CN213790971U - 一种偏置式scr混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种偏置式SCR混合器，包括筒体，筒体内间隔设置混合器前挡板、混合器后挡板，混合器前挡板、混合器后挡板的边缘均闭合固定于筒体内壁，混合器前挡板与筒体一端形成第一进气腔，混合器前挡板、筒体内壁、混合器后挡板围成中间腔，混合器后挡板与筒体另外一端形成排气腔，弧形挡板的凹面、混合器前挡板后侧面、混合器后挡板前侧面围成第二混合腔，第一混合腔为口小底大结构，第一排气口的口端设置向第一混合腔内延伸的弧形混合板，弧形混合板的法线与尿素喷嘴孔的中心轴线夹角小于90°，弧形混合板的凹面上设置多个凸起于凹面的翅片，混合器前挡板设置的第一进气口与第一进气腔连通。

Description

一种偏置式SCR混合器

技术领域

本实用新型涉及一种尾气处理技术领域，具体涉及一种偏置式SCR混合器。

背景技术

全球化石燃料短缺及二氧化碳减排压力的增加，柴油机以它载重大，比油耗低，热效率高等优点得到越来越广泛的应用。但柴油机排放的氮化物(NOx)和微粒(PM)也对生活环境产生严重的危害。各国纷纷出台排放法规，大幅度减少机动车的排放NOx，采用SCR技术，减少排放(NOx)，达到国六排放要求。SCR(Selective Catalytic Reduction)技术，选择性催化还原法是一种利用氨、氨水、尿素或烃类为还原剂，在氧浓度高出氮氧化物浓度两个数量级以上的条件下，高选择性地优先把氮氧化物还原为氮气的技术。通过SCR系统处理后，使柴油机尾气满足排放法规。催化的作用是降低反应的活化能，使其反应温度降低至合适的温度区间，从而使得氧化还原反应容易进行。其中，尿素与尾气的混合器用于混合尿素水溶液与柴油机尾气，且在该混合器中，尿素水溶液与尾气发生水解反应，生成催化反应单元中氮氧化物发生催化还原反应的还原剂氨气。

在传统的SCR系统中，喷嘴安装位置位于筒体中心线上，应用旋转式和挡板开孔式混合器使NH3在SCR载体上均匀分布。但面对喷嘴安装位置偏移与筒体中心线上，传统的混合器很难将NH3均匀性分布，同时该混合器中，气流压力损失较大，导致尿素水溶液结晶风险较高。第二种为折流板式混合器，该混合器中设有折流板，使得尾气流经折流板时改变方向，冲刷打在混合器壁面上的尿素溶液，加速尿素的分解。该混合器工作时，尿素水溶液直接喷射于混合器的底部壁面，尾气从进气口进入混合器，由CFD数值模拟混合器中的流场可得，混合器底部的气流较弱。因此，该混合器中，尿素与尾气混合均匀性较差，尿素结晶风险较高。当尿素结晶积累到一定程度时，不仅会降低催化还原反应的效率，同时还可能堵塞尿素流动的通道，造成设备故障。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种偏置式SCR混合器，它，本实用新型的目的是为了在满足国六排放标准、满足汽车厂动力性能及发动机舱空间布置要求的同时，进一步优化SCR混合器的结构，让尿素喷射可以充分破碎，热解，水解化学反应最大化产生NH3。

本实用新型的目的是这样实现的：一种偏置式SCR混合器，包括筒体，所述筒体内间隔设置混合器前挡板、混合器后挡板，所述混合器前挡板、混合器后挡板的边缘均闭合固定于筒体内壁，所述混合器前挡板与筒体一端形成第一进气腔，所述混合器前挡板、筒体内壁、混合器后挡板围成中间腔，所述混合器后挡板与筒体另外一端形成排气腔，所述中间腔内设置弧形挡板，所述弧形挡板的两侧边分别与混合器前挡板、混合器后挡板连接固定，所述弧形挡板的凸面、混合器前挡板后侧面、混合器后挡板前侧面围成第一混合腔，所述弧形挡板的凹面、混合器前挡板后侧面、混合器后挡板前侧面围成第二混合腔，所述第一混合腔一侧的筒体外壁设置尿素喷嘴孔，所述尿素喷嘴孔的中心轴线在弧形挡板凸面一侧延伸，所述尿素喷嘴孔的孔口安装尿素喷嘴，所述第一混合腔通过周向上背离尿素喷嘴的一端设置第一排气口与第二混合腔连通，所述第一混合腔为口小底大结构，所述第一排气口的口端设置向第一混合腔内延伸的弧形混合板，所述弧形混合板凹面的法线与所述尿素喷嘴孔的中心轴线夹角小于90°，所述弧形混合板的凹面上设置多个凸起于凹面的翅片，混合器前挡板设置的第一进气口与第一进气腔连通，所述第二混合腔通过混合器后挡板上设置的第二排气口与排气腔连通，所述排气腔的口端设置出气锥挡板，所述出气锥挡板的板面上设置轴向贯穿的网孔，所述出气锥挡板的中心设置通孔。

