CN208702500U - 一种利于氨气充填的固体储氨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利于氨气充填的固体储氨装置，包括固体储氨罐外筒壁、加热翅片、加热管、金属丝网、圆环端板、氨气出气管、泄压阀；固体储氨罐外筒壁两侧各焊接有一个圆环端板构成外筒，加热管与固体储氨罐外筒壁同轴布置且加热管两端从圆环端板伸出，加热管与外筒之间形成储氨罐内腔；加热管的外壁面沿其轴向均布焊接有若干加热翅片，金属丝网以加热翅片为骨架包裹在翅片外边缘，金属丝网的宽度与加热翅片的长度相当，通过金属丝网将所述储氨罐内腔分割成两个部分腔体，固体储氨材料装填于其中一部分腔体内。

Description

一种利于氨气充填的固体储氨装置

技术领域

本实用新型涉及一种利于氨气充填的固体储氨装置，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。

专利号为204060875U(一种固体储氨装置)介绍了一种固体储氨装置，包括有罐体、氨输入管道，加热器等，但此装置结构简单，未充分考虑内部结构对充氨效率的影响。专利号为2106838607 A(固体储氨罐的充氨方法)介绍了一种固体储氨罐的充氨方法，其特征在于具体充氨步骤，充氨的固体储氨罐上端和下端均有氨气通路，即进气口与出气口；使用吊装设备将固体储氨罐安放充氨架上，倾斜角度45°，将进气口方向向下。氨气在充填过程中，多余的氨气能够从另一出口流出，同时具有冷却液管路。专利号为3 106015918A(固体储氨罐的充氨方法)介绍了一种固体储氨罐的充氨方法，其特征在于：使用液氨蒸发系统将氨源在预定温度50-60℃下气化，达到预定压力0.5-0.8MPa；通过真空泵将固体储氨罐内空气排出，达到预定真空度-0.07—-0.09MPa；使用专用吊装设备将固体储氨罐放置在混合震荡机上振动，或将固体储氨罐放置在静置架上静置；固体储氨罐外连接好冷却液管路，使冷却液温度保持在10-15℃之间；连接氨气管路，开始充氨，充氨20h-25h后称量，记录。然而以上专利均为仅考虑储氨罐的内部结构对氨气充填的影响。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，缩短固体储氨装置制造时间，本实用新型提供一种利于氨气充填的固体储氨装置，通过对氨罐内部结构的更新改进，缩短储氨材料装填时间，提高氨气充填效率。

本实用新型的技术方案，结合附图：

提供一种利于氨气充填的固体储氨装置，包括固体储氨罐外筒壁1、加热翅片2、加热管3、金属丝网9、圆环端板4、氨气出气管5、泄压阀7；固体储氨罐外筒壁1两侧各焊接有一个圆环端板4构成外筒，氨气出气管5和泄压阀7 焊接在外筒上；加热管3与固体储氨罐外筒壁1同轴布置且加热管3两端从圆环端板4伸出，加热管3与外筒之间形成储氨罐内腔；加热管3的外壁面沿其轴向均布焊接有若干加热翅片2，金属丝网9以加热翅片2为骨架包裹在翅片2 外边缘，金属丝网的宽度与加热翅片的长度相当，通过金属丝网将所述储氨罐内腔分割成两个部分腔体，金属丝网9与固体储氨罐外筒壁1所围成的腔体的体积为金属丝网9与加热管3所围成的腔体体积的1/4～1/2；固体储氨材料8装填于金属丝网9与固体储氨罐外筒壁1所形成的腔体内。

同时提供一种利于氨气充填的固体储氨装置，包括固体储氨罐外筒壁1、加热翅片2、加热管3、金属丝网9、圆环端板4、氨气出气管5、泄压阀7；固体储氨罐外筒壁1两侧各焊接有一个圆环端板4构成外筒，氨气出气管5和泄压阀7焊接在外筒上；加热管3与固体储氨罐外筒壁1同轴布置且加热管3两端从圆环端板4伸出，加热管3与外筒之间形成储氨罐内腔；加热管3的外壁面沿其轴向均布焊接有若干加热翅片2，金属丝网9以加热翅片2为骨架包裹在翅片2外边缘，金属丝网的宽度与加热翅片的长度相当，通过金属丝网将所述储氨罐内腔分割成两个部分腔体，金属丝网9与加热管3所围成的腔体体积为金属丝网9与固体储氨罐外筒壁1所围成的腔体的体积的1/4～1/2；固体储氨材料 8装填于金属丝网9与加热管3所形成的腔体内。

所述加热翅片上均布有大量通气孔。

所述氨气出气管5上设有角阀。

所述加热管3的轴向长度长于固体储氨罐外筒壁1的长度5％～20％，加热管的内径为90～120mm。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型结构简单、拆装简易、发动机废气余热利用率高，降低了装置总重2kg～5kg。单个储氨装置制造时间可缩短10～20min。增大了充氨过程中氨气与储氨材料的接触面积，氨气充填时间可缩短5～10h。适用于轻型卡车，该固体储氨装置安装于SCR后处理器的后侧。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为本实用新型固体储氨装置示意图

