SCR系統及其催化反應單元技術方案

本實用新型專利技術公開了一種SCR系統及其催化反應單元，所述催化反應單元包括桶體，所述桶體內腔設有進氣混合腔和涂覆有催化劑的載體，尿素水溶液與尾氣在所述進氣混合腔內混合并反應，形成的混合物在所述載體上催化劑作用下發生催化還原反應；所述桶體的內腔還設有氣體均布裝置，以使所述混合物經所述氣體均布裝置流向所述載體。當尾氣與還原劑NH3通過該氣體均布裝置時，增加其分布均勻性，從而提高氮氧化物的轉化率。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及尾氣處理
，特別涉及一種SCR系統及其催化反應單元。
技術介紹
SCR(SelectiveCatalyticReduction，選擇性催化還原法)技術是一種利用NH3和NOx發生催化還原反應消除柴油機尾氣中氮氧化物(NOx)的技術。通過SCR系統處理后，使柴油機尾氣滿足國四及以上排放法規。SCR系統根據功能主要分為控制單元、尿素劑量單元和催化反應單元三部分。其中，催化反應單元主要包括SCR催化劑、載體及其封裝。工作時，定量的尿素水溶液以霧狀形態噴入排氣管中，尿素液滴在高溫尾氣作用下發生水解反應，生成所需要的還原劑NH3，NH3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。一種典型的催化反應單元如圖1所示，圖1為現有技術中SCR系統的催化反應單元部分剖視圖。該催化反應單元中，柴油機尾氣從進氣管1’進入，并經過導流部3’進入內層管4’，尿素水溶液通過噴嘴2’呈霧狀噴入內層管4’，尾氣與尿素在內層管4’內混合并發生水解反應，反應完成后，生成的混合物通過內層管4’側壁上的開孔進入外層管5’內，混合物繼續流動，從外層管5’側壁的小孔排出，進入桶體內殼體內，最終流動到載體6’，尾氣與NH3的混合氣體在載體6’上催化劑的作用下發生氧化還原反應，氮氧化物被還原為氮氣。上述尿素與尾氣混合過程中，由于該催化反應單元不設有氣體均布裝置，尾氣與NH3分布均勻性不高，影響氮氧化物的轉化率。因此，為了提高氮氧化物的轉化率，需要噴入更多的尿素水溶液。但是，噴入的尿素水溶液過多時，催化反應單元內容易形成尿素結晶，造成SCR系統的故障率提高。鑒于上述催化反應單元存在的缺陷，亟待提供一種可提高氣體分布均勻性的催化反應單元。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本技術的目的為提供一種SCR系統及其催化反應單元。該催化反應單元在載體的前端設置氣體均布裝置，當尾氣與還原劑NH3通過該氣體均布裝置時，增加其分布均勻性，從而提高氮氧化物的轉化率。為實現本技術的目的，本技術提供一種SCR系統的催化反應單元，包括桶體，所述桶體內腔設有進氣混合腔和涂覆有催化劑的載體，尿素水溶液與尾氣在所述進氣混合腔內混合并反應，形成的混合物在所述載體上催化劑作用下發生催化還原反應；所述桶體的內腔還設有氣體均布裝置，以使所述混合物經所述氣體均布裝置流向所述載體?？蛇x地，所述氣體均布裝置為設于所述載體入口側的篩板，所述篩板均勻分布有若干小孔?？蛇x地，所述進氣混合腔內設有外層管，且其側壁設有若干第一通孔，尿素水溶液與尾氣在所述外層管內混合，并從所述第一通孔排出；所述氣體均布裝置設于所述外層管和所述載體入口側之間?？蛇x地，還包括設于所述外層管內部且與所述外層管套接的內層管，尿素水溶液與尾氣先通入所述內層管，所述內層管側壁設有若干第二通孔，以連通所述內層管與所述外層管?？蛇x地，所述第一通孔設于所述外層管的一側，所述第二通孔設于所述內層管上遠離所述第一通孔的一側，以使氣體在所述內層管與所述外層管之間繞行。可選地，所述第二通孔靠近所述載體的入口側?？蛇x地，還包括位于所述外層管進氣端且管徑漸縮的導流部，以導流尾氣進入所述內層管；所述導流部的側壁還設有若干導流孔，以使部分尾氣通過所述導流孔進入所述外層管?？蛇x地，所述導流孔的設置位置靠近所述第二通孔?？蛇x地，所述外層管由所述進氣底碗封堵，所述進氣底碗底部與所述桶體的內殼體連接，以使所述外層管固定于所述桶體內殼體；所述內層管的底部伸入至所述進氣底碗內，其底部外周抵接所述進氣底碗的內壁，且所述內層管底部設有導流凹槽，以連通所述內層管與所述進氣底碗。為實現本技術的目的，本技術還提供一種SCR系統，包括相互連接的控制單元、尿素劑量單元及催化反應單元，其中，催化反應單元為以上所述的催化反應單元。現有的催化反應單元中，發生水解反應后產生的NH3與尾氣的混合氣體直接在載體上發生催化還原反應，使得尾氣與NH3分布不均勻，降低氮氧化物的轉化率，因此，為保證尾氣中氮氧化物的轉化率，所需要的尿素的劑量和載體的體積均較大。而本技術中，載體前端設置氣體均布裝置，使得尾氣與NH3的混合氣體在進入載體之前通過該氣體均布裝置，提高其分布均勻性，從而提高后續的催化還原反應的效率，在保證尾氣中氮氧化物轉化率的前提下，減少尿素的劑量和載體的體積，降低原材料成本。附圖說明圖1為現有技術中SCR系統的催化反應單元部分剖視圖；圖2為本技術所提供的SCR系統的催化反應單元結構示意圖；圖3為圖2的正面剖視圖；圖4為圖3中篩板的B-B向剖視圖；圖5為圖3中消音孔板的C-C向剖視圖。圖1中：1＇進氣管、2＇噴嘴、3＇導流部、4＇內層管、5＇外層管、6＇載體。圖2-5中：1進氣管、11噴嘴、12進氣偏錐；2導流部、3內層管、31第二通孔、32導流凹槽、4外層管、41第一通孔；5桶體、51桶體前端蓋、6進氣底碗、7載體、8篩板、9消音孔板、91消音棉。具體實施方式為了實現本技術的目的，本技術的第一核心為提供一種SCR系統的催化反應單元，該催化反應單元在載體的前端設置氣體均布裝置，當尾氣與還原劑NH3通過該氣體均布裝置時，增加其分布均勻性，從而提高氮氧化物的轉化率，減少尿素水溶液的劑量和載體的體積，同時避免尿素結晶，減小系統故障。本技術的另一核心為提供一種包括該催化反應單元的SCR系統。為了使本領域的技術人員更好地理解本技術的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本技術作進一步的詳細說明。請參考附圖2-3，圖2為本技術所提供的SCR系統的催化反應單元結構示意圖；圖3為圖2的正面剖視圖。在一種具體實施方式中，SCR系統的催化反應單元，包括桶體5，該桶體5內腔設有進氣混合腔和涂覆有催化劑的載體7，尿素水溶液與尾氣在進氣混合腔內混合并反應，形成的混合物在載體7上催化劑作用下發生催化還原反應；另外，桶體5的內腔還設有氣體均布裝置，以使混合物經氣體均布裝置流向載體7。需要說明的是，本文中，桶體前端蓋51與載體7之間的內腔為進氣混合腔，尾氣與尿素水溶液在該空間內混合，并發生一系列物理與化學變化，將尿素液滴轉化為催化還原反應的還原劑NH3。催化反應單元工作時，噴嘴11將定量的尿素水溶液以霧狀形態噴入桶體5內，同時，高溫柴油機尾氣通過進氣管1通入桶體5內，尿素液滴在高溫尾氣的作用下發生水解反應，生成所需要的還原劑NH3，如下式：NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2上述水解反應生成的NH3與尾氣的混合氣體流動至涂覆有催化劑的載體7，尾氣中的NO、NO2在載體7上發生催化還原反應，如下式：2NO+2NO2+4NH3→4N2+6H2O4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O將尾氣中的有害氣體還原本文檔來自技高網...

