[實用新型]一種柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置

有效

• 申請號: 201420861716.6
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN204436541U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 張輝
• 申請（專利權）人: 張輝
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;F01N11/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周榮芳

技術領域

本實用新型涉及一種柴油機尾氣處理技術中的柴油機選擇性催化后處理裝置，具體地，涉及一種柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置。

背景技術

氮氧化物和顆粒物的排放過高是柴油發動機的兩大顯著缺陷。隨著汽車尾氣排放所造成的大氣污染對人們生活和生產影響的加劇已經環保意識的逐漸加強，世界各國的排放法規對柴油發動機的氮氧化物和顆粒物排放限制日趨嚴格。以我國為例，在國III排放標準當中，氮氧化物的排放限制為?5g/kW·h,?顆粒物排放限制為0.1g/kW·h。而在國IV標準當中，氮氧化物的排放限制迅速降為?3.5g/kW·h,?顆粒物排放限制降為0.02g/kW·h。到國V標準當中，氮氧化物的排放限制進一步降為?2g/kW·h。尾氣排放標準的大幅度提高，對汽車整車企業和柴油發動機公司提出了新的挑戰。

為了滿足苛刻的排放法規要求，僅通過缸內調節技術難以實現，添加柴油發動機尾氣后處理系統成為必須的選擇。柴油發動機尾氣后處理系統中的選擇性催化還原（Selective?Catalytic?Reduction,?SCR）技術通常指將氨氣作為還原劑，將尾氣中的氮氧化物還原成氮氣和水。SCR技術被認為能夠滿足未來氮氧化物排放法規的最有前途的一種技術。其原因在于：氨氣的來源比較廣泛、安全且價格不是很高，氨氣的來源有尿素溶液也有固態尿素顆粒；其次，與廢棄再循環技術相比，SCR技術能夠提高燃油的經濟性，適當補償尿素溶液的成本；再次SCR技術對燃油本身的品質要求不是很高，比較適用于我國燃油含硫量過高的國情。由于SCR技術擁有這些突出優點，該項技術已逐漸普及。隨著排放法規的提升，該技術必將成為滿足未來柴油機，尤其是重型柴油機氮氧化物排放法規的最主要方法。

基于尿素溶液的SCR系統的基本原理為：?(1)?在催化劑罐進氣口的前方噴射尿素溶液；?(2)?尿素溶液在高溫?(180℃以上)?的尾氣環境中轉化為氣態的氨氣；?(3)?氣態氨氣進入催化劑罐并被催化劑吸附；?(4)?吸附的氨氣與尾氣中的氮氧化物反應生成氮氣和水。

如果噴射的尿素溶液量正好合適，尾氣中的絕大部分氮氧化物都能被轉化為無害的氣體氮氣和水；如果噴射的尿素溶液量不夠，氮氧化物不能最大限度地被轉化，排放法規也許就不能滿足，造成對SCR系統的浪費；如果噴射的尿素溶液量過多，過剩的氨氣將逃逸到大氣當中，由于氨氣屬于溫室氣體并且刺激性較強且有毒，逃逸的氨氣不但造成尿素的浪費，而且對環境形成了二次污染。

現有技術中的SCR設備均為排氣管和SCR催化劑罐同心相連，氣體迅速通過SCR催化劑罐。由于尿素到氨氣的轉化不能在催化劑罐前端完成，很難最大限度地利用催化劑，造成氮氧化物轉化率不高和氨氣逃逸量較大的結果。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種用于柴油機尾氣處理中的柴油機選擇性催化后處理裝置，提高尿素在催化劑前端的轉化效率，進而提高氮氧化物轉化率并減少氨氣逃逸。

為了達到上述目的，本實用新型提供了一種柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置，其中，該裝置包含依次連接的尿素混合管、斜置催化劑罐以及排氣管；所述的尿素混合管和排氣管水平設置，排氣管的位置高于尿素混合管；所述的斜置催化劑罐一端與尿素混合管連接，另一端與排氣管連接；所述的斜置催化劑罐與水平的尿素混合管所成的傾斜角度為20°~30°。斜置催化劑罐的傾斜角度比較重要，通過使用CFD（Computational?Fluid?Dynamics，即計算流體動力學）軟件對中型柴油機在不同實驗工況下進行分析，確定了最佳的斜置角度為20°~30°。

上述的柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置，其中，所述的排氣管與斜置催化劑罐通過彎管或軟管連接。

上述的柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置，其中，所述的排氣管下方設有氮氧化物傳感器。能夠檢測斜置催化劑罐之后的排氣管內的氮氧化物濃度。

上述的柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置，其中，所述的斜置催化劑罐內設有選擇性催化還原的催化劑。所述的催化劑優選地采用銅基沸石材料。

上述的柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置，其中，所述的尿素混合管的一端設有尿素噴射嘴，另一端與斜置催化劑罐通過彎管或軟管連接。

上述的柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置，其中，所述的尿素混合管，在尿素噴射嘴和連接斜置催化劑罐的彎管或軟管之間的位置設有尿素混合器。

上述的柴油發動機選擇性催化還原后處理裝置，其中，所述的尿素噴射嘴傾斜地設置在尿素混合管的上部，其能夠將液態尿素由上向下傾斜射入尿素混合管內部。