[发明专利]一种柴油机尾气后处理用动态混合器及处理方法

说明书

一种柴油机尾气后处理用动态混合器，涉及尾气处理领域，包括外壳体，外壳体前端设有四个扰流块，外壳体中部设有一尿素喷嘴，扰流块内部设有加热组件，外壳体上设有水平扰流板与竖直扰流板，水平扰流板与竖直扰流板互相垂直设计，外壳体后端设有多个传感器，所述传感器连接有控制单元。本发明利用控制单元接受传感器反馈信号实时记录HCNO和NH3浓度分布情况及采集排气背压，实时调整扰流板角度和下端扰流块加热温度以增加混合的均匀性，形成闭环控制，以提高混合气均匀性，以提高氮氧化物转化率，提升尾气净化效果。

技术领域

本发明涉及尾气处理领域，具体地说是一种柴油机尾气后处理用动态混合器及处理方法。

背景技术

研究表明尾气后处理系统(例如选择性催化还原系统，SCR系统)管路中氨分布的均匀程度对系统的整体性能和耐久性能有重要的影响。32.5％的尿素水溶液以液滴的形式喷射，并在排气管道中雾化，与排气充分混合，随着液滴的雾化、扩散，较高的排气温度将使液滴水分蒸发，产生固体或熔化的尿素(一般尿素的熔点为132℃)。与此同时尿素被热分解为等物质的量的氨气(NH3)和异氰酸(HNCO)，气相时异氰酸非常稳定。尿素水溶液的蒸发、热解都是在SCR催化反应器前端完成。

尿素水溶液受热蒸发，析出尿素颗粒，为吸热反应：

(NH₂)₂CO.7H₂O(aq)→(NH₂)2CO(s)+7H₂O(g)

尿素受热分解生成等物质的量的氨气和异氰酸(HNCO)，为热解反应：

(NH₂)₂CO→NH₃+HNCO

如果氨分布不均匀会导致局部区域氨过多从而易造成氨泄漏，而在另一些氨稀薄区域造成氮氧化合物(NOx)转化效率过低。长时间氨的不均匀分布会导致催化剂老化不均匀，从而影响催化剂的整体性能。另外，尿素液滴的不均匀分布会造成局部管壁或混合结构温度过低，形成结晶，严重时会堵塞尾气管、导致发动机动力性能下降。

发明内容

本发明可提供一种柴油机尾气后处理用动态混合器及处理方法，以在这个过程中提高混合气均匀性，以提高氮氧化物转化率，提升尾气净化效果。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种柴油机尾气后处理用动态混合器，包括一外壳体，所述外壳体前端设有四个扰流块，其中外壳体中部设有一尿素喷嘴，位于外壳体下端的扰流块内部设有加热组件，所述加热组件通过电连接有控制单元，所述外壳体上设有可调节角度的水平扰流板与竖直扰流板，其中水平扰流板与竖直扰流板互相垂直设计，且水平扰流板与竖直扰流板均位于尿素喷嘴后端。

进一步的，所述扰流块的表面呈弧形，且四个所述扰流块的延伸曲面交点于尿素喷嘴正前25-35mm。

进一步的，所述加热组件为加热片、加热丝、加热管或加热棒中的一种。

进一步的，所述加热片为石墨烯发热片、复合纤维发热片、PI聚酰亚胺发热膜或碳纤维加热片中的一种。

进一步的，所述外壳体上转动连接有水平轴，所述水平轴上安装有水平扰流板，所述水平轴连接有水平电机；所述外壳体上转动连接有竖直轴，所述竖直轴上安装有竖直扰流板，所述竖直轴连接有竖直电机，其中水平电机与竖直电机均通过电线连接有控制单元。

进一步的，所述水平扰流板和/或竖直扰流板上设有若干通孔以增加气体的通过性。所述通孔优选添加在扰流板的凸面位置，凸面位置排气阻力大，且凸面侧排气流速高。凸面位置的通孔可以降低排气阻力，减小扰流板自身压力差。

进一步的，所述外壳体后端设有多个传感器，所述传感器处于水平扰流板和/或竖直扰流板后侧，所述传感器连接有控制单元。