[發(fā)明專利]一種柴油機(jī)SCR系統(tǒng)還原劑分布均勻性測量裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410133968.1
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103867273A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙彥光;帥石金;付海超;唐韜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科領(lǐng)動力科技有限公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柴油機(jī)氮氧化物(NOx)排放污染測量領(lǐng)域，具體涉及柴油機(jī)SCR(選擇性催化還原)系統(tǒng)還原劑分布均勻性測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是柴油機(jī)降低氮氧化物(NOx)排放的技術(shù)之一。SCR技術(shù)需要根據(jù)柴油機(jī)排氣狀態(tài)向排氣中噴入適量的尿素水溶液，此后尿素水溶液在排氣中分解出氨氣(NH₃)，氨氣與排氣中的氮氧化物(NOx)在催化劑表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終NH₃把NOx還原為氮?dú)?N₂)。SCR技術(shù)要求作為還原劑的NH₃在催化轉(zhuǎn)化器橫截面盡量分布均勻，但是實(shí)際應(yīng)用中以下原因會造成NH₃分布不均勻，如尿素水溶液噴嘴霧化效果差、尿素水溶液噴射壓力較低、尿素水溶液噴射量大、排氣溫度較低、尿素水溶液噴嘴與催化劑距離較近以及未安裝混合器等。如果NH₃分布不均勻會造成NOx轉(zhuǎn)化效率降低、NH₃泄漏量增加，從而使柴油機(jī)的排放惡化。目前對SCR系統(tǒng)還原劑分布均勻性分析主要采用計算機(jī)仿真手段進(jìn)行模擬驗(yàn)證，缺少試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。而現(xiàn)有的SCR系統(tǒng)還原劑分布均勻性測量裝置和方法將采樣測量點(diǎn)放置在SCR催化轉(zhuǎn)化器入口截面，由于催化轉(zhuǎn)化器入口截面處排氣流動不穩(wěn)定，此外，在前端測量時采樣管會對流動造成擾動而影響流場，從而造成比較大的測量誤差。由于涂覆在載體上的催化劑(待測SCR催化劑)具有吸附和轉(zhuǎn)化作用，使得測量結(jié)果不準(zhǔn)確，本發(fā)明利用與待測SCR催化轉(zhuǎn)化器載體具有相同尺寸、孔密度和材料的未涂覆催化劑的白載體代替待測SCR催化轉(zhuǎn)化器，將采樣點(diǎn)放置在白載體出口截面，從而大幅減小了由于氣流運(yùn)動不穩(wěn)定造成的測量誤差，同時消除催化劑對NH3的吸附和轉(zhuǎn)化作用，測量更加準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的內(nèi)容為一種柴油機(jī)SCR系統(tǒng)還原劑分布均勻性測量裝置及方法，通過試驗(yàn)對催化轉(zhuǎn)化器橫截面上17個均勻分布測量點(diǎn)處的還原劑濃度進(jìn)行測量，并根據(jù)測量結(jié)果計算得到還原劑分布均勻指數(shù)γ。本發(fā)明的目的是提供一種操作簡便、測量準(zhǔn)確可靠的柴油機(jī)SCR系統(tǒng)還原劑分布均勻性測量裝置和方法。利用該方法得到的還原劑分布均勻指數(shù)γ可以準(zhǔn)確反映催化轉(zhuǎn)化器橫截面上還原劑分布均勻性。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種柴油機(jī)SCR系統(tǒng)還原劑分布均勻性測量裝置，包括進(jìn)氣管1、白載體封裝外殼2、催化劑白載體3、采樣管4、采樣管安裝座8、出氣口封殼9；

催化劑白載體3封裝在白載體封裝外殼2內(nèi)，并保證二者端面在同一平面上；采樣管安裝座8與白載體封裝外殼2通過法蘭連接；

采樣管4安裝在采樣管安裝座8的采樣孔內(nèi)；

出氣口封殼9與采樣管安裝座8通過法蘭連接；

測量裝置尺寸、形狀及管路布置形式與待測SCR系統(tǒng)相同；測量裝置中的催化劑白載體尺寸、孔密度及材料與待測SCR系統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化器所用載體相同；

在采樣管安裝座8上開有4個不同直徑方向的采樣孔，且四個采樣孔中任意兩個相鄰采樣孔周向相隔45°，測量時采樣管4依次插入到每一采樣孔中，通過改變采樣管在每個采樣孔插入的深度來改變測量點(diǎn)位置；

進(jìn)氣管1位于催化劑白載體3入口截面，采樣管安裝座8安裝在催化劑白載體3后端，采樣點(diǎn)位于催化劑白載體3出口截面。

進(jìn)一步，當(dāng)通過某一采樣孔A進(jìn)行采樣測量時，其余三個采樣孔通過螺栓密封；采樣管4上標(biāo)有5個等間距標(biāo)記，根據(jù)采樣管上標(biāo)著的5個標(biāo)記改變采樣管插入采樣孔A的深度可以對沿采樣孔A直徑方向均布的5個測量點(diǎn)A1、A2、A3、A4和A5進(jìn)行采樣。

進(jìn)一步，當(dāng)催化劑白載體3的直徑為R時，每兩個相鄰標(biāo)記間相距0.45R，5個標(biāo)記位置應(yīng)保證采樣管插入采樣孔后，當(dāng)?shù)谌齻€標(biāo)記位于采樣孔端面時，采樣管4的采樣端正好位于采樣管安裝座8的圓心。

進(jìn)一步，在采樣管安裝座8和白載體封裝外殼2之間填充有石棉墊6；采樣管4與采樣管安裝座8通過螺母固定以保證裝置密封；出氣口封殼9與采樣管安裝座8利用緊固螺栓5和緊固螺母7固定；此外在出氣口封殼9和采樣管安裝座8之間填充有石棉墊6。

進(jìn)一步，對催化劑白載體出口橫截面上17個均勻分布測量點(diǎn)的還原劑濃度進(jìn)行測量，得到各個測量點(diǎn)排氣中還原劑的濃度，進(jìn)而計算得到還原劑分布均勻性指數(shù)γ。

進(jìn)一步，采樣管4的采樣端為45度斜切面，斜切面對準(zhǔn)排氣來流方向以便對排氣進(jìn)行采樣。