所述混合器前挡板设置扇形缺口，所述扇形缺口与筒体筒体内壁围成第一进气口。

所述混合器前挡板、混合器后挡板的边缘均设置用于焊接固定的翻边。

所述混合器前挡板设置第一组网孔区域，所述第一组网孔区域内设置多个贯穿混合器前挡板的网孔，所述第一组网孔区域位于第二排气口在第二混合器前挡板上的轴向投影区域内。

所述第一进气腔靠近喷嘴的区域通过混合器前挡板上设置的第二组网孔区域与第一混合腔连通，所述第二组网孔区域内设置多个贯穿混合器前挡板的网孔。

所述混合器前挡板和混合器后挡板上分别设置第三组网孔区域、第四组孔区域，所述第三组网孔区域与第四组孔区域在轴向上对应，所述第三组网孔区域与第四组孔区域设置多个贯穿混合前挡板的弧形孔，所述第三组网孔区域与第四组孔区域分别位于第一混合腔与第二混合腔连通过渡区域两侧。

所述弧形混合板上设置多排贯穿板伸的扰流孔，相邻排上的扰流孔交错布置。

所述扰流孔为矩形孔，所述扰流孔靠近喷嘴一侧的边部连接固定外翻的翅片，所述翅片形状与扰流孔仿形。

所述弧形混合板的两侧设置延伸支耳分别与混合器前挡板、混合器后挡板上安装孔铆合。

采用本实用新型，有益效果如下，发动机排出的主要废气经由第一进气口进入第一混合腔；尿素喷射座安装尿素喷嘴，尿素喷嘴喷射出的尿素水溶液被强制撞击到第一混合腔的内壁上，较大流量的溶液直接冲击到弧形混合板上，多相流流束撞击破碎成较小液滴，尿素水溶液与高温的废气进行热混合，发生热解水解反应，释放出氨气；混合后的废气在第二混合腔内进一步与尿素水溶液混合，尿素水溶液与高温的废气进行热混合，发生热解水解反应，释放出氨气，弧形混合板的凸面能够对流束进行曲向导流，使流束在第一混合腔内沿着筒体周向运动，增加了整个混合的反应时长和反应空间，废气气流在第一混合腔中不断折转、换向，增加了混合反应的效率。同时，凸面与筒体内壁形成的狭窄区域能够提高混合后气流流速，强化反应效率，水解和热解更充分，进一步提高尿素水的雾化效果，进一步强化混合器的热交换过程，促使尿素水溶液的水解而改善混合气体的混合均匀性；出气锥挡板能够对排气腔内气体整流，能够进一步提高混合均匀性。采用本实用新型，能充分调整混合器内气体的均匀性和背压，此过程中，减少结晶，同时能进一步地扰动，增强紊流效果，让尿素化学反应产生的NH3能够均匀的与废气混合，均匀混合后的气流能够均匀分布在SCR载体上，让NH3和NOx充分反应，提高SCR的利用效率，减少有害气体的排放，达到国六排放标准。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的左视图；

图3为本实用新型的右视图；

图4为图1中A～A剖视图；

图5为图1中C～C剖视图；

图6为第二混合腔的布置结构示意图；

图7为混合器前挡板与混合器后挡板相对位置示意图。

附图中，10为筒体，20为混合器前挡板，21为扇形缺口，22为第一进气口，30为混合器后挡板，40为第一进气腔，41为第一排气口，50为排气腔，60为弧形挡板，70为第二混合腔，71为第二排气口，81为弧形混合板，83为出气锥挡板，90为尿素喷嘴孔，91为尿素喷嘴，a1为第一混合腔，a2为第二组网孔区域，a3为第三组网孔区域，a4为第四组孔区域，a6为翻边，a7为扰流孔，a8为翅片，a9为第一组网孔区域。

