一种应用于车载scr的尾气加热尿素水解系统的制作方法
【专利摘要】本发明是一种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统，包含有反应器筒体，反应器筒体内设有尾气加热纹管，反应器筒体上方设置气液分离器，气液分离器连接稳压腔，稳压腔上端设产品气出口；该气液分离器内部设有交错倾斜挡板，该倾斜挡板设于气液分离器内壁上。在水解反应器内尿素溶液完成受热、加压、水解反应、气体产物析出、气液分离、稳流等一系列物理化学变化过程。本发明的有益效果是：本发明可以形成不用NOX传感器的闭环SCR控制系统，与常规反应器相比，省去了NOX传感器、尿素箱冷却系统、车载压缩空气源，节省了设备材料和成本。圆形尾气加热纹管采用波纹型换热管结构，不仅可以强化传热，而且提高传热效率。
【专利说明】—种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尿素水解系统，特别是涉及一种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统。
【背景技术】
[0002]车载SCR是指安装在汽车排气系统中，将发动机排放中的NOx催化还原成N2和O2的催化还原装置，选择尿素水溶液作为还原剂。尿素水溶液喷射到催化剂上游的排气管中，在废气温度和气流的作用下热解产生为CO2和氨气，氨气作为还原剂将NOx还原成无污染的氮气和水。尿素溶液生成NH3的成熟技术有热解和水解两种。现有的热解技术系统流程复杂，低温下生成沉积物和结晶，影响系统效率。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于将尿素水解系统应用于车载SCR上，这种尿素水解系统利用尾气余热加热尿素，无需NOx传感器就能形成闭环控制，可简化SCR系统流程，提高系统效率及降低系统使用成本。
[0004]本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现:一种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统，利用尾气加热尿素进行水解实现SCR系统的闭环控制。该系统包括反应器、尾气加热纹管、气液分离器、稳压腔、产品气输出管道、单向阀和相应的连接管路。尾气加热纹管设在反应器内，两端分别与尾气管及车载SCR催化器相连接，反应器上设有尿素溶液进口和尿素溶液出口，反应器上方设置气液分离器，气液分离器的内壁上设有交错倾斜挡板，倾斜挡板用于挡住溢出的气体产物在移出过程中携带的过量尿素雾滴。气液分离器与稳压腔相连接，稳压腔的上端设有产品气输出管道，产品气输出管道与单向阀相连接，单向阀下端与产品气出口管相连，产品气出口伸入尾气加热纹管的排放管道。反应器中安装有远传液位计和远传温度计，尾气加热纹管采用波纹型换热管结构，其截面为圆形，产品气出口使用单向阀进行控制。利用尾气加热尿素进行水解实现SCR系统的闭环控制。
[0005]本发明的工作步骤是:尿素溶液通过尿素溶液进口注入反应器内，尾气经过尾气加热纹管进入反应器，将热量传导给壳体内管道外的尿素溶液，在一定温度、压力范围内，经过一定反应时间(反应时间随尾气流速不同而不同，C = IZv，τ为反应时间;Ζ为尿素箱中的尾气管长度^为排气速度)，生成产品:氨气、二氧化碳和水蒸汽，反应的公式为CO (NH2) 2+Η20 — 2NH3+ C02。
[0006]反应器加热蒸汽压力在0.8MPa?1.8MPa之间，反应器运行压力0.4MPa?
