[发明专利]用于排气设施的混合器及SCR系统

说明书

技术领域

本发明涉及尾气处理领域，尤其涉及一种用于排气设施的混合器及SCR系统。

背景技术

选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction，SCR)技术是一种利用氨、氨水、尿素或烃类为还原剂，在氧浓度高出氮氧化物浓度两个数量级以上的条件下，高选择性地优先把氮氧化物还原为氮气的技术。通过SCR系统处理后，使柴油机尾气满足排放法规。催化的作用是降低分解反应的活化能，使其反应温度降低至合适的温度区间。

选择性催化还原转化器也被称为降氮氧化物(DeNO_x)催化转化器。在车用柴油机上最常用的催化剂和还原剂分别是V₂O₅/TiO₂基金属氧化物型催化剂和尿素水溶液。尿素溶液喷雾与排气的混合、喷雾的蒸发及分解是SCR系统工作的一个重要环节，对SCR系统中结晶、尿素利用率、NO_x转化效率都有着很大的影响。以尿素作为还原剂还原NO_x，尿素不仅以氨气的形式参加还原反应，而且它分解的副产物异氰酸(HNCO)也能还原NO_x，同时尿素分解过程中产生的水蒸气有助于抑制高温下NH₃被直接氧化为NO_x的几率。

SCR技术的基本原理是向排气中喷射燃油或者添加其他还原剂，选择合适的催化剂，促进还原剂与NO_x反应，同时抑制还原剂被排气中的氧气氧化。现有SCR技术按照还原剂的种类可以分为以尿素分解产生的NH₃作为还原剂的尿素SCR技术和以碳氢作为还原剂的碳氢SCR技术两类。目前碳氢SCR技术仍在进一步的研究当中，实际应用不多；而尿素SCR技术较为成熟，实际应用较多。

图1示出了现有的尿素SCR系统的结构示意图。如图1所示，现有的尿素SCR系统包括：空气压缩机1、空气罐2、尿素箱3、尿素泵4、控制单元5、DOC6、混合器7、氨氧化催化器8、尿素水溶液温度传感器9、液位传感器10、质量传感器11、排温传感器12、NO_x传感器13和NH₃传感器14。

混合器对于SCR系统性能有重要影响，混合器不仅可以促进尿素和排气混合，优化尿素分布，还能减少沉积物的生成和氨泄漏，此外设计混合器时还要考虑排气流经混合器使得压力损失和混合器的制造方便性，即混合器评价指标包括：还原剂分布均匀性、系统NO_x转化效率的提高、压力损失、机械耐久性和热应力分析、加工方便性与沉积物生产量。

实际应用中，在发动机实际运行中，排气温度、排气流速、喷嘴安装位置、喷束水溶液喷射速率、喷雾特性及管壁内壁面是否粗糙等多个因素均会影响到尿素的分解以及沉积物的生成。尿素水溶液以喷雾的形式喷射到混合腔内与排气混合。喷雾中的液滴受热蒸发分解，在此过程中一部分液滴主要与排气换热，直接吸收排气的热量完成蒸发分解，也有一部分液滴会碰到壁面上并与壁面换热，直接吸收壁面的热量。

根据SCR系统的结构不同，可将SCR系统分为集成式SCR系统和分体式SCR系统。集成式SCR系统指将混合器与载体部分封装在一个箱体中的封装形式；分体式SCR系统混合器安装在SCR箱前面的管路上，箱体中只有载体部分的封装形式。图1中示出的是分体式SCR系统的结构示意图。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的混合器中还原剂分布不均匀、容易结晶导致的选择性催化还原反应效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种用于排气设施的混合器，该用于排气设施的混合器包括：

气体旋流器和液体分散器；

所述气体旋流器的形状为壳体，所述气体旋流器包括进气口，所述气体旋流器在与进气方向垂直的方向设有相对的第一孔和第二孔；

所述液体分散器的一端穿过所述第二孔与所述气体旋流器垂直连接；

所述气体旋流器的第一孔用于导入由喷嘴喷出的还原剂；

所述液体分散器靠近所述气体旋流器的一端设有至少一个影响气体流向的叶片，所述叶片位于所述气体旋流器的内部；

所述液体分散器远离所述气体旋流器的一端设有多个通孔，所述通孔位于所述气体旋流器的外部，用于分散由气体旋流器导入的还原剂。

可选地，所述液体分散器的形状为圆柱形壳体；

相应地，所述气体旋流器包括第一区域和第二区域；

所述进气口位于所述第一区域的远离所述第二区域的一侧；