CN101245726B - 大排量发动机scr后处理管路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大排量发动机SCR后处理管路装置，包括喷射管路，喷射管路上安装有至少一个可向喷射管路内喷射尿素溶液的喷嘴，喷嘴以喷射方向顺喷射管路内烟体流动方向的方式安装在喷射管路上，并且喷嘴喷射轴线与位于其喷射方向上的喷射管路的轴线成一夹角；喷射管路内位于喷嘴喷射方向上分别设有混合器。本发明能够使尿素溶液快速水解释放出氨并与废气均匀混合，并且尿素水解率较高，使NOx化合物具有较长的反应时间并反应充分，因此使SCR***具有较高的废气转化率。

Description

大排量发动机SCR后处理管路装置
技术领域
本发明涉及一种发动机排放的后处理装置，尤其是涉及一种用于采用SCR技术处理发动机排放物的大排量发动机SCR后处理管路装置。
背景技术
随着社会的发展和对环境污染问题的关注，人们加大了对环境保护的力度，而机动车的排放物是大气中的主要污染物，因此针对机动车的排放物，人们采用各种各样的方法手段来消除其内含有的有害物质，目前人们采用的主要发动机后处理技术手段包括冷却EGR(废气再循环)、NOx吸附器、SCR(选择性催化还原)和DPF(废气再循环加微粒捕集器)等后处理技术。其中采用SCR技术来处理发动机排放中的有害物质，尤其是NOx化合物是一种非常有效的方法。发动机SCR后处理技术是将还原剂尿素溶液喷入到发动机排放废气中，在废气温度及气流作用下，尿素能快速分解，释放出氨，与含量较高的NOx作用，达到减少NOx排放的目的，因为SCR***的还原剂为尿素，其在不使用状态下性能稳定，而且具有化学反应简单，所需还原剂相对量少等优点得到人们的推广和使用，其中，在SCR后处理技术中关键是尿素能够在短时间快速分解释放出氨并与废气均匀混合，与排放废气中NOx在催化剂的作用下充分反应以降低排出废气中的NOx化合物，而当前人们使用的发动机SCR后处理***中，尿素溶液喷入到发动机排放的废气中后，不能够在短时间内充分的分解释放出氨，尿素水解率低，并且与排出废气混合后的均匀度也较低，这使得释放出的氨与NOx化合物反应时间短、反应不完全，降低了废气转化率，尤其对于流速快、流量大从而废气处理量大的大排量发动机，这种现象更为明显。这大大影响了SCR***对发动机排放后处理的效果，影响了人们对发动机排放物的处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种大排量发动机SCR后处理管路装置，它能够使尿素溶液快速水解释放出氨并与废气均匀混合，并且尿素水解率较高，使NOx化合物具有较长的反应时间并反应充分，因此使SCR***具有较高的废气转化率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：大排量发动机SCR后处理管路装置，包括设置在发动机与SCR后处理装置之间的喷射管路，喷射管路上安装有至少一个可向喷射管路内喷射尿素溶液的喷嘴，所述喷嘴以喷射方向顺喷射管路内烟体流动方向的方式安装在喷射管路上，并且喷嘴喷射轴线与位于其喷射方向上的喷射管路的轴线成一夹角；所述喷射管路内位于喷嘴喷射方向上分别设有混合器。
作为一种改进，所述喷嘴为两个，所述喷射管路包括依次连接的波纹管、第一弯管、直管、第二弯管和连接管，连接管具有一个与第二弯管连接的直管端；所述喷嘴分别安装在所述第一弯管和第二弯管的外弧侧。
作为进一步的改进，所述第一弯管与直管、以及第二弯管与连接管之间分别设有混合器。
作为进一步的改进，所述波纹管与第一弯管之间设有氧化催化器。