0.8MPa，运行温度 100°C?230°C。
[0007]本发明的有益效果是:本发明可以形成不用NOx传感器的闭环SCR控制系统，与常规反应器相比，省去了 NOx传感器、尿素箱冷却系统、车载压缩空气源，节省了设备材料和成本。圆形尾气加热纹管采用波纹型换热管结构，不仅可以强化传热，而且提高传热效率。
[0008]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明实施例的装置结构透视示意图。
[0009]图2为图1侧视透视结构示意图。
[0010]图中:1、尿素溶液出口，2、反应器，3、尾气加热纹管，4、产品气出口 4，5、远传液位计，6、尿素溶液进口，7、气液分离器，8、稳压腔，9，单向阀，10、远传温度计。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图及实施例，对本发明进作进一步说明。
[0012]图1、图2所示为一种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统，利用尾气加热尿素进行水解实现SCR系统的闭环控制。该系统包括反应器2、尾气加热纹管3、气液分离器7、稳压腔8、产品气出口 4、单向阀9和相应的连接管路。尾气加热纹管3设在反应器2内，两端分别与尾气管及车载SCR催化器相连接，反应器上设有尿素溶液进口 6和尿素溶液出口 1，反应器上方设置气液分离器7，气液分离器的内壁上设有交错倾斜挡板，倾斜挡板用于挡住溢出的气体产物在移出过程中携带的过量尿素雾滴。气液分离器与稳压腔8相连接，稳压腔的上端设有产品气输出管道，产品气输出管道与单向阀9相连接，单向阀下端与产品气出口 4相连，产品气出口伸入尾气加热纹管的排放管道。反应器中安装有远传液位计和远传温度计，尾气加热纹管采用波纹型换热管结构，其截面为圆形，产品气出口使用单向阀进行控制。
[0013]具体工作过程为:具有一定浓度的尿素溶液通过尿素溶液进口 6进入尿素水解反应器2的反应区域。尿素溶液在此区域被来自尾气加热纹管3的热量进一步加热到水解反应温度，尿素溶液水解成气体溢出液相，水解反应后从尿素溶液中溢出的气体经过气液分离器7上升进入到稳压腔8，在气液分离器7中设置倾斜挡板，气体中的微小液滴在此处不断积聚，在表面形成稳定的液膜，依靠表面张力不断吸收气体中的液滴，液膜达到一定厚度依靠重力通过气体分离器7的壁面流入到反应器2的液相尿素溶液中继续进行水解反应，气体通过气液分离器7后进入稳压腔8，在此气体充分均匀分布，形成稳定的气源，通过稳压腔8上部的气体出口，沿管道顺着产品气出口 4排出。
[0014]与现有车载SCR系统方案比较:
I)现有SCR系统将尿素直接喷射到尾管中进行热解，而本发明采用尿素水解技术，生成氨气后，再排入到尾气中进行反应。
[0015]2)本发明采用尾气余热加热尿素进行水解，形成系统的闭环控制，无需复杂的控制回路、喷嘴及昂贵的传感器设备，可降低系统使用成本。
[0016]3)本发明需要配合催化器使用(该反应器通过筒体后端法兰与催化器连接，充分混合后的氨气与尾气混合气进入催化器，在催化剂的作用下，将NOx还原为N2)。
[0017]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统，其特征在于，该系统利用尾气加热尿素进行水解实现SCR系统的闭环控制，该系统包括反应器(2)、尾气加热纹管(3)、气液分离器(7)、稳压腔(8)、产品气出口(4)、单向阀(9)和相应的连接管路，尾气加热纹管(3)设在反应器(2)内，反应器(2)上设有尿素溶液进口(6)和尿素溶液出口(1)，反应器(2)上方设置气液分离器(7)，气液分离器(7)与稳压腔(8)相连接，气液分离器(7)的内壁上设有交错倾斜挡板，稳压腔(8)的上端设有产品气输出管道，产品气输出管道与单向阀(9)相连接，单向阀下端与产品气出口(4)相连，产品气出口(4)伸入尾气加热纹管(3)的排放管道，以达成氨气与尾气的均匀混合；尾气加热纹管(3)的一端与汽车尾气管连接，可以直接置于尾气管的任何位置；尾气加热纹管(3)的另一端与SCR催化器连接，可以直接置于SCR催化器前端配合使用；本系统的工作步骤是:尿素溶液通过尿素溶液进口注入反应器(2)内，尾气经过尾气加热纹管(3)进入反应器(2)，反应器(2)加热蒸汽压力在0.SMPa?L8MPa之间，反应器(2)运行压力0.4MPa?0.8MPa，运行温度100°C?230°C，将热量传导给反应器(2)内，尾气加热纹管(3)管道外的尿素溶液，经过一定反应时间，反应时间随尾气流速不同而不同，I: 二 i/v，τ为反应时间;Ζ为尿素箱中的尾气管长度^为排气速度，生成氨气、二氧化碳和水蒸汽， CO (NH2) 2+Η20 — 2NH3+ CO2。
2.根据权利要求1所述的一种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统，其特征在于，所述的反应器(2)中安装有远传液位计(5)和远传温度计(10)。
3.根据权利要求1所述的一种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统，其特征在于，所述的尾气加热纹管(3)采用波纹型换热管结构，其截面为圆形。
4.根据权利要求1所述的一种应用于车载SCR的尾气加热尿素水解系统，其特征在于，所述的产品气出口(4)使用单向阀(9)进行控制。
【文档编号】F01N3/28GK104153853SQ201410337973
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】郭秀丽, 亓占丰 申请人:大连大学