图2为本实用新型固体储氨装置内部加热器示意图

图3实施例1示意图

图4实施例2示意图

图中：

1-固体储氨罐外筒壁；2-加热翅片；3-加热管；4-圆环端板；5-氨气出气管； 6-角阀；7-泄压阀；8-固体储氨材料；9-金属丝网。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对发明进一步说明，实施例为进一步阐明本实用新型的特点，不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种利于氨气充填的固体储氨装置，包括固体储氨罐外筒壁1、加热翅片2、加热管3、金属丝网9、圆环端板4、氨气出气管5、角阀6、泄压阀7。储氨罐外壁筒1两侧各焊接有一个圆环端板4构成外筒，加热管3与储氨罐外壁筒1 同轴布置且加热管3两端从圆环端板4伸出，加热管3与外筒之间形成储氨罐内腔；氨气出气管5和泄压阀7焊接在外筒上，氨气出气管5上设有角阀6；在加热管3的外壁面沿其轴向均布焊接有若干加热翅片2，金属丝网9以加热翅片 2为骨架，包裹在翅片2外边缘，金属丝网的宽度与加热翅片的长度相当，通过金属丝网将储氨罐内腔分割成两个部分。储氨材料可以有两种装填方式，一种是装填于金属丝网、加热翅片和加热管组成的腔体内，一种是装填于金属丝网和外筒壁所组成的腔体内，装填过程中，两种方式固体储氨材料的装填体积与所围成的腔体体积相同。加热管的轴向长度长于外筒的长度5％～20％，加热管的内径为90～120mm，当发动机排气流经加热管时，尾气的热量通过加热管及其翅片传递给固体储氨材料，当储氨罐中的储氨材料达到解吸温度时，释放出的氨气由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，当装置需要更换时，角阀处于关闭状态，当罐体压力超过5bar时，泄压阀开启，进而保证罐体的安全。

所述的加热翅片，为使罐体内各舱室之间的氨气能够自由流动，其上均布有大量通气孔，通气孔孔径为2mm～10mm。每根加热管上均布有4～12片加热翅片。

所述的金属丝网厚度为0.1～0.5mm，目数为100～2000目，材质为不锈钢。

所述的固体储氨材料可以是无水氯化锶、无水氯化钙、无水氯化镁或是其中两种、三种材料的组合物，储氨材料可以是100～2000目的粉末也可以是粒径为0.5～3mm的颗粒。

实施例1

一种利于氨气充填的固体储氨装置，根据车辆总布置的需求，安装于SCR 后处理器的后端。固体储氨装置示意图如图1所示，固体储氨装置内部加热器示意图如图2所示。为了保证固体储氨装置的安全性以及导热性，储氨装置所使用的加热管3、加热翅片2、圆环端板4、储氨罐外筒壁1选用不锈钢或者铝合金材料，所用管材、板材厚度为2～4mm。耐压储氨罐是这样制作的，首先将 4～12个加热翅片2均布设置逐个均匀的焊接于加热管3外壁面上，加热翅片2 两端距离加热管3两端管口的距离相等，均为50～100mm。接下来，以加热翅片为骨架，利用300目的金属丝网9包裹住储氨装置加热器，包裹一圈后，用细铁丝简单困住金属丝网，如图2所示。接下来，将圆环端板4套入加热管1，并焊接在一起，圆环端板4与加热翅片2端边的距离控制在10～50mm。接下来，将上述组合体套入储氨罐外筒壁1内，并将圆环端板4的外径与外筒壁1的边缘焊接在一起。此时，金属丝网将储氨罐内腔室分为两个部分，金属丝网9与外筒壁1所围成的腔体的体积为金属丝网9与加热管所围成的腔体体积的 1/4～1/2。然后，将固体储氨材料8加入到金属丝网9与外壁筒1所形成的腔室内，加满为止，如图3所示。最后将另一片圆环端板4套接于加热管3上，并将圆环端板4与加热管3和外筒壁1焊接在一起。氨气出气管5及泄压阀7事先焊结于圆环端板4上。由此完成耐压罐体的制作。

活性气体氨气的通入和吸附的完成是通过氨气出气管5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1～2h；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。

使用发动机尾气对储氨罐进行加热，尾气排气温度通常在200℃～450℃。流经加热管3的尾气，通过加热管3和加热翅片2将尾气的热量传递给固体储氨材料8，储氨材料8达到释氨温度后，释放氨气，氨气由安置于储氨罐上的氨气出气管5导出并进入系统的下一单元。装置正常使用时，角阀6处于开启状态，当装置中氨气用尽需要更换时，角阀6关闭。

此结构适用于轻型卡车，储氨装置安装于SCR后处理器的后侧。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。

