流车的组合式取氨装置，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适用于长途物流车的组合式取氨装置，其充分合理利用长途物流牵引车底盘空间与发动机余热，提高SCR系统的续驰里程，提高车辆的出勤率，方便氨气产生装置的拆装。

本实用新型的技术方案是这样实现的：适用于长途物流车的组合式取氨装置，由储氨罐、固体储氨材料、取氨装置外壳、蛇形加热管、氨罐底部支撑块、氨罐固定块、快速接头、冷却液进水管、冷却液出水管、角阀、氨气出气管、固定座组成，其特征在于：蛇形加热管呈蛇形布置在储氨罐内部，储氨罐内除了蛇形加热管外剩余的空间填充有固体储氨材料，取氨装置外壳套在储氨罐外面，储氨罐的顶部、前后两端与取氨装置外壳之间均垫有氨罐固定块，储氨罐的底部与取氨装置外壳之间垫有氨罐底部支撑块，固定座固定连接在取氨装置外壳底部，氨气出气管连接在储氨罐的顶部，氨气出气管的端头从取氨装置外壳顶部伸出，氨气出气管上有角阀；蛇形加热管的前后两个端头对应从取氨装置外壳前后两端露出，冷却液进水管通过快速接头与蛇形加热管前端端头连接，冷却液出水管通过快速接头与蛇形加热管后端端头连接。

所述的储氨罐为圆柱形，两端为椭球型封头，氨罐直径为40cm~80cm，轴向长度为140cm~180cm，罐壁以及封头的厚度为4mm~8mm，公称压力为0.8 MPa~1.5 MPa。

所述的取氨装置外壳为长方体结构，外壳的顶端是具有突孔的防滑板，箱的背风面是多孔板，而底部、两端头以及迎风面是完整的板材，箱体的长度为200cm~220cm，高度和宽度均为60cm~120cm，厚度为2mm~3mm。

所述的氨罐底部支撑块，其材质可以是ABS树脂材料，与储氨罐接触的部分是与储氨罐外形相匹配的凹槽，凹槽的圆弧所对应的半径与氨罐相当，圆弧所对应的角度为40°~60°；底部支撑块的长度为储氨罐长度的1/8~1/6，宽度为氨罐半径的1/2~2/3；一个取氨装置内可安装有一个支撑块或两个支撑块，优选的，安装两个支撑块。

所述的储氨罐顶部和前后两端的氨罐固定块，支撑块的长度为储氨罐长度的1/8~1/6，宽度为氨罐半径的1/2~2/3，厚度大于储氨罐与取氨装置外壳之间的间距2mm~3mm,取氨装置外壳和储氨罐外壁之间的最小距离不小于50mm不大于150mm。

所述的蛇形加热管为铝合金材质，壁厚为2mm~3mm，管内径为15mm~30mm，加热管之间的间距为50mm~60mm，根据氨罐的直径的大小，罐内蛇形管在氨罐内可以有1~4处180°的弯折。

所述的氨气出气管内径为4mm~6mm。

本实用新型的积极效果是其结构简单、重量轻、成本低，能够高效的利用车辆底盘空间以及发动机冷却液余热，增加车辆SSCR系统的续驰里程，相比于传统液体SCR系统，续驰里程可增加4~6倍。维修和换装便捷省时，使用成本降低60%~80%。

附图说明

图1 为本实用新型的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：如图1所示，适用于长途物流车的组合式取氨装置，由储氨罐1、固体储氨材料2、取氨装置外壳3、蛇形加热管4、氨罐底部支撑块5、氨罐固定块6、快速接头7、冷却液进水管8、冷却液出水管9、角阀10、氨气出气管11、固定座12组成，其特征在于：蛇形加热管4呈蛇形布置在储氨罐1内部，储氨罐1内除了蛇形加热管4外剩余的空间填充有固体储氨材料2，取氨装置外壳3套在储氨罐1外面，储氨罐1的顶部、前后两端与取氨装置外壳3之间均垫有氨罐固定块6，储氨罐1的底部与取氨装置外壳3之间垫有氨罐底部支撑块5，固定座12固定连接在取氨装置外壳3底部，氨气出气管11连接在储氨罐1的顶部，氨气出气管11的端头从取氨装置外壳3顶部伸出，氨气出气管11上有角阀10；蛇形加热管4的前后两个端头对应从取氨装置外壳3前后两端露出，冷却液进水管8通过快速接头7与蛇形加热管4前端端头连接，冷却液出水管9通过快速接头7与蛇形加热管4后端端头连接。

