[發明專利]面向國六柴油機的折疊式后處理空間布置裝置

有效

• 申請號: 201711200206.9
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108180063B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 張本西;吳鋒;姚棟偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F01N13/00
• 分類號: F01N13/00;F01N13/14;F01N3/28;F01N3/023;F01N3/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發明公開了一種面向國六柴油機的折疊式后處理空間布置裝置，包括保溫套、若干模塊化載體套和若干流道蓋套；模塊化載體套為長方體流道結構，所有模塊化載體套采用并排式緊貼布置，利用流道壁的緊貼，加強催化劑載體徑向上的導熱作用；相鄰的兩個模塊化載體套之間通過一個流道蓋套連通，模塊化載體套、流道蓋套依次交錯連通，構成蛇形流道；本發明創新性的拋棄原有軸向布置，采用折疊式流道布置，讓尾氣后處理的所有裝置結構更加緊湊，所有系統能夠以一個箱體的形式接入到柴油尾氣流道中，可以解決現在國六尾氣后處理系統軸向長，空間不緊湊的問題；催化劑載體套之間以緊貼式壁面相接處，通過熱傳導的方式，把高溫冗余熱量疏導給需要熱量的催化劑，可以解決現有國六系統碳氫噴射在DOC中氧化反應不均勻，以及催化劑活性溫度難以達到的問題。

技術領域

本發明屬于柴油機后處理技術領域，尤其涉及一種面向國六柴油機的折疊式后處理空間布置裝置。

背景技術

隨著國六排放的提出，柴油機尾氣排放迎來了更高的排放要求。而廣泛采用滿足國六排放的后處理裝置由DOC‐DPF‐SCR‐ASC這四個部分組成(柴油氧化催化器‐柴油顆粒捕集器‐選擇催化還原器‐氨氧化催化器)，通過這四個裝置，可以將柴油機排放中的碳氫化合物、氮氧化合物、顆粒物、一氧化碳，以及SCR由于尿素噴射產生的氨氣等有害污染物除去，獲得潔凈的尾氣。

DOC，中文名柴油氧化催化器，通過涂覆貴金屬材料催化劑，降低碳氫化合物的化學反應活性能，能夠以較低的尾氣溫度下，將碳氫化合物氧化成二氧化碳和水。DPF，中文名柴油顆粒捕集器，內部由大量多孔介質組成。含有顆粒的尾氣流經多孔介質后，通過慣性、攔截、布朗等捕集機理將顆粒物攔截下來。SCR，中文名選擇催化還原器，通過入口噴射尿素水溶液熱解形成氨氣，在催化劑中與氮氧化物反應，將尾氣中氮氧化物除去。ASC，氨氧化催化器，主要用于柴油車，目的在于氧化車用尿素還原NOx過程中泄漏出來的氨氣，使其變為氮氣。這個四個裝置都是涂覆了催化劑，以降低化學反應勢，使其在較低的尾氣溫度條件下能夠反應，但是實際柴油機尾氣運行中，許多工況的排氣溫度，低于催化劑活性溫度，使得污染物轉化效率極差。

此外，DPF由于對顆粒物持續捕集作用，載體內堆積了大量碳顆粒，需要定期進行清除，而清除的有效方式是通過加熱尾氣至DPF入口處大于650℃，這個溫度只有在柴油機在不常用的較高轉速和負荷下才能勉強達到，而較高轉速和負荷下，碳顆粒在DPF內形成的大排氣背壓會對柴油機造成損壞，因此需要有一種低壓低負荷的情形下能夠將尾氣快速加熱的手段。綜上所述，需要一套系統，能夠便于熱管理，并且降低熱管理在管道中的熱損失，使得需要熱量的部分能夠獲得大量熱量，而過多熱量的部分能夠遷移一部分熱量。

目前常見采用的系統布置，大多是采用直線型布置，使得軸向很長，不利用柴油機上空間安排和后處理裝置布置。此外，國六柴油機大多采用添加碳氫的方式進行尾氣熱管理。而加入的碳氫一般在DOC前端吸熱蒸發，使得DOC前端溫度低反應效率差而后端溫度高反應效率好，軸向布置的話，后端難以與前端產生傳熱關系，導致DOC整體利用率并不是很好。因此新的結構需要考慮如何把后端產生的大量熱量分攤給前端一部分，使得DOC整體利用率提高，同時降低軸向上的溫度梯度。

針對現有的集成化箱體式后處理裝置，大多并沒有創新性地考慮到利用徑向導熱的方式，在催化載體之間增加傳熱渠道，只是單純的考慮利用尾氣氣流傳熱，本發明提供的面對國六柴油機折疊式后處理空間布置裝置，能夠在這一點上進行革命性的創新。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種面向國六柴油機的折疊式后處理空間布置裝置，該裝置通過空間折疊的方式，將DOC、DPF、SCR、ASC這四個裝置壓縮布置成一個箱體狀，減小空間長度上的占用率；同時該裝置能減少排氣中散熱損失，方便國六排放要求中的催化劑活性溫度管理；該裝置通過與流場垂直的徑向方向上，進行緊貼式熱傳導作用，把后端冗余熱量傳遞給需要熱量的相鄰催化劑前端。