作为进一步的改进，所述第一弯管为弯曲角度90℃的弯管，所述第二弯管为弯曲角度120℃的弯管。
作为进一步的改进，所述混合器为设置在喷射管路内带有筛孔的筛网，筛网上筛孔处设有可将通过筛孔的流体混合均匀的挠流挡片。
作为进一步的改进，所述喷嘴喷射轴线与位于其喷射方向上的喷射管路的轴线构成夹角为15℃夹角。
上述技术方案的大排量发动机SCR后处理管路装置，由于是采用在发动机与SCR后处理装置之间的喷射管路安装有至少一个可向喷射管路内喷射尿素溶液的喷嘴，喷嘴以喷射方向顺喷射管路内烟体流动方向的方式安装在喷射管路上，并且喷嘴喷射轴线与位于其喷射方向上的喷射管路的轴线成一夹角；而喷射管路内位于喷嘴喷射方向上分别设有混合器，这样使得尿素溶液在喷入喷射管路后，在混合器的作用下能够迅速水解释放出氨并与发动机排放废气混合均匀，从而使NOx化合物具有较长的时间充分反应，提高了SCR***对发动机排放废气的处理转化率，并且排气背压也较低，对发动机的运转影响较低。喷射管路采用依次连接的波纹管、第一弯管、直管、第二弯管和连接管，连接管具有一个与第二弯管连接的直管端，而喷嘴分别安装在第一弯管和第二弯管的外弧侧，结构简单，安装方便，并使喷嘴与喷射方向与直管具有合理的角度，提高了尿素溶液与喷射管路内废气混合均匀度，有利于与NOx化合物的反应。第一弯管与直管、以及第二弯管与连接管之间分别设有混合器和在波纹管与第一弯管之间设有氧化催化器，可以大大提高NOx化合物中NO2含量以及尿素溶液与废气混合均匀度。第一弯管采用弯曲角度90℃的弯管，第二弯管采用弯曲角度120℃的弯管，方便喷嘴安装，混合器采用设置在喷射管路内带有筛孔的筛网，而在筛网上筛孔处设有可将通过筛孔的流体混合均匀的挠流挡片，使尿素溶液与排出废气混合更加均匀。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1是本发明大排量发动机SCR后处理管路装置的结构示意图；
图2是本发明大排量发动机SCR后处理管路装置喷嘴安装结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，大排量发动机SCR后处理管路装置，设置在发动机废气排放管路上以有效的去除排出废气内含有的NOx化合物和其它有害物质，其包括设置在发动机与SCR后处理装置之间的喷射管路，在喷射管路上安装有至少一个可向喷射管路内喷射尿素溶液的喷嘴3，喷嘴3以喷射方向顺喷射管路内烟体流动方向的方式安装在喷射管路上，并且喷嘴3喷射轴线与位于其喷射方向上的喷射管路的轴线成一夹角，在喷射管路内位于喷嘴3喷射方向上分别设有混合器2，混合器2可以采用设置在喷射管路内带有筛孔的筛网的形式，并且筛网上筛孔处设有可将通过筛孔的流体混合均匀的挠流挡片。这样喷嘴3就沿与喷射管路内排放废气流动方向成一角度将尿素溶液喷射进喷射管路内与排出废气混合，在经过混合器2后两者混合均匀，同时，由于排出废气的温度较高，尿素在较短的时间内即可水解释放出氨，并且水解率也较高，其与NOx化合物在催化剂的作用下反应充分，从而使SCR***具有较高的废气转化率。
如图1所示，本大排量发动机SCR后处理管路装置可以采用两个喷嘴3，喷射管路包括波纹管1、第一弯管4、直管6、第二弯管5和连接管7，波纹管1为内壁设有螺旋沟槽的管道，连接管7上设有一个直管端，波纹管1、第一弯管4、直管6、第二弯管5和连接管7依次连接，并且连接管7直管端与第二弯管5连接，而两个喷嘴3分别安装在第一弯管4和第二弯管5的外弧侧，并且可以在第一弯管4与直管6、以及第二弯管5与连接管7之间分别设有混合器2，这样的结构方式，不仅结构简单，而且安装方便，由喷嘴3喷入的尿素溶液能够迅速的水解释放出氨并与排出废气混合均匀，以使废气中NOx化合物充分反应。