一種scr系統(tǒng)及其混合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尾氣處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種SCR系統(tǒng)及其混合器。
【背景技術(shù)】
[0002]SCR(Selective Catalytic Reduct1n，選擇性催化還原法)技術(shù)是一種利用氨、氨水、尿素或烴類為還原劑，在氧濃度高出氮氧化物濃度兩個數(shù)量級以上的條件下，高選擇性地優(yōu)先把氮氧化物還原為氮氣的技術(shù)。通過SCR系統(tǒng)處理后，使柴油機尾氣滿足排放法規(guī)。催化的作用是降低反應的活化能，使其反應溫度降低至合適的溫度區(qū)間，從而使得氧化還原反應容易進行。
[0003]SCR系統(tǒng)根據(jù)功能主要分為控制單元、尿素劑量單元、尿素與尾氣的混合器和催化反應單元四部分。其中，尿素與尾氣的混合器用于混合尿素水溶液與柴油機尾氣，且在該混合器中，尿素水溶液與尾氣發(fā)生水解反應，生成催化反應單元中氮氧化物發(fā)生催化還原反應的還原劑氨氣。在催化反應單元中，氨氣在催化劑的作用下將氮氧化物還原為氮氣，從而使柴油機尾氣滿足排放法規(guī)。
[0004]目前，典型的尿素與尾氣的混合器主要有兩種。第一種為緊湊型混合器，該混合器中設(shè)有若干旋轉(zhuǎn)的流道，尿素水溶液和尾氣在該旋轉(zhuǎn)流道中混合，通過氣流的旋轉(zhuǎn)作用將尿素霧化分解。該混合器中，氣流壓力損失較大，導致尿素水溶液結(jié)晶風險較高。
[0005]第二種為折流板式混合器，該混合器中設(shè)有折流板，使得尾氣流經(jīng)折流板時改變方向，沖刷打在混合器壁面上的尿素溶液，加速尿素的分解。該混合器工作時，尿素水溶液直接噴射于混合器的底部壁面，尾氣從進氣口進入混合器，由CFD數(shù)值模擬混合器中的流場可得，混合器底部的氣流較弱。因此，該混合器中，尿素與尾氣混合均勻性較差，尿素結(jié)晶風險較高。當尿素結(jié)晶積累到一定程度時，不僅會降低催化還原反應的效率，同時還可能堵塞尿素流動的通道，造成設(shè)備故障。
[0006]鑒于上述尿素水溶液與尾氣混合器存在的缺陷，亟待提供一種可提高尿素水溶液與尾氣混合均勻性，降低尿素結(jié)晶風險的混合器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的為提供一種SCR系統(tǒng)及其混合器，該混合器桶體的內(nèi)部設(shè)有內(nèi)層管，且尾氣可分為兩路氣流進入內(nèi)層管內(nèi)腔，從而提高尿素水溶液和尾氣的混合均勻性，降低尿素結(jié)晶的風險。
[0008]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種SCR系統(tǒng)的混合器，包括桶體和設(shè)于所述桶體外壁的尿素噴嘴，所述桶體的內(nèi)腔設(shè)有內(nèi)層管，所述內(nèi)層管具有進氣口，所述尿素噴嘴用于將尿素水溶液噴入所述內(nèi)層管；所述內(nèi)層管的壁面設(shè)有通孔，以使部分尾氣通過所述通孔進入所述內(nèi)層管，另一部分尾氣通過所述進氣口進入所述內(nèi)層管，尿素水溶液與尾氣在所述內(nèi)層管內(nèi)混合并反應。
[0009]可選地，若干所述通孔設(shè)于所述內(nèi)層管遠離所述尿素噴嘴的部分側(cè)壁，所述部分側(cè)壁定義為進氣側(cè)壁，所述進氣側(cè)壁與所述桶體遠離所述尿素噴嘴的內(nèi)壁形成氣體通道，部分尾氣在所述氣體通道內(nèi)流動并通過所述通孔進入所述內(nèi)層管。
[0010]可選地，所述內(nèi)層管通過安裝部可拆卸地安裝于所述桶體，且所述氣體通道的徑向高度可調(diào)。