实施例2

一种利于氨气充填的固体储氨装置，根据车辆总布置的需求，安装于SCR 后处理器的后端。固体储氨装置示意图如图1所示，固体储氨装置内部加热器示意图如图2所示。为了保证固体储氨装置的安全性以及导热性，储氨装置所使用的加热管3、加热翅片2、圆环端板4、储氨罐外筒壁1选用不锈钢或者铝合金材料，所用管材、板材厚度为2～4mm。耐压储氨罐是这样制作的，首先将 4～12个加热翅片2逐个均匀的焊接于加热管外壁面上，加热翅片2两端距离加热管3两端管口的距离相等，均为50～100mm。接下来，以加热翅片为骨架，利用500目的金属丝网9包裹住储氨装置加热器，包裹一圈后，用细铁丝简单困住金属丝网，如图2所示。接下来，将圆环端板4套入加热管1，并焊接在一起，圆环端板4与加热翅片2端边的距离控制在10～50mm。接下来，将上述组合体套入储氨罐外筒壁1内，并将圆环端板4的外径与外筒壁1的边缘焊接在一起。此时，金属丝网将储氨罐内腔室分为两个部分，金属丝网9与加热管3所围成的腔体体积为金属丝网9与外筒壁1所围成的腔体的体积的1/4～1/2。然后，将固体储氨材料8加入到金属丝网9与加热管3所形成的腔室内，加满为止，如图4所示。最后将另一片圆环端板4套接于加热管3上，并将圆环端板4与加热管3和外筒壁1焊接在一起。氨气出气管5及泄压阀7事先焊结于外筒壁1 上。由此完成耐压罐体的制作。

活性气体氨气的通入和吸附的完成是通过氨气出气管5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1～2h；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。

使用发动机尾气对储氨罐进行加热，尾气排气温度通常在200℃～450℃。流经加热管3的尾气，通过加热管3和加热翅片2将尾气的热量传递给固体储氨材料8，储氨材料8达到释氨温度后，释放氨气，氨气由安置于储氨罐上的氨气出气管5导出并进入系统的下一单元。装置正常使用时，角阀6处于开启状态，当装置中氨气用尽需要更换时，角阀6关闭。

此结构适用于轻型卡车，储氨装置安装于SCR后处理器的后侧。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 (5)

1.一种利于氨气充填的固体储氨装置，其特征在于，包括固体储氨罐外筒壁(1)、加热翅片(2)、加热管(3)、金属丝网(9)、圆环端板(4)、氨气出气管(5)、泄压阀(7)；固体储氨罐外筒壁(1)两侧各焊接有一个圆环端板(4)构成外筒，氨气出气管(5)和泄压阀(7)焊接在外筒上；加热管(3)与固体储氨罐外筒壁(1)同轴布置且加热管(3)两端从圆环端板(4)伸出，加热管(3)与外筒之间形成储氨罐内腔；加热管(3)的外壁面沿其轴向均布焊接有若干加热翅片(2)，金属丝网(9)以加热翅片(2)为骨架包裹在加热翅片(2)外边缘，金属丝网的宽度与加热翅片的长度相当，通过金属丝网将所述储氨罐内腔分割成两个部分腔体，金属丝网(9)与固体储氨罐外筒壁(1)所围成的腔体的体积为金属丝网(9)与加热管(3)所围成的腔体体积的1/4～1/2；固体储氨材料8装填于金属丝网(9)与固体储氨罐外筒壁(1)所形成的腔体内。

2.一种利于氨气充填的固体储氨装置，其特征在于，包括固体储氨罐外筒壁(1)、加热翅片(2)、加热管(3)、金属丝网(9)、圆环端板(4)、氨气出气管(5)、泄压阀(7)；固体储氨罐外筒壁(1)两侧各焊接有一个圆环端板(4)构成外筒，氨气出气管(5)和泄压阀(7)焊接在外筒上；加热管(3)与固体储氨罐外筒壁(1)同轴布置且加热管(3)两端从圆环端板(4)伸出，加热管(3)与外筒之间形成储氨罐内腔；加热管(3)的外壁面沿其轴向均布焊接有若干加热翅片(2)，金属丝网(9)以加热翅片(2)为骨架包裹在加热翅片(2)外边缘，金属丝网的宽度与加热翅片的长度相当，通过金属丝网将所述储氨罐内腔分割成两个部分腔体，金属丝网(9)与加热管(3)所围成的腔体体积为金属丝网(9)与固体储氨罐外筒壁(1)所围成的腔体的体积的1/4～1/2；固体储氨材料8装填于金属丝网(9)与加热管(3)所形成的腔体内。

3.如权利要求1或2所述的一种利于氨气充填的固体储氨装置，其特征在于，所述加热翅片上均布有大量通气孔。

4.如权利要求1或2所述的一种利于氨气充填的固体储氨装置，其特征在于，所述氨气出气管(5)上设有角阀。

5.如权利要求1或2所述的一种利于氨气充填的固体储氨装置，其特征在于，所述加热管(3)的轴向长度长于固体储氨罐外筒壁(1)的长度5％～20％，加热管的内径为90～120mm。