[發明專利]一種實驗教學用選擇性催化還原發動機尾氣系統

有效

• 申請號: 201710791869.6
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107620620B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 魯逸人;張佩瑤;張立忠;李國明;張立紅;宋朝明;毛海鵬;鄭冬;吳鄭禹;司部
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N9/00;F01N11/00;B01J29/035
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 王融生

本發明公開了一種實驗教學用選擇性催化還原發動機尾氣系統，包括尿素罐、儲氣罐、供給計量模塊、催化消聲器、冷卻水系統和后處理控制單元，本技術方案首次提出用復合分子篩催化劑，水熱法提高其結晶性能，其催化活性溫度最低可達120℃，氮氧化物降解效率達到95％；創新的將尿素供給計量系統采用氣體輔助的方式，提高了霧化效果，有利于優化和降低催化劑的涂敷量；自主開發DCU軟硬件，產品支持開環控制策略和客戶指定的噴射策略，能夠瞬態修正噴射量，實現設備自動化，集成化和智能化；集成式后處理器采用創新性的結構設計，尿素消耗低，營運成本低的特點；新型電子控制系統自動故障檢測的設計，為保證使用安全提供堅實的保障。

技術領域

本發明屬于發動機尾氣處理領域，尤其是一種實驗教學用選擇性催化還原發動機尾氣系統。

背景技術

氮氧化物(NOx)是多種氮氧化合物的總稱，其中對大氣環境造成污染的主要包括NO、NO₂、N₂O，是空氣污染問題的引發因素之一。全球排入大氣中的氮氧化物逐年增加，已經達到千萬噸以上。氮氧化物的來源大致有兩類，一類是固定源，主要來源于鍋爐以及焚燒爐排出的煙氣，另一部分來自于移動源汽車和輪船等交通工具排放的尾氣。其中，柴油車對城市氮氧化物的排放貢獻相當大。如何有效遏制柴油機動車尾氣排放，對于改善城市大氣環境有著積極和重要的作用。機動車尾氣氮氧化物控制技術可以分為三大類：機前控制技術，機內控制技術和機外控制技術(即后處理技術)。

后處理技術是對已產生的氮氧化物采取措施來減少其排放，這也是目前國內外普遍采用的脫硝方法和研究熱點。選擇性催化還原(SCR)指利用氨、尿素、CO、H2或烴類為還原劑，在氧氣濃度高出NOx濃度兩個數量級以上的條件下，還原劑選擇性地優先把NOx還原為N₂而非與O₂發生反應。催化劑降低了反應的活化能，使反應溫度降低。目前，在富氧條件下選擇催化還原是最具前途的一種脫氮方法。以氨為還原劑時，主要反應為：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O

氨法脫硝存在以下缺點：(1)氨水腐蝕設備；(2)氨氣易泄漏；(3)反應中產生硫酸銨鹽。因此氨法適合固定源NOx的脫除，而尿素相對于氨氣更安全，適于移動源脫硝。

發明內容

本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種實驗教學用選擇性催化還原發動機尾氣系統。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種實驗教學用選擇性催化還原發動機尾氣系統，包括尿素罐、儲氣罐、供給計量模塊、催化消聲器、冷卻水系統和后處理控制單元，

發動機通過主氣體管路與催化消聲器相連，尿素罐通過尿素管路與供給計量模塊相連，在尿素罐上設置有尿素直流泵，儲氣罐通過供氣管路與供給計量模塊相連，尿素和氣體在供給計量模塊中進行計量和混合后通過噴嘴進入主氣體管路，最終與發動機產生的尾氣共同進入催化消聲器進行尾氣的吸附處理；

其中，所述的供給計量模塊包括氣體輸送管路、尿素回流管路、尿素蓄能管路、尿素氣體節流管路、氣液混合器和噴嘴，氣體輸送管路與儲氣罐相連，在氣體輸送管路上設置有氣泵、二級濾清器、第一溫度傳感器、氣壓傳感器和第一電磁閥，三條尿素管路(尿素回流管路、尿素蓄能管路和尿素氣體節流管路)與尿素罐相連，三條管路在三岔分流管處進行分流，在三岔分流管的上游設置有第一單向閥，尿素回流管路上設置有尿素回流氣控閥，尿素回流管路接回尿素罐，在尿素蓄能管路上設置有第二單向閥和蓄能器，尿素蓄能管路連接于氣體輸送管路上，在尿素氣體節流管路上設置有氣體節流孔板，來自氣體輸送管路和尿素氣體節流管路的氣體和尿素在氣液混合器中進行匯聚，氣液混合器連接噴嘴；