具体实施方式

参照附图，将详细描述本实用新型的具体实施方案。

参见图1至图7，一种偏置式SCR混合器，包括筒体10，所述筒体10内间隔设置混合器前挡板20、混合器后挡板30，所述混合器前挡板20、混合器后挡板30的边缘均闭合固定于筒体10内壁，所述混合器前挡板20、混合器后挡板30的边缘均可设置用于焊接固定的翻边a6，所述翻边a6通过滚焊与筒体10连接固定。所述混合器前挡板20与筒体10一端形成第一进气腔40，所述混合器前挡板20、筒体10内壁、混合器后挡板30围成中间腔，所述混合器后挡板30与筒体10另外一端形成排气腔50。所述中间腔内设置弧形挡板60，所述弧形挡板60的两侧边分别与混合器前挡板20、混合器后挡板30连接固定，所述弧形挡板60的凸面、混合器前挡板20后侧面、混合器后挡板30前侧面围成第一混合腔a1，所述弧形挡板60的凹面、混合器前挡板20后侧面、混合器后挡板30前侧面围成第二混合腔70，所述第一混合腔a1一侧的筒体10外壁设置尿素喷嘴孔90，所述尿素喷嘴孔90的中心轴线在弧形挡板60凸面一侧延伸，所述尿素喷嘴孔90的孔口安装尿素喷嘴91，所述尿素喷嘴孔轴心线与筒体10横截面圆周相交形成的弦切角为30°～70°，所述第一混合腔a1通过周向上背离尿素喷嘴91的一端设置第一排气口41与第二混合腔70连通，所述第一混合腔a1为口小底大结构，所述第一排气口41的口端设置向第一混合腔内延伸的弧形混合板81，所述弧形混合板81的两侧设置延伸支耳分别与混合器前挡板20、混合器后挡板30上安装孔铆合。所述弧形混合板81凹面的法线与所述尿素喷嘴孔90的中心轴线夹角小于90°，所述弧形混合板81的凹面上设置多个凸起于凹面的翅片a8，优选地，所述弧形混合板81上设置多排贯穿板伸的扰流孔a7，相邻排上的扰流孔a7交错布置；本实施例中，所述扰流孔a7为矩形孔，所述扰流孔a7靠近喷嘴一侧的边部连接固定外翻的翅片a8，所述翅片a8形状与扰流孔a7仿形。混合器前挡板20设置的第一进气口22与第一进气腔40连通；本实施中，所述混合器前挡板20设置扇形缺口21，所述扇形缺口21与筒体10筒体10内壁围成第一进气口22。所述第二混合腔70通过混合器后挡板30上设置的第二排气口71与排气腔50连通，所述排气腔50的口端设置出气锥挡板83，所述出气锥挡板83的板面a6上设置轴向贯穿的网孔，所述出气锥挡板83的中心设置通孔，所述出气锥挡板83的板面a6上设置轴向贯穿的网孔。所述出气锥挡板83包括圆环部分，所述圆环部分的外缘设置翻边与筒体焊接固定，所述圆环部分的内缘过渡连接锥形的内翻边，所述锥形内翻边的中心设置通孔。进一步地，所述混合器前挡板20设置第一组网孔区域a9，所述第一组网孔区域a9内设置多个贯穿混合器前挡板20的网孔，所述第一组网孔区域a9位于第二排气口71在第二混合器前挡板20上的轴向投影区域内。所述第一进气腔40靠近喷嘴的区域通过混合器前挡板20上设置的第二组网孔区域a2与第一混合腔a1连通，所述第二组网孔区域a2内设置多个贯穿混合器前挡板20的网孔。所述混合器前挡板20和混合器后挡板30上分别设置第三组网孔区域a3、第四组孔区域a4，所述第三组网孔区域a3与第四组孔区域a4在轴向上对应，所述第三组网孔区域a3与第四组孔区域a4设置多个贯穿混合前挡板的弧形孔，所述第三组网孔区域a3与第四组孔区域a4分别位于第一混合腔a1与第二混合腔70连通过渡区域两侧。

