一種用于柴油機(jī)scr系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，包括排氣管和法蘭座，所述排氣管依廢氣流通方向依次包括進(jìn)氣管、漸擴(kuò)管、橢圓管、漸縮管和出氣管；所述法蘭座以一定角度焊接在漸擴(kuò)管和橢圓管連接處，用于安裝尿素噴嘴噴入尿素液滴；所述橢圓管與進(jìn)氣管和排氣管中心偏離，并與漸擴(kuò)管和漸縮管配合，使呈一定角度噴入的尿素液滴和廢氣產(chǎn)生擾流并充分混合。本發(fā)明通過(guò)合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效避免排氣管道及尿素噴嘴底座內(nèi)的尿素結(jié)晶問(wèn)題，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于整車(chē)底盤(pán)布置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)排放技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管。
【背景技術(shù)】
[0002]以尿素水溶液作為還原劑的選擇性催化還原(SCR)技術(shù)已成為降低內(nèi)燃機(jī)氮氧化物(NOx)排放量最為有效的技術(shù)之一。目前，應(yīng)用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)降低廢氣中的氮氧化物排放已經(jīng)越來(lái)越廣泛。選擇性催化還原(SCR)技術(shù)原理為:尿素水溶液噴入管道內(nèi)，尿素水溶液受熱分解生成的氨氣與廢氣中的氮氧化物在SCR催化劑的作用下反應(yīng)生成氮?dú)夂退?。因此，氨氣在進(jìn)入SCR反應(yīng)器前必須與廢氣摻混均勻，否則將導(dǎo)致較高的氨泄漏率和較低的SCR轉(zhuǎn)化效率。
[0003]理想情況下，尿素水溶液在進(jìn)入催化器前可以完全分解。但在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)尿素噴嘴將尿素水溶液直接噴入排氣管道內(nèi)時(shí)，噴入管道中的尿素水溶液無(wú)法完全分解，未分解的尿素容易在排氣管內(nèi)、SCR反應(yīng)器載體上生成大量沉積物，這些沉積物可能覆蓋催化劑載體、堵塞排氣管道，降低SCR轉(zhuǎn)化效率，影響催化劑活性。
[0004]現(xiàn)階段技術(shù)方案為:如圖1所示，在排氣管1-4上以一定的角度焊接尿素噴嘴安裝底座1_2(固定尿素噴嘴用)，尿素噴嘴以一定的壓力將尿素水溶液從噴入口 1-3噴入排氣管使之與沿排氣管廢氣流通方向1-5流通的廢氣充分混合，在較大的噴射壓力下，噴入的尿素液滴很容易碰到排氣管內(nèi)壁，為了盡量避免尿素液滴碰壁，還會(huì)在尿素噴嘴下游尿素水溶液噴射方向安裝一個(gè)尿素混合器1-1。尿素水溶液噴入后在混合器1-1的作用下與廢氣進(jìn)行混合，但噴嘴噴入后貫穿距離較短，尿素液滴很容易著壁，雖然有混合器1-1，但仍會(huì)在排氣管內(nèi)壁以及混合器1-1上形成大量尿素結(jié)晶；而且尿素噴嘴安裝底座較長(zhǎng)，底座內(nèi)部溫度低，噴入的霧狀尿素溶液也易在廢氣流的作用下反卷至底座內(nèi)部并形成渦流，尿素液滴著壁，也易出現(xiàn)尿素結(jié)晶，堵塞噴嘴;對(duì)混合器的設(shè)計(jì)、加工要求很高，做的不好反而易在混合器葉片上出現(xiàn)結(jié)晶，同時(shí)也相應(yīng)的增加了成本。目前，如何解決尿素水溶液噴入后在排氣管內(nèi)生成沉積物的問(wèn)題是SCR技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為:一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，包括排氣管和法蘭座，其特征在于:所述排氣管依廢氣流通方向依次包括進(jìn)氣管、漸擴(kuò)管、橢圓管、漸縮管和出氣管;所述法蘭座沿廢氣流通方向傾斜焊接在漸擴(kuò)管和橢圓管連接處，用于安裝尿素噴嘴噴入尿素液滴;所述橢圓管與進(jìn)氣管和排氣管中心偏離，并與漸擴(kuò)管和漸縮管配合，使呈一定角度噴入的尿素液滴和廢氣產(chǎn)生擾流并充分混合。
[0007]進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣管與出氣管同軸、管徑相同。
[0008]進(jìn)一步地，所述橢圓管長(zhǎng)軸中心面與進(jìn)氣管對(duì)應(yīng)中心面重合，短軸中心面與進(jìn)氣管對(duì)應(yīng)中心面偏移，偏移距離10-20mm。
[0009]進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣管與橢圓管通過(guò)漸擴(kuò)管首尾相接。
[0010]進(jìn)一步地，所述橢圓管與出氣管通過(guò)漸縮管首尾相接。
[0011]進(jìn)一步地，所述漸縮管的長(zhǎng)度為進(jìn)氣管管徑的1.5-2倍。
[0012]進(jìn)一步地，所述法蘭座以30°角焊接在漸擴(kuò)管和橢圓管連接處。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備的有益效果包括:
1)尿素噴嘴安裝底座長(zhǎng)度大幅降低，只保留了安裝法蘭，使得尿素水溶液由尿素噴嘴直接噴入排氣管中與廢氣進(jìn)行混合，根除了尿素噴嘴底座內(nèi)的尿素結(jié)晶問(wèn)題；
2)增加尿素水溶液噴入后的貫穿距離以減少尿素液滴著壁量，有效避免了排氣管內(nèi)的尿素結(jié)晶問(wèn)題；
3)優(yōu)化設(shè)計(jì)后避免了混合器的使用；
