用于排氣設(shè)施的混合器及scr系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尾氣處理領(lǐng)域，尤其涉及一種用于排氣設(shè)施的混合器及SCR系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduct1n，SCR)技術(shù)是一種利用氨、氨水、尿素或烴類為還原劑，在氧濃度高出氮氧化物濃度兩個數(shù)量級以上的條件下，高選擇性地優(yōu)先把氮氧化物還原為氮氣的技術(shù)。通過SCR系統(tǒng)處理后，使柴油機尾氣滿足排放法規(guī)。催化的作用是降低分解反應(yīng)的活化能，使其反應(yīng)溫度降低至合適的溫度區(qū)間。
[0003]選擇性催化還原轉(zhuǎn)化器也被稱為降氮氧化物(DeN0x)催化轉(zhuǎn)化器。在車用柴油機上最常用的催化劑和還原劑分別是V205/Ti02基金屬氧化物型催化劑和尿素水溶液。尿素溶液噴霧與排氣的混合、噴霧的蒸發(fā)及分解是SCR系統(tǒng)工作的一個重要環(huán)節(jié)，對SCR系統(tǒng)中結(jié)晶、尿素利用率、N0X轉(zhuǎn)化效率都有著很大的影響。以尿素作為還原劑還原N0X，尿素不僅以氨氣的形式參加還原反應(yīng)，而且它分解的副產(chǎn)物異氰酸(HNC0)也能還原N0X，同時尿素分解過程中產(chǎn)生的水蒸氣有助于抑制高溫下NH3被直接氧化為N0X的幾率。
[0004]SCR技術(shù)的基本原理是向排氣中噴射燃油或者添加其他還原劑，選擇合適的催化劑，促進還原劑與N0X反應(yīng)，同時抑制還原劑被排氣中的氧氣氧化?，F(xiàn)有SCR技術(shù)按照還原劑的種類可以分為以尿素分解產(chǎn)生的NH3作為還原劑的尿素SCR技術(shù)和以碳氫作為還原劑的碳氫SCR技術(shù)兩類。目前碳氫SCR技術(shù)仍在進一步的研究當(dāng)中，實際應(yīng)用不多；而尿素SCR技術(shù)較為成熟，實際應(yīng)用較多。
[0005]圖1示出了現(xiàn)有的尿素SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有的尿素SCR系統(tǒng)包括:空氣壓縮機1、空氣罐2、尿素箱3、尿素栗4、控制單元5、D0C 6、混合器7、氨氧化催化器8、尿素水溶液溫度傳感器9、液位傳感器10、質(zhì)量傳感器11、排溫傳感器12、N0X傳感器13和NH3傳感器14。
[0006]混合器對于SCR系統(tǒng)性能有重要影響，混合器不僅可以促進尿素和排氣混合，優(yōu)化尿素分布，還能減少沉積物的生成和氨泄漏，此外設(shè)計混合器時還要考慮排氣流經(jīng)混合器使得壓力損失和混合器的制造方便性，即混合器評價指標(biāo)包括:還原劑分布均勻性、系統(tǒng)N0X轉(zhuǎn)化效率的提高、壓力損失、機械耐久性和熱應(yīng)力分析、加工方便性與沉積物生產(chǎn)量。
[0007]實際應(yīng)用中，在發(fā)動機實際運行中，排氣溫度、排氣流速、噴嘴安裝位置、噴束水溶液噴射速率、噴霧特性及管壁內(nèi)壁面是否粗糙等多個因素均會影響到尿素的分解以及沉積物的生成。尿素水溶液以噴霧的形式噴射到混合腔內(nèi)與排氣混合。噴霧中的液滴受熱蒸發(fā)分解，在此過程中一部分液滴主要與排氣換熱，直接吸收排氣的熱量完成蒸發(fā)分解，也有一部分液滴會碰到壁面上并與壁面換熱，直接吸收壁面的熱量。
[0008]根據(jù)SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，可將SCR系統(tǒng)分為集成式SCR系統(tǒng)和分體式SCR系統(tǒng)。集成式SCR系統(tǒng)指將混合器與載體部分封裝在一個箱體中的封裝形式;分體式SCR系統(tǒng)混合器安裝在SCR箱前面的管路上，箱體中只有載體部分的封裝形式。圖1中示出的是分體式SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有的混合器中還原劑分布不均勻、容易結(jié)晶導(dǎo)致的選擇性催化還原反應(yīng)效率低的問題。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一方面提出了一種用于排氣設(shè)施的混合器，該用于排氣設(shè)施的混合器包括:
[0011 ]氣體旋流器和液體分散器；
[0012]所述氣體旋流器的形狀為殼體，所述氣體旋流器包括進氣口，所述氣體旋流器在與進氣方向垂直的方向設(shè)有相對的第一孔和第二孔；
[0013]所述液體分散器的一端穿過所述第二孔與所述氣體旋流器垂直連接；
[0014]所述氣體旋流器的第一孔用于導(dǎo)入由噴嘴噴出的還原劑；
[0015]所述液體分散器靠近所述氣體旋流器的一端設(shè)有至少一個影響氣體流向的葉片，所述葉片位于所述氣體旋流器的內(nèi)部；
[0016]所述液體分散器遠離所述氣體旋流器的一端設(shè)有多個通孔，所述通孔位于所述氣體旋流器的外部，用于分散由氣體旋流器導(dǎo)入的還原劑。
