CN209212351U - 一种用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器 - Google Patents

一种用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，它包括：混合管，所述混合管具有气流进口和气流出口，在所述气流进口和所述气流出口之间的管壁围合形成内腔；扰流板，所述扰流板设置在混合管的内腔中，且所述扰流板偏向所述气流进口，所述扰流板的板面与混合管的横断面相交成一定角度；尿素喷嘴，所述尿素喷嘴设置在所述混合管的管壁并开口于所述混合管的内腔，且所述尿素喷嘴相对于所述扰流板位于气流下游；监测组件，所述监测组件包括温度传感器和SCR氮氧传感器，所述温度传感器和SCR氮氧传感器设置在混合管的壁上。尾气气流被扰流板搅动，被扰动的尾气气流有利于生成的氨在气流中均匀混合，从而利于后序催化净化。

Description

一种用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器
技术领域
本实用新型涉及一种尿素气流混合器，特别是涉及一种用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器。
背景技术
目前大型柴油发动机尾气净化中，当液态的尿素溶液喷到尾气中时，形成微小的液滴，液滴中的尿素水解生成氨。液滴的理想状态是在尾气中能均匀分布，从而使氨在催化剂中达到均匀分布。如果直接在SCR催化剂前喷入尿素溶液，生成的氨很容易在气流中形成不均匀分布，从而导致在SCR催化剂中有的管道氨的浓度过高，有的管道氨的浓度过低，氨在催化剂中的储存将不均匀，影响催化剂的效率。尿素溶液比较多的地方容易生成链状结构的大分子，呈现白色晶体状。产生的结晶有可能堵塞喷嘴，其在分解时会产生瞬间的高浓度氨，可能造成氨的泄漏或者氨氧化物的产生，对后处理***有不利影响。
实用新型内容
本实用新型目的是要提供一种用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，能够使气流中的氨均匀分布。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型提供了一种用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，它包括：
混合管，所述混合管具有气流进口和气流出口，在所述气流进口和所述气流出口之间的管壁围合形成内腔；
扰流板，所述扰流板设置在混合管的内腔中，且所述扰流板偏向所述气流进口，所述扰流板的板面与混合管的横断面相交成一定角度；
尿素喷嘴，所述尿素喷嘴设置在所述混合管的管壁并开口于所述混合管的内腔，且所述尿素喷嘴相对于所述扰流板位于气流下游；
监测组件，所述监测组件包括温度传感器和SCR氮氧传感器，所述温度传感器和SCR氮氧传感器设置在混合管的壁上。
优化地，所述扰流板自所述混合管的内壁向混合管中心延伸。
进一步地，所述扰流板设置有至少两个，所有所述扰流板中心旋转对称。
更进一步地，所述扰流板设置有四片。
优化地，所述监测组件与所述尿素喷嘴邻近。
优化地，在气流流向上游到下游方向上依次设置有所述温度传感器、所述SCR氮氧传感器以及所述尿素喷嘴。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本实用新型的用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，由于混合管、扰流板、尿素喷嘴以及监测组件，其中扰流板由于与混合管的横断面相交成一定角度，因此，尾气气流流过扰流板时，扰流板会搅动尾气，尾气气流被扰动，这样尿素喷嘴喷射尿素与高温尾气反应生成气态氨时，被扰动的尾气气流有利于生成的氨在气流中均匀混合，配合监测组件可以控制尿素喷嘴单位时间内的尿素喷射量。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本实用新型优选实施例用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器的立体示意图（尚未完全安装好温度传感器、SCR氮氧传感器以及尿素喷嘴）；
图2是图1所示实施例的正视图（扰流板附近为透视）；
图3是图1所示实施例的左视图；
其中，附图标记说明如下：
1、混合管；11、气流进口；12、气流出口；13、内腔；
2、扰流板；
3、尿素喷嘴；31、喷嘴座；
4、监测组件；41、温度传感器；411、温度传感器座；42、SCR氮氧传感器；421、氮氧传感器座；43、控制器。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器一般性地可包括混合管1、扰流板2、尿素喷嘴3以及监测组件4。
其中，混合管1为气体混合提供空间，扰流板2用于干扰高温高压尾气的气流以使尿素与气流更充分、均匀地混合，尿素喷嘴3用于向混合管1中喷射尿素，监测组件4主要用于监测气流的温度以及氮氧含量以判断尿素喷射是否合适。
混合管1为管状，由不锈钢材料制成。混合管1具有气流进口11和气流出口12，在气流进口11和气流出口12之间的管壁围合形成内腔13，内腔13为气体混合提供空间。
参见图2和图3，扰流板2设置在内腔13中，且偏向气流进口11，也即高温高压的气流进入混合管1中即被扰流板2干扰。
如图3，扰流板2设置有四片，自混合管1的内壁向混合管1中心延伸，且中心旋转对称。扰流板2的板面与混合管1的横断面相交成一定角度（另可参见图2），当左侧柴油机发动机的高温高压尾气导入混合管1中时，尾气在扰流板2的作用下被扰动呈螺旋状前进。这时，位于扰流板2下游设置在混合管1壁上的尿素喷嘴3向混合管1中喷入尿素，螺旋状前进的尾气将尿素充分混入尾气中。并进而到达后序的SCR载体（图未示）。
