CN217538821U - 一种大功率柴油机用尿素混合管 - Google Patents
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Abstract
一种大功率柴油机用尿素混合管，涉及柴油机排气净化处理技术领域，包括排气管，靠近排气管进口端设计有尿素混合器，尿素喷枪安装在尿素混合器之后，尿素喷射朝向尿素混合管的出口。尿素混合器布置在尿素喷射点之前，避免尿素液滴在混合器上附壁结晶；尿素混合器的分流作用使得尿素喷雾可以在混合管内充分扩散，加速尿素的分解，提高NH3分布均匀性，同时避免喷雾碰壁，降低尿素结晶的风险；前置尿素混合器与SCR反应器入口之间的距较远，对进入SCR反应器的烟气速度均匀影响小，有利于反应器内速度均匀性设计，提升NOx转化效率、降低NH3泄漏；此外该尿素混合管结构简单，减小流动阻力小，易于加工制作。
Description
技术领域
本实用新型涉及柴油机排气净化处理技术领域，具体涉及一种大功率柴油机用尿素混合管。
背景技术
选择性催化还原(SCR)可以在保证发动机动力性和经济性的同时，有效解决NOX排放的问题，满足环保法规的要求，该技术在国内车用发动机领域得到了广泛的应用。
SCR的基本工作原理是通过尿素喷射装置往发动机排气管中喷射还原剂，还原剂在催化剂的作用下与NOX发生反应，将NOX排放控制在法规限值以内。整个系统由尿素喷射装置、控制装置、尿素混合装置及反应装置组成。
尿素喷射及控制装置根据发动机工况，时刻计算当前需要的尿素喷射量，实现喷射量的精确控制，并保证尿素喷出后获得理想的喷雾特性；在尿素混合装置内，尿素物滴与高温废气快速混合，使尿素吸热分解成NH3；最后NH3在SCR反应装置内与NOX发生反应，达到消除NOX排放的目的。
SCR技术在车用柴油机领域已经相对成熟，但车用发动机功率较小，最大不超过480kW。随着环保法规的不断升级，非道路大型柴油机也需要匹配SCR技术才能满足排放法规的要求，但是现有车用柴油机SCR反应器催化能力不足、流动阻力大，不能用于大功率发动机。
其中尿素混合管是SCR系统核心部件，现有的尿素混合管随着使用，逐渐暴露出了该技术的不足之处，主要表现在以下方面：
第一，常规尿素混合器布置在尿素喷射点之后，尿素液滴容易在混合器上附壁结晶；
第二，常规混合器与SCR反应器入口之间的距离近，使得进入SCR反应器入口的气流速度不均匀；
第三，常规尿素混合管内的高速烟气对初始喷雾直接吹扫，使得尿素喷雾无法在混合管内充分扩散，不利于尿素液滴的快速混合和分解；
第四，现有常规尿素混合管结构复杂，流动阻力较高。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型设计了一种大功率柴油机用尿素混合管，实现了提升NOx转化效率、降低NH3泄漏的效果。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种大功率柴油机用尿素混合管，包括排气管，所述排气管靠近其进口端的内腔固接有尿素混合器，设有所述排气管的外壁上固接有尿素喷枪，所述尿素喷枪朝向尿素混合管的出口进行尿素喷射。
作为一种优化的方案，所述排气管内位于所述尿素混合器前方的位置设有氮氧传感器。
作为一种优化的方案，所述排气管内位于所述氮氧传感器前方的位置设有排温传感器。
作为一种优化的方案，所述尿素混合器包括两个沿进烟方向呈渐扩式设置的分流片，两个所述分流片朝向所述排气管进口端的一端相固接。
作为一种优化的方案，所述分流片朝向所述排气管出口端的一端开设有导流槽。
作为一种优化的方案，所述分流片的上下两端部沿进烟方向呈渐扩式设置。
作为一种优化的方案，所述分流片通过并列设置的混合器支架固接于所述排气管的内壁上。
作为一种优化的方案，所述排气管的进口端固接有进气口法兰。
作为一种优化的方案，所述排气管的出口端固接有出气口法兰。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)尿素混合器布置在尿素喷射点之前，避免尿素液滴在混合器上附壁结晶；
(2)尿素混合器的分流作用使得尿素喷雾可以在混合管内充分扩散，加速尿素的分解，提高NH3分布均匀性，同时避免喷雾碰壁，降低尿素结晶的风险；
(3)前置尿素混合器与SCR反应器入口之间的距较远，对进入SCR反应器的烟气速度均匀影响小，有利于反应器内速度均匀性设计，提升NOx转化效率、降低NH3泄漏；
(4)该尿素混合管结构简单，减小流动阻力小，易于加工制作；
SCR系统工作过程中，尿素溶液以雾滴形式喷入尿素混合管内，在尿素混合管内尿素雾滴与烟气充分混合，并避免尿素喷雾碰壁造成尿素结晶，为后续的SCR催化反应提供有利条件，保证系统的可靠工作；
