[实用新型]一种用于柴油机尿素SCR系统的混合装置

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及柴油机排气后处理系统领域，更具体的说是涉及一种用于柴油机尿素SCR系统的混合装置。

背景技术

随着世界各国对柴油机排放的要求越来越严格，柴油机颗粒物(PM)及NO_X排放控制成为柴油机发展的关键技术。当前针对柴油机满足我国国IV排放法规要求的柴油机排气后处理技术存在两条不同的路线：一条是通过废气再循环(EGR)技术降低发动机缸内燃烧的NOx排放，然后用柴油机颗粒捕集器(DPF)控制PM；另一条是通过燃油高压喷射技术降低发动机缸内燃烧的PM排放，然后用选择催化还原技术(SCR)控制NOx。大量研究表明：国IV柴油机采用SCR技术比采用EGR加颗粒捕捉器技术油耗要低5％左右。SCR技术使得排气中的二氧化碳含量最小，应用SCR技术的国IV柴油机对环境的负面影响最小。选择SCR技术路线实现国IV时，具有可靠性高、稳定性好、燃油消耗量低、功率密度高、抗硫性好、换油周期长、散热要求低等优点，而且向更高等级升级时，SCR比EGR技术更容易。尿素SCR后处理技术在欧洲已经使用数年，是欧洲解决欧IV/V排放要求的主流技术路线；在美国为了满足更加严格的EPA2010，多数发动机制造商已经开始使用SCR后处理技术；在我国主要发动机企业已经完成了满足国IV排放法规的尿素SCR系统，并在北京、上海等地已经有越来越多的搭载SCR后处理系统满足国IV的公交车。虽然尿素SCR系统正在世界范围内被推广和应用，但仍有很多问题有待解决，例如：低温时如何提高NOx的转化效率，如何降低沉积物生成，混合不均匀等因素造成的转化效率低和氨泄漏等等。

大量研究表明混合器能够使尿素喷雾液滴更充分地与排气混合，提高混合均匀性，加快尿素液滴的蒸发，促进尿素的分解，形成均匀的氨分布，从而提高NOx的转化效率，减少低温下尿素沉积物的生成量，降低氨泄漏。混合器设计应该考虑尿素水溶液喷雾形态的特点，如果混合器设计能够根据喷雾形态的特点在喷雾效果最差的喷嘴出口区域和容易发生结晶的喷雾正对壁面处形成强烈扰流，那么混合器的混合效果将会更好。

发明内容

本实用新型的为一种用于柴油机尿素SCR系统的混合装置，其目的是：根据喷雾的特性，通过混合器合理组织排气管中气流运动，在喷嘴出口喷雾最差的地方和容易发生结晶的喷雾正对壁面处形成形成强烈的扰流，促进还原剂氨的混合效果、提高NOx的转化效率，并降低沉积物的生成量和氨泄漏。

为实现以上目的，本专利采用的技术方案是：

一种用于柴油机尿素SCR系统的混合装置，包括管体、混合器翼片装置和喷嘴，其特征在于所述的喷嘴设置在管体中心轴线上，所述的混合器翼片装置紧靠喷嘴并安装在喷嘴前端，所述的混合器翼片装置由一组翼片组成，所述的翼片主体为沿着气流方向扭转的扇形结构，其布置方向与喷雾轴线方向一致，所述的每个翼片中设有一组倾斜导流片。

本实用新型通过混合器翼片装置引导气流沿翼片方向向中心流动，并在扇形中心端(喷嘴喷雾出口处)形成强烈的扰流促进喷嘴出口处喷雾的雾化和混合，同时通过倾斜导流片引导气流对整束喷雾进行混合。因此，本实用新型不仅可以使得喷嘴喷射的尿素水溶液和尾气在进入SCR催化器之前得到充分的混合，减少尿素在壁面的结晶，同时结构紧凑，易于加工和安装，其效果经专用设计软件计算分析得到验证。

作为本实用新型的进一步改进，靠近排气管壁面的导流片方向朝向排气管壁方向，引导气流在管壁处形成强烈扰流促进管壁处尿素水溶液的混合，其余的导流片朝中心位置略倾斜，形式流体通道，同时引导气流对整束喷雾进行混合。

根据本实用新型，所述的管体一端通过连接法兰与排气管道相连，另一端和后端管道或催化器相连。因而，本实用新型可以通过可拆卸的方式与排气管道相连。

根据本实用新型，混合器设置在喷嘴前端，避免了在混合器上沉积、结晶，堵塞排气管道的问题。喷嘴位置设在扰流活跃区，可以让尿素水溶液和尾气充分的混合。

根据本实用新型，所述的流体通道根据喷嘴喷孔数量为3-8个，优选4-6个，且均匀设置。

本实用新型用于柴油机尿素SCR系统的混合装置，所述的管体采用304以上不锈钢材制作。

附图说明

图1为柴油机排气后处理SCR系统示意图。

图2为柴油机排气管路系统结构图。

图3为本实用新型混合器正视图。

图4为本实用新型混合器俯视图。

图5为本实用新型翼片装置的结构示意图。

图6本实用新型为喷孔喷雾形态图。