为使整个喷射管路内的废气和喷射进的尿素溶液在充分混合的同时又具有较好的流动性，又不影响发动机的排气背压，第一弯管4可以采用弯曲角度为90℃的弯管，而第二弯管5则采用弯曲角度120℃的弯管，并且如图2所示，两喷嘴3在安装时，喷嘴3的喷射轴线可与喷射管路位于喷嘴3喷射方向上的直管6和连接管7直管端的轴线构成15℃夹角，以使喷嘴3喷射出的尿素溶液喷束不对称，以有利于与废气均匀混合。在实际应用的过程中，可以根据情况不同和发动机的实际需要，采用一个喷嘴和一个混合器。
由于尿素具有腐蚀性，因此自喷嘴3后各部件可采用不锈钢材料，并且连接为法兰连接为主，并严密密封，由于在SCR***工作时尿素的水解反应和SCR还原反应都对温度有要求，因此本管路装置不宜过长，在整车安装时，尺寸应在允许范围内变化，如1800mm以下。
SCR***在处理发动机排放物时，尿素水解过程为
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2
反应温度要求是在200℃以上；
SCR还原反应：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
2NH3+NO+NO2→N2+3H2O
可见SCR***工作还原反应速度的快慢不仅与水解后NH3的浓度，反应的温度有关，与NO2的含量也有关，NO2的含量多有利于还原反应的发生，因此，可以在波纹管1与第一弯管4之间设有氧化催化器，以使废气中的NO氧化生成NO2，以有利于SCR***的工作。
本大排量发动机SCR后处理管路装置在工作时，虽然NOx化合物排放较高，但是其大负荷点的排温也较高，因此虽然大排量发动机的排气流量较大，流速较快，但是其转化率在经过本SCR后处理管路装置仍能稳定地保持在60％以上。

Claims (7)

1.大排量发动机SCR后处理管路装置，包括设置在发动机与SCR后处理装置之间的喷射管路，喷射管路上安装有至少一个可向喷射管路内喷射尿素溶液的喷嘴(3)，其特征在于：所述喷嘴(3)以喷射方向顺喷射管路内烟体流动方向的方式安装在喷射管路上，并且喷嘴(3)喷射轴线与位于其喷射方向上的喷射管路的轴线成一夹角；所述喷射管路内位于喷嘴(3)喷射方向上分别设有混合器(2)。
2.如权利要求1所述的大排量发动机SCR后处理管路装置，其特征在于：所述喷嘴(3)为两个，所述喷射管路包括依次连接的波纹管(1)、第一弯管(4)、直管(6)、第二弯管(5)和连接管(7)，连接管(7)具有一个与第二弯管(5)连接的直管端；所述喷嘴(3)分别安装在所述第一弯管(4)和第二弯管(5)的外弧侧。
3.如权利要求2所述的大排量发动机SCR后处理管路装置，其特征在于：所述第一弯管(4)与直管(6)、以及第二弯管(5)与连接管(7)之间分别设有混合器(2)。
4.如权利要求2所述的大排量发动机SCR后处理管路装置，其特征在于：所述波纹管(1)与第一弯管(4)之间设有氧化催化器。
5.如权利要求2所述的大排量发动机SCR后处理管路装置，其特征在于：所述第一弯管(4)为弯曲角度90。的弯管，所述第二弯管(5)为弯曲角度120。的弯管。
6.如权利要求1所述的大排量发动机SCR后处理管路装置，其特征在于：所述混合器(2)为设置在喷射管路内带有筛孔的筛网，筛网上筛孔处设有可将通过筛孔的流体混合均匀的挠流挡片。
7.如权利要求1至6中任一项所述的大排量发动机SCR后处理管路装置，其特征在于：所述喷嘴(3)喷射轴线与位于其喷射方向上的喷射管路的轴线构成夹角为15。夹角。 
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