[0017]可選地，所述液體分散器的形狀為圓柱形殼體；
[0018]相應(yīng)地，所述氣體旋流器包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；
[0019]所述進氣口位于所述第一區(qū)域的遠離所述第二區(qū)域的一側(cè)；
[0020]所述第二區(qū)域設(shè)有相對的第一孔和第二孔，所述第一孔和第二孔的形狀為圓形。
[0021]可選地，所述液體分散器設(shè)有多個葉片，所述多個葉片均勻地分布于所述液體分散器的圓周方向。
[0022]可選地，所述葉片相對于所述液體分散器的圓周切線方向的傾斜角可調(diào)。
[0023]可選地，所述液體分散器上的多個通孔均勻地分布于所述液體分散器的壁面上。
[0024]可選地，該混合器還包括:流場控制導(dǎo)流孔；
[0025]所述流場控制導(dǎo)流孔位于所述氣體旋流器的第二區(qū)域靠近所述葉片的側(cè)壁上，所述流場控制導(dǎo)流孔為所述側(cè)壁上的通孔。
[0026]可選地，所述流場控制導(dǎo)流孔的形狀為長方形。
[0027]可選地，該混合器還包括:氣體加速管；
[0028]所述氣體加速管位于所述氣體旋流器設(shè)有進氣口的一端，用于加速所述混合器內(nèi)的氣體流動。
[0029]可選地，所述氣體加速管位于所述氣體旋流器的內(nèi)部或外部。
[0030]本發(fā)明另一方法提出了一種包括上述用于排氣設(shè)施的混合器的SCR系統(tǒng)。
[0031]本發(fā)明提出的用于排氣設(shè)施的混合器及SCR系統(tǒng)，通過提高混合器壁面附近內(nèi)外兩側(cè)的氣體流速，使還原劑均勻分布，降低了壁面附近結(jié)晶風(fēng)險;通過提高空氣流速，增加了空氣中液滴的蒸發(fā)速度，提高蒸發(fā)率及還原劑利用率，提高了選擇性催化還原反應(yīng)的效率。
【附圖說明】
[0032]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中:
[0033]圖1示出了現(xiàn)有的尿素SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2示出了本發(fā)明一個實施例的用于排氣設(shè)施的混合器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3示出了氣體旋流器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4示出了氣體旋流器的仰視圖；
[0037]圖5示出了本發(fā)明一個實施例的用于排氣設(shè)施的混合器的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖6示出了本發(fā)明一個實施例的用于排氣設(shè)施的混合器的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖7示出了本發(fā)明一個實施例的SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖8示出了圖7的剖視圖。
[0041]圖1-圖8中:
[0042]1空氣壓縮機、2空氣罐、3尿素箱、4尿素栗、5控制單元、6D0C、7混合器、8氨氧化催化器、9尿素水溶液溫度傳感器、10液位傳感器、11質(zhì)量傳感器、12排溫傳感器、13N0X傳感器、14NH3傳感器；
[0043]71氣體旋流器、72液體分散器；
[0044]711進氣口、712第一孔、713第二孔、714流場控制導(dǎo)流孔；
[0045]721 葉片、722通孔；
[0046]711’第一區(qū)域、712’第二區(qū)域。
【具體實施方式】
[0047]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。
[0048]圖2-圖6示出本發(fā)明一個實施例的用于排氣設(shè)施的混合器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2-圖6所示，該用于排氣設(shè)施的混合器包括:
[0049]氣體旋流器71和液體分散器72;
[0050]氣體旋流器71的形狀為殼體，氣體旋流器71包括進氣口711，氣體旋流器71在與進氣方向垂直的方向設(shè)有相對的第一孔712和第二孔713;
[0051 ]液體分散器72的一端穿過第二孔713與氣體旋流器71垂直連接；
[0052]氣體旋流器71的第一孔712用于導(dǎo)入由噴嘴噴出的還原劑；
[0053]液體分散器72靠近氣體旋流器71的一端設(shè)有至少一個影響氣體流向的葉片721，葉片721位于氣體旋流器71的內(nèi)部；
[0054]液體分散器72遠離氣體旋流器71的一端設(shè)有多個通孔722，所述通孔722位于氣體旋流器71的外部，用于分散由氣體旋流器71導(dǎo)入的還原劑。
[0055]本實施例的用于排氣設(shè)施的混合器在工作時，噴嘴通過第一孔向混合器噴射還原劑，例如尿素。葉片對混合器迎風(fēng)平面傾斜一個角度，混合器葉片的導(dǎo)流作用較大，使氣流形成大的渦流;混合器與尿素噴嘴垂直