采用本实用新型进行混合时，第一进气腔40与颗粒过滤器尾端连通，排气腔50的出口端与消声器的进气端连通，其中发动机排出的废气进入混合器内部时，第一部分废气经由第一进气口22进入第一混合腔a1，第一部分废气为主要气流，第二部分废气经由第一组网孔区域进入第二混合腔70，第三部分废气经由第三组网孔区域a3进入第二混合腔70与第一混合腔a1的连通过渡区域，第四部分废气经由第二组网孔区域进入第一混合腔a1；尿素喷射座安装尿素喷嘴，尿素喷嘴喷射出的尿素水溶液被强制撞击到第一混合腔a1的内壁上，较大流量的溶液直接冲击到弧形混合板81上，多相流流束撞击破碎成较小液滴，经由第一进气口22进入第一混合腔a1的废气与尿素水溶液混合，尿素水溶液与高温的废气进行热混合，发生热解水解反应，释放出氨气，弧形混合板81的凸面能够对流束进行曲向导流，使流束在第一混合腔a1内沿着筒体10周向运动，增加了整个混合的反应时长和反应空间，废气气流在第一混合腔a1中不断折转、换向，增加了混合反应的效率。同时，凸面与筒体10内壁形成的狭窄区域能够提高混合后气流流速，强化反应效率，水解和热解更充分，进一步提高尿素水的雾化效果，进一步强化混合器的热交换过程，促使尿素水溶液的水解而改善混合气体的混合均匀性。第三部分废气经由第三组网孔区域a3进入第二混合腔与第一混合腔a1的连通过渡区域，该股气流可以提高该区域气体的流速和温度，减少结晶可能性，可以让液滴二次破碎蒸发，提高整个气流的氨气均匀性；第二混合腔中部分气体经由第四组孔区域直接排向排气腔，可以改善该区域气体的流速和温度。

第二部分废气经由第一组网孔区域进入第二混合腔，由于没有气流速度变小的死区，而且较高的气体流速加快液膜的流动，能够避免结晶物的出现，能够对第一混合腔a1内的已经部分反应的混合气体进一步混合和反应，同时第二部分废气流通时能够对第一混合腔a1出口的气流产生抽吸效应，提高第一混合腔a1内气流流动效率，同时第二部分废气的热量也能对第一混合腔a1进行加热，特别是流经弧形混合板81凹面时，对弧形混合板凹面加热效果明显，能够有效对混合腔内进行加热，第一混合腔a1表面的温度一直处于较高的状态，能够有效防止尿素水溶液在撞壁时结晶情况的出现，提高混合器的抗结晶能力。第四部分废气经由第二组网孔区域进入保温区第一混合腔a1，能够防止第一混合腔a1靠近喷嘴的区域内出现气流死区，能够改善该区域气流均匀性以及反应温度。混合后的废气在第一混合腔a1、第二混合腔70以及排气腔50体内充分与尿素水溶液混合，尿素水溶液与高温的废气进行热混合，发生热解水解反应，释放出氨气。废气经过多个气流通道的气流最后到达排气腔50，在排气腔50体中进一步混合汇聚，改善气流速度的均匀性，同时出气锥挡板83能够对排气腔50排出的气体进行整流和聚束以便于向消声器输送，也能再一步提高混合均匀性，让尿素化学反应产生的能够均匀分布混合气体中。采用本实用新型，通过多个混合腔和多个气流通道，充分调整混合器内气体的均匀性和背压，此过程中，减少结晶，同时能进一步地扰动，增强紊流效果，进一步提高尿素水溶液雾化、水解并与废气充分混合；多个网孔区域让气流经过尿素喷射边缘区域尿素溶液充分热解、水解；还能够提高弧形混合板81，弧形挡板60，混合器前挡板20，混合器后挡板30的温度，减少结晶的可能性。让尿素化学反应产生的NH3能够均匀的分布在SCR载体上。让NH3和NOx充分反应，提高SCR的利用效率，减少有害气体的排放，达到国六排放标准。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种偏置式SCR混合器，包括筒体(10)，其特征在于：所述筒体(10)内间隔设置混合器前挡板(20)、混合器后挡板(30)，所述混合器前挡板(20)、混合器后挡板(30)的边缘均闭合固定于筒体(10)内壁，所述混合器前挡板(20)与筒体(10)一端形成第一进气腔(40)，所述混合器前挡板(20)、筒体(10)内壁、混合器后挡板(30)围成中间腔，所述混合器后挡板(30)与筒体(10)另外一端形成排气腔(50)，所述中间腔内设置弧形挡板(60)，所述弧形挡板(60)的两侧边分别与混合器前挡板(20)、混合器后挡板(30)连接固定，所述弧形挡板(60)的凸面、混合器前挡板(20)后侧面、混合器后挡板(30)前侧面围成第一混合腔(a1)，所述弧形挡板(60)的凹面、混合器前挡板(20)后侧面、混合器后挡板(30)前侧面围成第二混合腔(70)，所述第一混合腔(a1)一侧的筒体(10)外壁设置尿素喷嘴孔(90)，所述尿素喷嘴孔(90)的中心轴线在弧形挡板(60)凸面一侧延伸，所述尿素喷嘴孔(90)的孔口安装尿素喷嘴(91)，所述第一混合腔(a1)通过周向上背离尿素喷嘴(91)的一端设置第一排气口(41)与第二混合腔(70)连通，所述第一混合腔(a1)为口小底大结构，所述第一排气口(41)的口端设置向第一混合腔内延伸的弧形混合板(81)，所述弧形混合板(81)凹面的法线与所述尿素喷嘴孔(90)的中心轴线夹角小于90°，所述弧形混合板(81)的凹面上设置多个凸起于凹面的翅片(a8)，混合器前挡板(20)设置的第一进气口(22)与第一进气腔(40)连通，所述第二混合腔(70)通过混合器后挡板(30)上设置的第二排气口(71)与排气腔(50)连通，所述排气腔(50)的口端设置出气锥挡板(83)，所述出气锥挡板(83)的板面上设置轴向贯穿的网孔，所述出气锥挡板(83)的中心设置通孔。

