[实用新型]一种紧凑异形选择性催化还原反应器

说明书

本实用新型公开了一种紧凑异形选择性催化还原反应器，包括依次连接的集气箱、混合箱和反应箱，所述集气箱内设有还原剂喷头，所述混合箱的宽度从与集气箱连接的一端到与反应箱连接的一端逐渐增大，且混合箱的顶板包括矩形的第一中顶板和设置于第一中顶板两侧且向下倾斜的第一侧顶板，反应箱的顶板包括矩形的第二中顶板和设置于第二中顶板两侧且向下倾斜的第二侧顶板，所述混合箱内设有消音结构，所述反应箱内设有负载有催化剂的催化剂载体。本实用新型所述的紧凑异形选择性催化还原反应器空间紧凑、流动阻力小、流场混合均匀、无死区，能够安装于内燃动车组动力车和内燃机车车体内，满足在运用工况下废气排量催化脱硝和降噪对流场和空间的要求。

技术领域

本实用新型涉及机车柴油机尾气后处理技术领域，具体涉及一种紧凑异形选择性催化还原反应器。

背景技术

选择性催化还原(SCR)尾气后处理系统是以氨气作为还原剂，在催化剂的作用下将柴油机的尾气中有害的NO_X转化为无害的氮气(N₂)和水蒸气。反应器是选择性催化还原(SCR)尾气后处理系统的关键设备，作用是为NO_X催化还原反应提供场所。

未来满足环保法规要求的内燃动车组及内燃机车要求SCR尾气后处理系统装于车体内。内燃动车组及内燃机车车体内提供给SCR反应器的空间狭小，特别是内燃动车组车体内空间尺寸更小，在长度、宽度和高度方向限制尺寸极为严格，由于车顶空间形状为圆弧形，高度方向尺寸随圆弧弧度变化而变化，如图1和图2所示，车体的内部空间主要包括柴油机空间1和SCR后处理空间2。

内燃动车组及内燃机车要求SCR尾气后处理系统的反应器在限定的紧凑异形空间内脱硝性能满足NO_X≤1.6g/kWh(高于目前国际最高的EPA Tier4排放法规要求)要求；流动阻力≤5kPa以满足柴油机燃油经济性要求；降噪消声20dB(A) 以降低机车噪音向四周辐射。

内燃动车组及内燃机车以柴油机为动力，柴油机排气噪声的主要成分包括基频排气噪声、涡流噪声、气柱共振噪声等，其频谱噪声覆盖低频至高频，在降噪处理上需要空间及流动阻力以消减不同频率的噪声。

满足脱硝性能及阻力要求，需要反应器提供匹配脱硝性能的催化剂空间，同时催化剂前的废气与还原剂氨气混合均匀度≥90％；反应器降噪消声20dB(A) 要求空腔空间及流动阻力。在有限异形扁平空间内实现喷射混合均匀、降噪消声和流动阻力小，在技术实现需要气体流动动力学仿真、尿素蒸发、分解、混合过程模拟仿真、多孔介质模拟仿真、噪声仿真等多项仿真技术，并与实践相结合，本实用新型是在上述多项专业技术综合攻关基础上与实践结合的技术实用新型。

现有汽车领域SCR尾气后处理系统技术，反应器的混合区和反应区大多为规则圆柱形状。现有汽车领域SCR尾气后处理系统反应器形状为圆柱形规则形状，一般排气后处理系统阻力大于10kPa；该技术直接用在功率大的内燃动车组及内燃机车上，存在阻力大，又尺寸超出允用空间限制。现有船机领域的SCR 尾气后处理系统技术，反应器主体多为规则方形。例如MAN DieselTurbo公司的标准SCR系统，相对于功率相同规格，内燃动车组给定的SCR尾气后处理系统的反应器限界尺寸是相同功率的MAN公司SCR反应器空间0.69倍，流动阻力是0.625倍。可见现有SCR尾气后处理系统的反应器无法装于内燃动车组内，远远无法达到内燃动车组及内燃机车的处理指标要求。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题的提出，而研究设计一种紧凑异形选择性催化还原反应器。本实用新型采用的技术手段如下：