4)進(jìn)氣管和橢圓管的偏心設(shè)計(jì)會(huì)在漸擴(kuò)管、橢圓管和漸縮管的作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾流，使廢氣和尿素液滴在擾流的作用下充分混合，大大促進(jìn)廢氣和尿素液滴的混合效果，并得到了臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;而且該結(jié)構(gòu)的管路排氣背壓小，不會(huì)產(chǎn)生很大的壓降，可在較小的壓力損失前提下提高NOx的轉(zhuǎn)化效率，并降低了尿素結(jié)晶沉積物的生成量和氨的泄漏。
[0014]5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與直管比體積增大不多，便于整車(chē)底盤(pán)布置，而且該技術(shù)方案集成了尿素噴嘴安裝法蘭，整車(chē)用戶(hù)直接安裝尿素噴嘴即可，解決了整車(chē)用戶(hù)在排氣管上自行焊接尿素噴嘴底座困難的問(wèn)題(自行焊接安裝角度及產(chǎn)品一致性很難保證)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的SCR排氣管結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的正視圖；
圖4為圖2的右視圖；
圖5為氣體混合示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖2-4所示的一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，包括排氣管和法蘭座2，所述排氣管依廢氣流通方向依次包括進(jìn)氣管1、漸擴(kuò)管3、橢圓管4、漸縮管5和出氣管6;所述法蘭座2以一定角度焊接在漸擴(kuò)管3和橢圓管4連接處，用于安裝尿素噴嘴噴入尿素液滴;所述橢圓管4與進(jìn)氣管I和排氣管6中心偏離，并與漸擴(kuò)管3和漸縮管5配合，使呈一定角度噴入的尿素液滴和廢氣產(chǎn)生擾流并充分混入口 ο
[0017]進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣管I與出氣管6同軸、管徑相同；所述橢圓管4長(zhǎng)軸中心面與進(jìn)氣管I對(duì)應(yīng)中心面重合，短軸中心面與進(jìn)氣管I對(duì)應(yīng)中心面偏移，偏移距離10-20mm;所述進(jìn)氣管I與橢圓管4通過(guò)漸擴(kuò)管3首尾相接;所述橢圓管4與出氣管6通過(guò)漸縮管5首尾相接;所述漸縮管5的長(zhǎng)度為進(jìn)氣管I管徑的1.5-2倍;所述法蘭座2以30°角焊接在漸擴(kuò)管3和橢圓管4連接處。
[0018]如圖5所示，本發(fā)明的新型防尿素結(jié)晶排氣管，尿素水溶液12通過(guò)尿素噴嘴以一定的壓力并與廢氣11呈30°角方向噴入排氣管，進(jìn)而得到充分混合均勻的混合氣體13。經(jīng)專(zhuān)用CFD軟件計(jì)算分析，該新型防尿素結(jié)晶排氣管可增強(qiáng)氣流擾動(dòng)，提高混合效率以及混合均勻性;并進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證，得到了理想的效果。本發(fā)明的新型防尿素結(jié)晶排氣管可使發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣11和尿素液滴通過(guò)其后得到充分混合，而且該結(jié)構(gòu)的管路排氣背壓小，達(dá)到既使得噴射的尿素水溶液12和廢氣11得以充分混合，又不會(huì)產(chǎn)生很大壓降的目的。因此，本發(fā)明在較小的壓力損失前提下提高NOx的轉(zhuǎn)化效率，并降低了尿素結(jié)晶沉積物的生成量和氨的泄漏。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，包括排氣管和法蘭座，其特征在于:所述排氣管依廢氣流通方向依次包括進(jìn)氣管、漸擴(kuò)管、橢圓管、漸縮管和出氣管;所述法蘭座沿廢氣流通方向傾斜焊接在漸擴(kuò)管和橢圓管連接處，用于安裝尿素噴嘴噴入尿素液滴;所述橢圓管與進(jìn)氣管和排氣管中心偏離，并與漸擴(kuò)管和漸縮管配合，使呈一定角度噴入的尿素液滴和廢氣產(chǎn)生擾流并充分混合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，其特征在于:所述進(jìn)氣管與出氣管同軸、管徑相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，其特征在于:所述橢圓管長(zhǎng)軸中心面與進(jìn)氣管對(duì)應(yīng)中心面重合，短軸中心面與進(jìn)氣管對(duì)應(yīng)中心面偏移，偏移距i^l0-20mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，其特征在于:所述進(jìn)氣管與橢圓管通過(guò)漸擴(kuò)管首尾相接。5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，其特征在于:所述橢圓管與出氣管通過(guò)漸縮管首尾相接。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，其特征在于:所述漸縮管的長(zhǎng)度為進(jìn)氣管管徑的1.5-2倍。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的新型防尿素結(jié)晶排氣管，其特征在于:所述法蘭座以30°角焊接在漸擴(kuò)管和橢圓管連接處。
【文檔編號(hào)】F01N3/20GK106014580SQ201610314171
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】劉耀軍, 芮慶西, 李艷玲
【申請(qǐng)人】中國(guó)第汽車(chē)股份有限公司, 中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司