[實用新型]一種雙流體SCR尿素噴嘴

有效

• 申請號: 201821646892.2
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號: CN208950679U
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 朱智富;陳鵬;趙英良;王勝;桂建華;高小青
• 申請（專利權）人: 山東康鈞環保科技有限公司
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;F01N3/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 劉瑩瑩

本實用新型公開了一種雙流體SCR尿素噴嘴，包括液路接頭和氣路接頭，所述液路接頭和氣路接頭都與輸送管連接，所述輸送管的末端通過噴頭連接座連接氣液混合管，所述氣液混合管與氣液噴射帽連接；所述輸送管包括內部的液路管和位于液路管外圍的氣路管，所述液路管的前端與所述液路接頭連接，后端與所述氣液混合管內部的液路管連通，所述氣路管的前端與所述氣路接頭連接，后端與所述氣液混合管的氣路管連通。液路在里、氣路在外，外層的氣體可以很好的起到隔熱作用，避免高溫的廢氣直接與尿素噴嘴內的液態尿素接觸，防止高溫下尿素溶液受熱發生理化反應，生成各種固態產物堵塞流道。

技術領域

本實用新型涉及大型柴油機排氣凈化處理技術領域，尤其涉及一種雙流體SCR尿素噴嘴。

背景技術

選擇性催化還原(SCR)可以在保證柴油機動力性和經濟性的同時，有效解決NO_X排放的問題，滿足環保法規的要求，該技術在車用柴油機國IV、國V階段得到了廣泛的應用。

SCR的基本原理是通過尿素噴射裝置往柴油機排氣管中噴射還原劑，還原劑在催化劑的作用下與NO_X發生反應，將NO_X排放控制在法規限值以內。整個系統由尿素噴射裝置、尿素混合及催化裝置組成，大致原理如圖1所示。

尿素噴射裝置根據發動機工況，時刻計算當前需要的尿素噴射量，實現噴射量的精確控制，并保證尿素噴出后獲得理想的噴霧特性；尿素在混合裝置的作用下與高溫廢氣快速混合，使尿素吸熱分解成NH₃(反應1)；最后NH₃在催化劑的作用下與NO_X發生反應，達到消除NO_X排放的目的(反應2、反應3)。

(NH₂)₂CO+H₂O→CO₂+2NH₃ 反應(1)

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O 反應(2)

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O 反應(3)

尿素噴射裝置由尿素泵、管路及尿素噴嘴組成，根據尿素霧化方式不同尿素噴射裝置分為氣助式噴射和非氣助式噴射兩種。非氣助式噴射利用尿素泵形成高壓尿素，通過控制噴嘴的開啟頻率和持續時間進行計量，高壓尿素穿過尿素噴嘴的小孔時實現液體噴射霧化；氣助式噴射利用計量泵進行尿素計量，在尿素噴嘴端利用高壓空氣將液態尿素打散，實現噴射霧化。與非氣助噴射相比，氣助式噴射尿素液滴霧化更好，有利于尿素與廢氣的混合和快速分解，對于防止SCR排氣管結晶，提升SCR系統綜合性能是有利的，因此氣助式噴射裝置成為國內尿素噴射裝置的主流產品。

隨著環保法規的推廣，非道路IV階段即將實施，SCR技術是滿足排放標準的最優方案。對于大功率非道路柴油機而言，由于其廢氣流量大、需求的尿素噴射量高，原車機SCR系統不能直接借用。較大的廢氣流量下，如排氣管或混合催化裝置流通面積小，會導致背壓升高，影響柴油機經濟性和動力性，因此尿素混合及催化裝置需從新設計；較高的尿素噴射量，需要匹配大流量的尿素泵，且實現大噴射量下尿素與廢氣的快速混合分解、防止尿素結晶、保證高效率催化，需要專門設計的尿素噴嘴。

目前的氣助式噴射尿素噴嘴主要存在以下弊端：

(1)尿素噴嘴自身結構限制，現有方案只能適用于7.0l/h左右的尿素噴射量，可以匹配400kW以下柴油機，對于大功率柴油機該噴嘴結構不適用；

(2)氣液在尿素噴嘴前端混合，噴孔上游，氣液流道外側與高溫廢氣直接接觸，高溫下流道內尿素溶液受熱發生復雜的物理化學反應，生成各種固態產物，且不斷在流道內壁附著，堵塞流道；