尿素混合器布置在尿素喷射前，在尿素喷射之前对烟气进行强制扰动，形成旋转气流，促进烟气和尿素液滴的快速混合；一方面避免了常规混合器布置在尿素喷射之后，尿素液滴容易在混合器上附壁结晶的风险；另一方面拉长了混合器和排气管出口端之间的距离，使得进入SCR反应器入口的气流速度更加均匀，采用简单导流装置即可实现催化剂前端极高的速度分布均匀性，有利于提升SCR效率，降低NH3泄漏；
尿素混合器结构，一方面混合器后形成强扰动旋转气流，实现尿素液滴和烟气的快速混合；另一方面混合器的分流片将烟气导向至管道外周，避免了高速烟气对初始喷雾的直接吹扫，使得尿素喷雾可以在混合管内充分扩散，有利于尿素液滴的快速混合和分解，分流片将烟气导向外周，提高外周烟气的流速，使得尿素喷雾不容易碰壁，降低避免结晶的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1-进气口法兰；2-排温传感器；3-氮氧传感器；4-尿素喷枪；5-排气管；6-出气口法兰；7-混合器支架；8-尿素混合器。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，大功率柴油机用尿素混合管，包括排气管5，排气管5靠近其进口端的内腔固接有尿素混合器8，设有排气管5的外壁上固接有尿素喷枪4，所述尿素喷枪4朝向尿素混合管的出口进行尿素喷射。
排气管5内位于尿素混合器8前方的位置设有氮氧传感器3。
排气管5内位于氮氧传感器3前方的位置设有排温传感器2。
排温传感器2用来检测烟气的温度，氮氧传感器3用来检测烟气中NOx浓度。
尿素混合器8包括两个沿进烟方向呈渐扩式设置的分流片，两个分流片朝向排气管5进口端的一端相固接。
分流片朝向排气管5出口端的一端开设有导流槽。
分流片的上下两端部沿进烟方向呈渐扩式设置。
分流片通过并列设置的混合器支架7固接于排气管5的内壁上。
排气管5的进口端固接有进气口法兰1。
排气管5的出口端固接有出气口法兰6。
本装置的工作原理为：
尿素混合器8布置在尿素喷射前：在尿素喷射之前对烟气进行强制扰动，形成旋转气流，促进烟气和尿素液滴的快速混合；一方面避免了常规混合器布置在尿素喷射之后，尿素液滴容易在混合器上附壁结晶的风险；另一方面拉长了混合器和排气管5出口端之间的距离，使得进入SCR反应器入口的气流速度更加均匀，采用简单导流装置即可实现催化剂前端极高的速度分布均匀性，有利于提升SCR效率，降低NH3泄漏。
尿素混合器8结构，一方面混合器后形成强扰动旋转气流，实现尿素液滴和烟气的快速混合；另一方面混合器的分流片将烟气导向至管道外周，避免了高速烟气对初始喷雾的直接吹扫，使得尿素喷雾可以在混合管内充分扩散，有利于尿素液滴的快速混合和分解，分流片将烟气导向外周，提高外周烟气的流速，使得尿素喷雾不容易碰壁，降低避免结晶的风险。
氮氧传感器3和温度传感器监测烟气的氮氧浓度和温度，实时监测，提供实时的监测信号。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (7)
1.一种大功率柴油机用尿素混合管，其特征在于：包括排气管(5)，所述排气管(5)靠近其进口端的内腔固接有尿素混合器(8)，所述排气管(5)的外壁上固接有尿素喷枪(4)，所述尿素喷枪(4)朝向尿素混合管的出口进行尿素喷射，
所述排气管(5)内位于所述尿素混合器(8)前方的位置设有氮氧传感器(3)，
所述排气管(5)内位于所述氮氧传感器(3)前方的位置设有排温传感器(2)。
2.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机用尿素混合管，其特征在于：所述尿素混合器(8)包括两个沿进烟方向呈渐扩式的分流片，两个所述分流片朝向所述排气管(5)进口端的一端相固接。
3.根据权利要求2所述的一种大功率柴油机用尿素混合管，其特征在于：所述分流片朝向所述排气管(5)出口端的一端开设有导流槽。
4.根据权利要求2所述的一种大功率柴油机用尿素混合管，其特征在于：所述分流片的上下两端部沿进烟方向呈渐扩式设置。
5.根据权利要求2所述的一种大功率柴油机用尿素混合管，其特征在于：所述分流片通过并列设置的混合器支架(7)固接于所述排气管(5)的内壁上。
6.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机用尿素混合管，其特征在于：所述排气管(5)的进口端固接有进气口法兰(1)。
7.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机用尿素混合管，其特征在于：所述排气管(5)的出口端固接有出气口法兰(6)。
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