在高温尾气的作用下尿素溶液中的尿素迅速被加热至160℃以上进而分解，产生气态氨( NH3 )和缩二脲( CONH )，其中气态氨( NH3 )将在随后SCR载体上催化剂中的催化条件下与尾气中的氮氧化物(包括NO和NO2)发生下列化学反应：
4NH3+4NO+O2＝4N2+6H2O
8NH3+6NO2＝7N2+12H2O
在上述脱硝处理的同时，在高温和催化条件下，尾气混合气中的一氧化碳与氮氧化物(包括NO和NO2 )发生下列化学反应：
2CO+2NO+O2＝2CO2+N2
4CO+2NO2＝4CO2+N2
与此同时，气态氨( NH3 )也与尾气中的二氧化硫发生如下化学反应，其反应式为：
SO2+H2O+xNH3＝( HN4 )xH2-xSO3
得到亚硫酸铵中间产品，亚硫酸铵再进行氧化：
( NH4 )XH2-XSO3+1/2O2+( 2-x )NH3＝( NH4 )2SO4
这样实现了喷雾干燥法脱硫，脱硫后的终产物硫酸铵和尿素分解后的缩二脲会形成细小的固态颗粒混入柴油机尾气中。
需要说明的时，扰流板2的主要作用是扰动高温高压进入混合管1中的尾气。据此，扰流板2的形状可以是多样的。比如并不局限于本实施例扰流板2设置有四块，扰流板2的数量还可以是一块、两块、三块、五块或更多块。比如并不局限于本实施例中扰流板2自混合管1的内壁向混合管1中心延伸，还可以横跨在混合管1中且与混合管1内壁不同位置有两个焊接点。比如并不局限于本实施例中扰流板2是中心旋转对称，还可以不是中心旋转对称，如自混合管1的内壁向混合管1中心延伸的四片扰流板2中，每两片之间的角度分别是60°、120°、60°以及120°。
本实施例中，扰流板2设置有四片，且中心旋转对称，具有的优点是：四片扰流板2不会明显干扰气流的流速；中心旋转对称可以扰动气流呈现螺旋状前进的态势，有利于尿素溶液与尾气的充分混合。
另外，本实施例中，尿素喷嘴3设置在扰流板2的尾气气流下游，具体是设置在混合管1的壁上且开口于内腔13，这样尾气气流在先序被扰动情况下与尿素喷嘴3喷出的尿素喷雾混合，它的优点是尿素与尾气的混合效果更好。
监测组件4与尿素喷嘴3邻近，以监测尿素喷嘴3附近的气体参数，诸如温度和氮氧含量。监测组件4包括温度传感器41和SCR氮氧传感器42。
温度传感器41通过设置在混合管1管壁的温度传感器座411固定在混合管1上；SCR氮氧传感器通过设置在混合管1管壁的氮氧传感器座421固定在混合管1上；尿素喷嘴3通过喷嘴座31固定在混合管1上。在制造混合管1时即在混合管1管壁上一体成型温度传感器座411、氮氧传感器座421以及喷嘴座31，有利于生产制造。
在气流流向上，从上游到下游的方向上依次设置有温度传感器41、SCR氮氧传感器42以及尿素喷嘴3。也即监测组件4设置在尿素喷嘴3的邻近上游侧。温度传感器41和SCR氮氧传感器42分别连接在控制器43的第一信号接收端和第二信号接收端。控制器43的控制端连接在尿素喷嘴3上，控制器43通过检测气体状态参数控制尿素喷射单位时间的量，以能够更好地进行尾气净化。
温度传感器41和SCR氮氧传感器42之所以设置在尿素喷嘴3的上游侧，是因为尿素喷入内腔13中后即因高温而分解产生气态氨，会影响气流状态。温度传感器41和SCR氮氧传感器42设置在尿素喷嘴3的上游侧能够更好地控制尿素喷射量。
本实用新型尾气净化中的高效率尿素气流混合器，具有以下优点：
1. 加工制造简便，可大批量生产；
2. 尾气气体可与尿素溶液充分混合；
3. 减少尿素结晶的产生。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，其特征在于，它包括：
混合管（1），所述混合管（1）具有气流进口（11）和气流出口（12），在所述气流进口（11）和所述气流出口（12）之间的管壁围合形成内腔（13）；
扰流板（2），所述扰流板（2）设置在混合管（1）的内腔（13）中，且所述扰流板（2）偏向所述气流进口（11），所述扰流板（2）的板面与混合管（1）的横断面相交成一定角度；
尿素喷嘴（3），所述尿素喷嘴（3）设置在所述混合管（1）的管壁并开口于所述混合管（1）的内腔（13），且所述尿素喷嘴（3）相对于所述扰流板（2）位于气流下游；
监测组件（4），所述监测组件（4）包括温度传感器（41）和SCR氮氧传感器（42），所述温度传感器（41）和SCR氮氧传感器（42）设置在混合管（1）的壁上。
2.根据权利要求1所述用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，其特征在于：所述扰流板（2）自所述混合管（1）的内壁向混合管（1）中心延伸。
3.根据权利要求2所述用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，其特征在于：所述扰流板（2）设置有至少两个，所有所述扰流板（2）中心旋转对称。
4.根据权利要求3所述用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，其特征在于：所述扰流板（2）设置有四片。
5.根据权利要求1所述用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，其特征在于：所述监测组件（4）与所述尿素喷嘴（3）邻近。
6.根据权利要求1所述用于尾气净化中的高效率尿素气流混合器，其特征在于：在气流流向上游到下游方向上依次设置有所述温度传感器（41）、所述SCR氮氧传感器（42）以及所述尿素喷嘴（3）。
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CN115199548A (zh) * 2021-04-09 2022-10-18 浙江象睿机电设备有限公司 一种螺杆式空压机用散热和热能回收装置

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