[发明专利]一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置

说明书

技术领域

本发明设计一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置。

背景技术

柴油机以其燃油经济性、动力性、可靠性和CO₂排放少备受人们的亲睐，但柴油机存在一个很大的问题就是排放问题，它带来大量的NO_X和PM排放造成严重的环境污染。随着排放法规的日益严格，机内净化技术已无法满足排放要求，必须增设排气后处理系统。目前认为柴油机Urea-SCR技术路线是实现未来排放法规的最有前景的一项技术。车用柴油机运行工况多变，且SCR系统布置空间有限，目前车用SCR系统存在有低温转化效率低，排气系统尿素沉积等问题。而柴油机尾气中NO₂比重的提高可以满足SCR快速反应的条件从而有利于提高转化效率，特别是低温转化效率，还可以降低还原剂的泄漏。

发明内容

本发明专利为一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，其目的是利用预处理旁通装置有效提高NO₂的比重，使其NO/NO₂1，提高NO_X转化效率，特别是低温转化效率，还可以有效降低NH₃泄露。但当温度超过350℃时，快速SCR反应的速率与标准SCR反应相差无几。因此若SCR处的排气温度在350℃以上，排气中NO₂的比例对SCR反应速率影响甚微，考虑到节能环保的要求，本装置将针对排气温度350℃以下时提高NO₂的比重，同时对尿素喷射进行可视化研究，优化尿素喷嘴。

为实现以上目的，本发明专利采用的技术方案是：

一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，包括热风供给系统，配气系统，预处理旁通系统，尿素喷射系统和检测系统，所述热风供给系统和配气系统并联，然后与预处理旁通系统连接，所述预处理旁通系统、尿素喷射系统和检测系统依次连接；

根据本发明，所述的热风供给系统主要包括了液化天然气瓶、燃烧器、鼓风机和热风炉。液化天然气瓶与燃烧器连接，燃烧器置于热风炉内，热风炉外接鼓风机，热风炉为管路内提供炽热气体；所述液化天然气瓶与燃烧器之间设有减压阀；首先液化天然气瓶配备有气体阀来控制天然气通闭。接着将天然气瓶通过气管接入带有燃烧器的热风炉，使天然气能在其中燃烧。最后在热风炉的两侧分别安装鼓风机和气体管道，通过鼓风机将天然气燃烧后产生的炽热气体传输到气体管道从而为后续实验做准备。传输的气体参数分别由温度传感器，压力表以及流量计控制。该系统主要模拟了真实发动机的排气工况。

根据本发明，所述的配气系统主要包括NO瓶、NO₂瓶和配气装置。所述NO瓶、NO₂瓶均与配气装置连接，经配气装置处理气体与热风炉提供的炽热气体混合；所述NO瓶与配气装置之间设有流量计Ⅱ，所述NO₂瓶与配气装置之间设有流量计Ⅲ。

NO瓶和NO₂瓶都配备有可控制气体通闭的阀门，将两种气体的气管分别连接到各自的流量计Ⅱ、流量计Ⅲ上，通过其控制控制NO和NO₂流量大小，最后将两路气体一起连接进配气装置中进行配气。整个配气过程中利用控制单元控制阀门开度，并在系统管道末端安装阀门Ⅰ和单向阀以达到整个系统的开闭以及防止回流的目的。配气系统的作用是模拟出真实发动机的尾气条件。

根据本发明，所述的预处理旁通装置包括旁通阀Ⅰ、旁通阀Ⅱ、预氧化催化器、控制单元以及NO传感器Ⅰ、NO₂传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ。热风供给系统和配气系统的混合气体进入预处理旁通系统的主管路，主管路上依次设有流量计Ⅳ、旁通阀Ⅰ，流量计Ⅴ；所述预处理旁通系统还设有分支管路，所述分支管路的两端均与主管路相连通，分支管路的入口设于流量计Ⅳ和旁通阀Ⅰ之间，分支管路的出口设于流量计Ⅴ之后；分支管路上依次设有温度传感器Ⅱ、旁通阀Ⅱ、预氧化催化器；在分支管路后方的主管路上设有NO传感器Ⅰ和NO₂传感器Ⅰ；该系统中旁通阀门开关，温度传感器Ⅱ，NO传感器Ⅰ,NO₂传感器Ⅰ都与控制单元相连接，当排气温度350℃以下时利用控制单元接收NO传感器Ⅰ和NO₂传感器Ⅰ的信号，控制两路管道旁通阀Ⅰ、旁通阀Ⅱ的开度大小使SCR催化器入口处气体中NO/NO₂1，当排气温度超过350℃时关闭预氧化催化器前的旁通阀Ⅱ24开关。该旁通装置主要作用为控制反应气体中NO和NO₂的比例，使其符合SCR快速反应的条件。