【技術保護點】
SCR系統的催化反應單元，包括桶體(5)，所述桶體(5)內腔設有進氣混合腔和涂覆有催化劑的載體(7)，尿素水溶液與尾氣在所述進氣混合腔內混合并反應，形成的混合物在所述載體(7)上的催化劑作用下發生催化還原反應；其特征在于，所述桶體(5)的內腔還設有氣體均布裝置，以使所述混合物經所述氣體均布裝置流向所述載體(7)。

【技術特征摘要】
1.SCR系統的催化反應單元，包括桶體(5)，所述桶體(5)內腔設有進氣混合腔和涂覆有催化劑的載體(7)，尿素水溶液與尾氣在所述進氣混合腔內混合并反應，形成的混合物在所述載體(7)上的催化劑作用下發生催化還原反應；其特征在于，所述桶體(5)的內腔還設有氣體均布裝置，以使所述混合物經所述氣體均布裝置流向所述載體(7)。
2.根據權利要求1所述的催化反應單元，其特征在于，所述氣體均布裝置為設于所述載體(7)入口側的篩板(8)，所述篩板(8)均勻分布有若干小孔。
3.根據權利要求1所述的催化反應單元，其特征在于，所述進氣混合腔內設有外層管(4)，且其側壁設有若干第一通孔(41)，尿素水溶液與尾氣在所述外層管(4)內混合，并從所述第一通孔(41)排出；
所述氣體均布裝置設于所述外層管(4)和所述載體(7)入口側之間。
4.根據權利要求3所述的催化反應單元，其特征在于，還包括設于所述外層管(4)內部且與所述外層管(4)套接的內層管(3)，尿素水溶液與尾氣先通入所述內層管(3)，所述內層管(3)側壁設有若干第二通孔(31)，以連通所述內層管(3)與所述外層管(4)。
5.根據權利要求4所述的催化反應單元，其特征在于，所述第一通孔(41)設于所述外層管(4)的一側，所述第二通...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張素英，解家報，李俊普，高偉，
申請(專利權)人：濰柴動力股份有限公司，
類型：新型
國別省市：山東;37