2.根据权利要求1所述的一种偏置式SCR混合器，其特征在于：所述混合器前挡板(20)设置扇形缺口(21)，所述扇形缺口(21)与筒体(10)筒体(10)内壁围成第一进气口(22)。

3.根据权利要求1所述的一种偏置式SCR混合器，其特征在于：所述混合器前挡板(20)、混合器后挡板(30)的边缘均设置用于焊接固定的翻边(a6)。

4.根据权利要求1所述的一种偏置式SCR混合器，其特征在于：所述混合器前挡板(20)设置第一组网孔区域(a9)，所述第一组网孔区域(a9)内设置多个贯穿混合器前挡板(20)的网孔，所述第一组网孔区域(a9)位于第二排气口(71)在第二混合器前挡板(20)上的轴向投影区域内。

5.根据权利要求1所述的一种偏置式SCR混合器，其特征在于：所述第一进气腔(40)靠近喷嘴的区域通过混合器前挡板(20)上设置的第二组网孔区域(a2)与第一混合腔(a1)连通，所述第二组网孔区域(a2)内设置多个贯穿混合器前挡板(20)的网孔。

6.根据权利要求1所述的一种偏置式SCR混合器，其特征在于：所述混合器前挡板(20)和混合器后挡板(30)上分别设置第三组网孔区域(a3)、第四组孔区域(a4)，所述第三组网孔区域(a3)与第四组孔区域(a4)在轴向上对应，所述第三组网孔区域(a3)与第四组孔区域(a4)设置多个贯穿混合前挡板的弧形孔，所述第三组网孔区域(a3)与第四组孔区域(a4)分别位于第一混合腔(a1)与第二混合腔(70)连通过渡区域两侧。

7.根据权利要求1所述的一种偏置式SCR混合器，其特征在于：所述弧形混合板(81)上设置多排贯穿板伸的扰流孔(a7)，相邻排上的扰流孔(a7)交错布置。

8.根据权利要求7所述的一种偏置式SCR混合器，其特征在于：所述扰流孔(a7)为矩形孔，所述扰流孔(a7)靠近喷嘴一侧的边部连接固定外翻的翅片(a8)，所述翅片(a8)形状与扰流孔(a7)仿形。

9.根据权利要求1所述的一种偏置式SCR混合器，其特征在于：所述弧形混合板(81)的两侧设置延伸支耳分别与混合器前挡板(20)、混合器后挡板(30)上安装孔铆合。

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