CN102042063A - 一种用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构形式简单、雾化效果好的用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置。本发明通过以下技术方案予以实现，介质入口管道与介质弥散室相通，介质弥散室下方固定介质强化预热室，介质弥散室与介质强化预热室之间通过切向入口相通，介质强化预热室底部与介质出口管道相通，介质出口管道尾端周面均匀设置四个径向雾化喷孔，每个喷孔镶嵌一个带凹槽的半球，喷孔与凹槽相通。该发明装置结构形式简单、喷嘴设计合理、雾化效果好。该装置随发动机工况的不同对整个排气管路的压降没有影响，因此不会对发动机的动力性能造成影响。

Description

一种用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置

技术领域

本发明属于柴油发动机尾气氮氧化物排放污染控制技术领域，进一步涉及一种用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置。

背景技术

柴油机以其较高的热效率和较低的废气排放在各行各业得到了广泛的应用，但其较高的氮氧化物排放是长期困扰人们的一个问题。选择催化还原技术(Urea-SCR)是控制柴油机氮氧化物的有效方法，该技术通常使用一定浓度的尿素溶液(车用尿素溶液)经过蒸发、热解和水解后生成的氨气来选择催化还原柴油机排放出来的氮氧化物。而车用尿素水溶液雾化效果的优劣直接影响下游的SCR催化器对氮氧化物的转化效率。

发动机尾气氮氧化物净化还原剂雾化效果(液滴直径)与介质压力、雾化形式、喷嘴结构、喷孔有直接关系，是影响雾化的尿素水溶液能够充分地与尾气均匀混合，尤其是加大还原剂受热面积，缩短还原剂蒸发、热解和水解时间的主要因素。一般情况下，发动机尾气氮氧化物净化还原剂采用空气辅助雾化的喷嘴，其雾化形式有实心锥和空心锥两种，雾化锥角在20度左右，覆盖空间截面相当有限。虽然采用多孔雾化器加大了有效雾化空间截面，但仍然无法达到覆盖排气管的大部分截面。另外，雾化喷嘴的孔径也通常在0.5-1mm，雾化的液滴直径一般在50μm以上，严重影响了Urea-SCR***尿素溶液供给精度和SCR催化器的使用效率，极易形成过量喷射，而使雾化后的还原剂未能及时生成氨气参与催化还原反应就随着发动机尾气进入环境大气中，最终造成氨泄漏，对环境产生新的污染物。

还有，在发动机尾气气流通过雾化的尿素水溶液区域时，由于雾化喷嘴的穿射距离，直径较大的液滴通常极易附着在排气管内壁上形成尿素结晶体，长期这样会腐蚀排气管和雾化喷嘴的安装件。

因此，为提高Urea-SCR***的供给精度和SCR催化器的净化效率以及减少(或避免)还原剂的泄露与排气管内壁上的尿素结晶，需要采取一种用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂空气辅助雾化喷射的措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构形式简单、雾化效果好的用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置。

本发明用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置，通过以下技术方案予以实现，介质入口管道与介质弥散室相通，介质弥散室下方固定介质强化预热室，介质弥散室与介质强化预热室之间通过切向入口相通，介质强化预热室底部与介质出口管道相通，介质出口管道尾端周面均匀设置四个径向雾化喷孔，每个喷孔镶嵌一个带凹槽的半球，喷孔与凹槽相通。

本发明所述介质强化预热室为倒立的锥形。

本发明采用不锈钢材料制成，安装在SCR催化器上游的排气管上。

本发明相对于现有技术，具有如下优点：

(1)雾化介质在排气管内覆盖面广，无死角，可以使发动机尾气与雾化的尿素水溶液充分混合，从而降低柴油机SCR供给***还原剂的过量系数和氨泄漏。

(2)雾化液滴直径小，能够加快介质的蒸发、水解和热解速度，提高SCR催化器的效率，减少排气管内壁和尿素雾化喷嘴连接件上的尿素结晶及介质的供给精度。

(3)该发明装置结构形式简单、喷嘴设计合理、雾化效果好。该装置随发动机工况的不同对整个排气管路的压降没有影响，因此不会对发动机的动力性能造成影响。

(4)本发明所采用的材料为不锈钢材质，便于生产，安装方便、运行可靠、成本低廉。

附图说明

图1是本发明在排气后处理***上的布置图；

图2是本发明立体结构示意图；

图3是本发明结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明如图2和图3所示，介质入口管道11与介质弥散室13相通，介质弥散室下方固定介质强化预热室15，介质弥散室与介质强化预热室之间通过切向入口14相通，介质强化预热室底部与介质出口管道相通，介质出口管道12尾端周面均匀设置四个径向雾化喷孔，每个喷孔镶嵌一个带凹槽的半球，喷孔与凹槽相通。

本发明采用不锈钢材料制成，安装在SCR催化器上游的排气管上。本发明原理如下：

(1)本发明加热过程(如图1)：本装置2安装在排气管道4内，在旋流器1和SCR催化器3之间，安装在排气管内的介质雾化装置经过与发动机尾气的传热作用，温度迅速上升到300～500℃(与发动机工况有关)，尤其是介质强化预热室；

(2)介质强化预热和雾化过程(如图3)：

当介质通过介质入口管道11后，进入弥散室13并充满整个腔室；

弥散室13内的介质分别从切向入口14进入强化预热室15中。由于预热室15是一个倒立的锥形(由上向下渐缩)，内部形成旋转剪切湍流运动，从而介质获得较大的离心力并沿内壁运动，并且和预热室15的内壁充分换热；与此同时，介质中的尿素溶液强化预热后，蒸发、水解和热解后的多种产物使整个预热室上下形成浓度梯度，产生对流换热。从而使介质得到最大程度的预热；

在介质雾化装置的出口12上，有4个径向雾化喷孔，每个喷孔上方均有一个带凹槽的半球，而且喷孔与凹槽相通。如此，预热后的介质通过这4个雾化喷孔在排气管的截面上形成4个扇形雾化区域，近乎360°的全覆盖；而且雾化喷孔的孔径约200μm，出口压力一般不超过5大气压，其雾化液滴直径(SMD)小于20μm，因而可以使介质与发动机尾气得到充分均匀的混合，以及加快介质的化学反应速度。

一般选择不锈钢材料，环境温度在200～500℃和工作介质为高温柴油机尾气及碱性的尿素水溶液，该装置安装位置一般在SCR催化器上游。

Claims (3)

1.一种用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置，其特征是，介质入口管道与介质弥散室相通，介质弥散室下方固定介质强化预热室，介质弥散室与介质强化预热室之间通过切向入口相通，介质强化预热室底部与介质出口管道相通，介质出口管道尾端周面均匀设置四个径向雾化喷孔，每个喷孔镶嵌一个带凹槽的半球，喷孔与凹槽相通。

2.根据权利要求1所述的用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置，其特征是，所述介质强化预热室为倒立的锥形。

3.根据权利要求1所述的用于柴油机尾气氮氧化物净化还原剂的雾化喷射装置，其特征是，所述装置采用不锈钢材料制成，安装在SCR催化器上游的排气管上。

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