所述的储氨罐1为圆柱形，两端为椭球型封头，氨罐直径为40cm~80cm，轴向长度为140cm~180cm，罐壁以及封头的厚度为4mm~8mm，公称压力为0.8 MPa~1.5 MPa。

所述的取氨装置外壳3为长方体结构，外壳的顶端是具有突孔的防滑板，箱的背风面是多孔板，而底部、两端头以及迎风面是完整的板材，箱体的长度为200cm~220cm，高度和宽度均为60cm~120cm，厚度为2mm~3mm。

所述的氨罐底部支撑块5，其材质可以是ABS树脂材料，与储氨罐1接触的部分是与储氨罐1外形相匹配的凹槽，凹槽的圆弧所对应的半径与氨罐相当，圆弧所对应的角度为40°~60°；底部支撑块的长度为储氨罐长度的1/8~1/6，宽度为氨罐半径的1/2~2/3；一个取氨装置内可安装有一个支撑块或两个支撑块，优选的，安装两个支撑块。

所述的储氨罐1顶部和前后两端的氨罐固定块6，支撑块的长度为储氨罐长度的1/8~1/6，宽度为氨罐半径的1/2~2/3，厚度大于储氨罐1与取氨装置外壳3之间的间距2mm~3mm,取氨装置外壳3和储氨罐1外壁之间的最小距离不小于50mm不大于150mm。

所述的蛇形加热管为铝合金材质，壁厚为2mm~3mm，管内径为15mm~30mm，加热管之间的间距为50mm~60mm，根据氨罐的直径的大小，罐内蛇形管在氨罐内可以有1~4处180°的弯折。

所述的氨气出气管11内径为4mm~6mm。

为了保证取氨装置在较高压力下安全性，满足轻量化与超长续航里程的需求，储氨罐1可以是PPR或PP或PE管材，罐体厚度为5mm~7mm，圆柱形，两端为椭球型封头。储氨罐的制备顺序是先将蛇形加热管5放置于管材内。利用焊接机先将一端的封头与管材热熔在一起，然后在干燥的环境下，将体积为40%储氨罐体积的储氨材料2灌入储氨罐内，随后将另一端的封头与管材热熔在一起。蛇形加热罐与封头的交接部位采用密封胶封住。为避免储氨材料进入氨气出气管，氨气出气管10从储氨罐的顶部引出，同时用密封胶将氨气出气管与储氨罐的交接部位封住。

将制备好的储氨罐1放置于取氨装置外壳3内ABS树脂材质的底部支撑块5上，两个支撑块的位置恰好位于储氨罐轴向长度的1/4部位和3/4部位，随后将聚氨酯材质的固定块6塞入储氨罐与取氨装置外壳顶部与侧面的间隙部位，由于聚氨酯泡沫具有一定的可变型性且厚度略大于储氨罐与外壳之间的间距，因此可保证储氨罐在竖直和前后方向的位置固定。最后将两块固定块分别粘贴于储氨罐的封头上，并将取氨装置外壳两端的端板与外壳通过固定螺栓连为一体。端板上事先留有圆孔，便于加热管4的引出。

本实用新型中储氨材料中氨气解吸附所需的热量来源于发动机冷却液的余热。考虑到发动机冷却液的温度最高可以达到120℃，而本体系所需的余热仅需要65~80℃的热源，因此本发明的系统中的蛇形加热管是和发动机冷却液循环的管路并联方式为主，也可以使用串联方式。