[0011]可選地，所述桶體的內(nèi)腔還包括外層管，所述外層管遠離所述尿素噴嘴的第一側(cè)壁抵靠并固定于所述桶體的內(nèi)壁，與所述第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁開設(shè)有與所述內(nèi)層管相配合的安裝孔，所述內(nèi)層管的外壁抵觸并固定于所述安裝孔孔壁，以使所述內(nèi)層管的一部分位于所述安裝孔內(nèi)，所述外層管為所述安裝部；
[0012]所述進氣側(cè)壁與所述第一側(cè)壁之間的空間為所述氣體通道。
[0013]可選地，所述內(nèi)層管還具有與所述進氣口相對的排氣口，所述桶體內(nèi)腔還設(shè)有擋流板，所述擋流板靠近所述排氣口設(shè)置，且位于所述進氣側(cè)壁和所述第一側(cè)壁之間，以封閉所述氣體通道的下游。
[0014]可選地，所述擋流板為開口朝向所述內(nèi)層管的弧形板，且沿尾氣流動的方向傾斜設(shè)置，其一端固定于所述內(nèi)層管的排氣口處，另一端抵觸并固定于所述第一側(cè)壁，以封閉所述氣體通道的末端。
[0015]可選地，所述內(nèi)層管的排氣口處設(shè)置氣流均布裝置，以使尿素水溶液與尾氣通過所述氣流均布裝置排出。
[0016]可選地，所述桶體的內(nèi)腔設(shè)有篩板，所述篩板均勻分布有若干小孔，且以其外周固定于所述內(nèi)層管排氣口處的管壁，所述篩板為所述氣流均布裝置；
[0017]所述擋流板的一端固定于所述氣流均布裝置底部，另一端抵靠并固定于所述第一側(cè)壁。
[0018]現(xiàn)有的混合器中，由于尾氣氣流壓力損失較大或者尿素水溶液直接噴射于桶體底部，使得尿素水溶液與尾氣混合均勻性較低，尿素結(jié)晶風險較高。本發(fā)明提供的混合器中，尿素水溶液噴射于內(nèi)層管內(nèi)腔，進入桶體內(nèi)腔中的尾氣分為兩路氣流，第一路氣流通過進氣口進入內(nèi)層管內(nèi)腔，尿素水溶液在第一路氣流的夾帶下向排氣口的方向運動；第二路氣流通過通孔進入內(nèi)層管內(nèi)腔，該兩路氣流在一定程度上呈相互逆流狀態(tài)，當兩路氣流相遇時，可提高氣流的擾動性和尿素水溶液與尾氣的混合均勻性，降低尿素結(jié)晶的風險。
[0019]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供一種SCR系統(tǒng)，包括相互連接的控制單元、尿素劑量單元、混合器及催化反應單元，其中，混合器為以上所述的混合器。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所提供混合器一種【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為圖1的右視圖；
[0022]圖3為圖1中內(nèi)層管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為圖1中篩板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖1-4 中:
[0025]氣體通道AB、徑向高度L ;
[0026]I桶體、2尿素噴嘴；
[0027]3內(nèi)層管、31進氣側(cè)壁、311通孔、4篩板、5擋流板；
[0028]6外層管、61第一側(cè)壁、62第二側(cè)壁。
【具體實施方式】
[0029]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的第一核心為提供一種SCR系統(tǒng)的混合器，該混合器桶體的內(nèi)部設(shè)有內(nèi)層管，且尾氣可分為兩路氣流進入內(nèi)層管內(nèi)腔，提高氣流的擾動與尿素水溶液和尾氣的混合均勻性，從而降低尿素結(jié)晶的風險。本發(fā)明的第二核心為提供一種包括該混合器的SCR系統(tǒng)。
[0030]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0031]本文中的始端、末端等用語是基于附圖所示的位置關(guān)系而確立的，始端指的是靠近尾氣進氣的方向，末端指的是遠離尾氣進氣的方向。根據(jù)附圖的不同，相應的位置關(guān)系也有可能隨之發(fā)生變化，因此，并不能將其理解為對保護范圍的絕對限定。
