[實用新型]一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置

無效

• 申請號: 201020660443.0
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN202012386U
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 陳鎮;陸國棟;周小燕;帥石金;趙彥光
• 申請（專利權）人: 杭州銀輪科技有限公司;浙江銀輪機械股份有限公司
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;F01N13/08;B01D53/94
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 沈孝敬

技術領域

本實用新型專利涉及柴油機排氣后處理系統領域，更具體的說是涉及一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置。

背景技術

隨著世界各國對柴油機排放的要求越來越嚴格，柴油機顆粒物(PM)及NO_X排放控制成為柴油機發展的關鍵技術。當前針對柴油機滿足我國國IV排放法規要求的柴油機排氣后處理技術存在兩條不同的路線：一條是通過廢氣再循環(EGR)技術降低發動機缸內燃燒的NOx排放，然后用柴油機顆粒捕集器(DPF)控制PM；另一條是通過燃油高壓噴射技術降低發動機缸內燃燒的PM排放，然后用選擇催化還原技術(SCR)控制NOx。大量研究表明：國IV柴油機采用SCR技術比采用EGR加顆粒捕捉器技術油耗要低5％左右。SCR技術使得排氣中的二氧化碳含量最小，應用SCR技術的國IV柴油機對環境的負面影響最小。選擇SCR技術路線實現國IV時，具有可靠性高、穩定性好、燃油消耗量低、功率密度高、抗硫性好、換油周期長、散熱要求低等優點，而且向更高等級升級時，SCR比EGR技術更容易。尿素SCR后處理技術在歐洲已經使用數年，是歐洲解決歐IV/V排放要求的主流技術路線；在美國為了滿足更加嚴格的EPA2010，多數發動機制造商已經開始使用SCR后處理技術；在我國主要發動機企業已經完成了滿足國IV排放法規的尿素SCR系統，并在北京、上海等地已經有越來越多的搭載SCR后處理系統滿足國IV的公交車。雖然尿素SCR系統正在世界范圍內被推廣和應用，但仍有很多問題有待解決，例如：低溫時如何提高NOx的轉化效率，如何降低沉積物生成，混合不均勻等因素造成的轉化效率低和氨泄漏等等。

大量研究表明混合器能夠使尿素噴霧液滴更充分地與排氣混合，提高混合均勻性，加快尿素液滴的蒸發，促進尿素的分解，形成均勻的氨分布，從而提高NOx的轉化效率，減少低溫下尿素沉積物的生成量，降低氨泄漏?；旌掀髟O計應該考慮尿素水溶液噴霧形態的特點，如果混合器設計能夠根據噴霧形態的特點在噴霧效果最差的噴嘴出口區域和容易發生結晶的噴霧正對壁面處形成強烈擾流，那么混合器的混合效果將會更好。

發明內容

本實用新型的為一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，其目的是：根據噴霧的特性，通過混合器合理組織排氣管中氣流運動，在噴嘴出口噴霧最差的地方和容易發生結晶的噴霧正對壁面處形成形成強烈的擾流，促進還原劑氨的混合效果、提高NOx的轉化效率，并降低沉積物的生成量和氨泄漏。

為實現以上目的，本專利采用的技術方案是：

一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，包括管體、混合器翼片裝置和噴嘴，其特征在于所述的噴嘴設置在管體中心軸線上，所述的混合器翼片裝置緊靠噴嘴并安裝在噴嘴前端，所述的混合器翼片裝置由一組翼片組成，所述的翼片主體為沿著氣流方向扭轉的扇形結構，其布置方向與噴霧軸線方向一致，所述的每個翼片中設有一組傾斜導流片。

本實用新型通過混合器翼片裝置引導氣流沿翼片方向向中心流動，并在扇形中心端(噴嘴噴霧出口處)形成強烈的擾流促進噴嘴出口處噴霧的霧化和混合，同時通過傾斜導流片引導氣流對整束噴霧進行混合。因此，本實用新型不僅可以使得噴嘴噴射的尿素水溶液和尾氣在進入SCR催化器之前得到充分的混合，減少尿素在壁面的結晶，同時結構緊湊，易于加工和安裝，其效果經專用設計軟件計算分析得到驗證。

作為本實用新型的進一步改進，靠近排氣管壁面的導流片方向朝向排氣管壁方向，引導氣流在管壁處形成強烈擾流促進管壁處尿素水溶液的混合，其余的導流片朝中心位置略傾斜，形式流體通道，同時引導氣流對整束噴霧進行混合。

根據本實用新型，所述的管體一端通過連接法蘭與排氣管道相連，另一端和后端管道或催化器相連。因而，本實用新型可以通過可拆卸的方式與排氣管道相連。

根據本實用新型，混合器設置在噴嘴前端，避免了在混合器上沉積、結晶，堵塞排氣管道的問題。噴嘴位置設在擾流活躍區，可以讓尿素水溶液和尾氣充分的混合。

根據本實用新型，所述的流體通道根據噴嘴噴孔數量為3-8個，優選4-6個，且均勻設置。

本實用新型用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，所述的管體采用304以上不銹鋼材制作。

附圖說明

圖1為柴油機排氣后處理SCR系統示意圖。

圖2為柴油機排氣管路系統結構圖。

圖3為本實用新型混合器正視圖。

圖4為本實用新型混合器俯視圖。

圖5為本實用新型翼片裝置的結構示意圖。

圖6本實用新型為噴孔噴霧形態圖。