活性气体氨气的通入和吸附的完成是通过氨气出气管11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。

取氨装置在首次使用时，需先将一定量的冷却液灌入蛇形加热管4内，使加热管内充满冷却液，由于蛇形加热管两端的进水口8和出水口9均安装有快插接头7;快插接头在接通时为导通状态，断开时为关闭状态。因此，在蛇形加热管内灌装好冷却液后，拔出两端的接头，即可保证冷却液不泄露。

取氨装置采用吊装的方式放置于重型牵引车驾驶室后侧的大架上，并利用螺栓将固定底座12与车架大梁进行刚性连接。

此结构适用于重型牵引车，根据SCR后处理系统对NH3需求量设置储氨罐容积与续驶里程之间的关系。例如，容积为300L的储罐，100%充氨后，对于11L发动机的SCR系统，可以续驶25000 km ~30000 km。

Claims (7)

1.适用于长途物流车的组合式取氨装置，由储氨罐、固体储氨材料、取氨装置外壳、蛇形加热管、氨罐底部支撑块、氨罐固定块、快速接头、冷却液进水管、冷却液出水管、角阀、氨气出气管、固定座组成，其特征在于：蛇形加热管呈蛇形布置在储氨罐内部，储氨罐内除了蛇形加热管外剩余的空间填充有固体储氨材料，取氨装置外壳套在储氨罐外面，储氨罐的顶部、前后两端与取氨装置外壳之间均垫有氨罐固定块，储氨罐的底部与取氨装置外壳之间垫有氨罐底部支撑块，固定座固定连接在取氨装置外壳底部，氨气出气管连接在储氨罐的顶部，氨气出气管的端头从取氨装置外壳顶部伸出，氨气出气管上有角阀；蛇形加热管的前后两个端头对应从取氨装置外壳前后两端露出，冷却液进水管通过快速接头与蛇形加热管前端端头连接，冷却液出水管通过快速接头与蛇形加热管后端端头连接。

2.根据权利要求1中所述的适用于长途物流车的组合式取氨装置，其特征在于所述的储氨罐为圆柱形，两端为椭球型封头，氨罐直径为40cm~80cm，轴向长度为140cm~180cm，罐壁以及封头的厚度为4mm~8mm，公称压力为0.8 MPa~1.5 MPa。

3.根据权利要求1中所述的适用于长途物流车的组合式取氨装置，其特征在于所述的取氨装置外壳为长方体结构，外壳的顶端是具有突孔的防滑板，箱的背风面是多孔板，而底部、两端头以及迎风面是完整的板材，箱体的长度为200cm~220cm，高度和宽度均为60cm~120cm，厚度为2mm~3mm。

4.根据权利要求1中所述的适用于长途物流车的组合式取氨装置，其特征在于所述的氨罐底部支撑块，其材质是ABS树脂材料，与储氨罐接触的部分是与储氨罐外形相匹配的凹槽，凹槽的圆弧所对应的半径与氨罐相当，圆弧所对应的角度为40°~60°；底部支撑块的长度为储氨罐长度的1/8~1/6，宽度为氨罐半径的1/2~2/3；一个取氨装置内可安装有一个支撑块或两个支撑块。

5.根据权利要求1中所述的适用于长途物流车的组合式取氨装置，其特征在于所述的储氨罐顶部和前后两端的氨罐固定块，支撑块的长度为储氨罐长度的1/8~1/6，宽度为氨罐半径的1/2~2/3，厚度大于储氨罐与取氨装置外壳之间的间距2mm~3mm,取氨装置外壳和储氨罐外壁之间的最小距离不小于50mm不大于150mm。

6.根据权利要求1中所述的适用于长途物流车的组合式取氨装置，其特征在于所述的蛇形加热管为铝合金材质，壁厚为2mm~3mm，管内径为15mm~30mm，加热管之间的间距为50mm~60mm，根据氨罐的直径的大小，罐内蛇形管在氨罐内可以有1~4处180°的弯折。

7.根据权利要求1中所述的适用于长途物流车的组合式取氨装置，其特征在于所述的氨气出气管内径为4mm~6mm。