[0032]請參考附圖1和附圖2，其中，圖1為本發(fā)明所提供混合器一種【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)不意圖；圖2為圖1的右視圖。
[0033]在一種【具體實施方式】中，本發(fā)明提供一種SCR系統(tǒng)的混合器，包括桶體I和設(shè)于桶體I外壁的尿素噴嘴2，尿素噴嘴2用于將尿素水溶液噴入桶體I的內(nèi)腔；另外，桶體I的內(nèi)腔設(shè)有內(nèi)層管3，該內(nèi)層管3具有進氣口，部分尾氣通過該進氣口進入內(nèi)層管3，且內(nèi)層管3壁面設(shè)有通孔311，以使另一部分尾氣通過通孔311進入內(nèi)層管3，尿素噴嘴2將定量的尿素水溶液以霧狀形態(tài)噴入內(nèi)層管3，使得尿素水溶液與尾氣在內(nèi)層管3內(nèi)混合并發(fā)生水解反應，生成催化還原反應中所需要的還原劑NH3。
[0034]現(xiàn)有的混合器中，由于尾氣氣流壓力損失較大或者尿素水溶液直接噴射于桶體I底部，使得尿素水溶液與尾氣混合均勻性較低，造成尿素結(jié)晶風險較高。本實施方式中，尿素噴嘴2將尿素水溶液噴射于內(nèi)層管3內(nèi)腔，進入桶體I內(nèi)腔中的尾氣分為兩路氣流，第一路氣流通過進氣口進入內(nèi)層管3內(nèi)腔，尿素水溶液在第一路氣流的夾帶下向排氣口的方向運動；第二路氣流通過通孔31進入內(nèi)層管3內(nèi)腔，該兩路氣流在一定程度上呈相互逆流狀態(tài)，當兩路氣流相遇時，可提高氣流的擾動性和尿素水溶液與尾氣的混合均勻性，從而降低尿素結(jié)晶的風險。
[0035]請繼續(xù)參考附圖3，圖3為圖1中內(nèi)層管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]進一步地，如圖3所示，若干通孔311可設(shè)于內(nèi)層管3遠離尿素噴嘴2的部分側(cè)壁，該部分側(cè)壁定義為進氣側(cè)壁31，且可為均勻設(shè)于進氣側(cè)壁180°范圍內(nèi)的若干小圓孔。如圖1所示，該進氣側(cè)壁31與桶體I遠離尿素噴嘴2的內(nèi)壁形成氣體通道AB，部分尾氣在該氣體通道AB內(nèi)流動并通過通孔311進入內(nèi)層管3，且該氣體通道AB的末端封閉。
[0037]工作時，第二路氣流在氣體通道AB內(nèi)流動，當其從內(nèi)層管3底部的通孔311進入內(nèi)層管3時，相當于小孔射流，尾氣以一定的速度從小孔進入內(nèi)層管3，經(jīng)過很短的距離后，即變成完全的湍流，由于湍流的脈動，使得尾氣對尿素水溶液的擾動加強，提高二者混合的均勻性，從而提高尿素的轉(zhuǎn)化率，降低尿素結(jié)晶的風險。同時，呈湍流的尾氣氣流具有更大的能量，可將附著于內(nèi)層管3壁面的尿素液滴沖刷清理掉，從而進一步降低尿素結(jié)晶的風險。
[0038]對于設(shè)有通孔311的內(nèi)層管3，通過合理設(shè)計該內(nèi)層管3中小圓孔的孔徑及孔間距，使得內(nèi)層管3具有最佳的開孔率，可保證最佳的氣流擾動效果。
[0039]同時，如圖1所示，內(nèi)層管3通過安裝部可拆卸地安裝于桶體1，且該氣體通道AB的徑向高度L可調(diào)。通過合理設(shè)計安裝部的位置和大小來調(diào)節(jié)該徑向高度L，從而調(diào)節(jié)氣體通道AB的體積，保證尾氣的第二路氣流具有足夠且適合的流量，當然，該徑向高度L不宜過大也不宜過小。
[0040]當氣體通道AB的徑向高度L過大時，第一路氣流流量較小，使得尾氣對尿素水溶液的夾帶作用較弱，且二者向排氣口運動的速度較??；當該徑向高度L過小時，第二路氣流流量較小，使得氣流的反向擾動作用過小，不能有效清除附著于內(nèi)層管3內(nèi)壁的尿素水溶液，