防止溶液结晶的方法、装置及溶液储存罐与流程

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及防止溶液结晶的方法、装置及溶液储存罐。

背景技术：

随着环保要求的日益提高，各国的环境保护部门提出进一步减少柴油机排放的氮氧化物污染物。目前处理柴油车尾气污染的主流方法是采用选择性催化还原技术(scr),scr系统安装在柴油汽车排气系统中，汽车尾气与scr系统喷射的车用尿素溶液发生催化还原反应，将柴油发动机排气中的nox催化还原成n2和o2。

车用尿素溶液是由32.5％的高纯度尿素颗粒和67.5％的纯水组成，车用尿素通常用1吨或数吨容量的不锈钢罐储存，当车用尿素溶液由于脱水或温度低于零下11度时会结晶。车用尿素结晶后使用非常不便，所以在车用尿素加注站，非常有必要对储存罐进行防结晶处理。

目前常用的车用尿素防结晶方法是加热控制法：设定一个温度下限和温度上限，当车用尿素温度低于温度下限时，加热器开足最大功率开始加热，当温度上升超过温度上限时，加热器停止工作。

但是，这种加热控制法具有如下缺点：

1、车用尿素的加热通常是在储存罐的外壁缠绕加热带的方式，而不是将加热棒直接放入车用尿素溶液中加热。这种加热方式会使尿素储存罐四壁快速发热，从而尿素结晶物会从罐壁脱落，悬浮在尿素溶液中，除非加热器使全部溶液温度升高至全部结晶物溶化，否则悬浮的结晶物可能会堵塞输液口或输液管道，引起故障。

2、即使上述方法能够使储存罐里的全部尿素溶液温度升高至全部结晶物融化，由于储存罐的储存容量都是以吨为单位，这样就需要很大功率的加热器，导致资源浪费，且无人值守，安全无法得到保障。

3、由于车用尿素溶液的热传递是需要一定时间的，同时车用尿素储存罐不便于安装搅拌装置，这些原因使得储存罐中靠近加热带的罐壁附近温度很高，越远离罐壁的部分温度越低，使得局部车用尿素温度过高将会改变车用尿素的品质。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种防止溶液结晶的方法、装置及溶液储存罐，能够在不破坏溶液品质的前提下，有效防止溶液结晶，且安全性高。

为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种防止溶液结晶的方法，包括：

实时监测溶液的环境温度和浓度；

在监测到所述环境温度低于第一预设值，且所述溶液的浓度低于第二预设值时，判定所述溶液中存在结晶；

采用超声波去除所述溶液中的结晶。

进一步地，所述防止溶液结晶的方法还包括：

在监测到所述环境温度高于所述第一预设值时，判定所述溶液不会结晶，记录所述溶液当前的浓度并作为所述第二预设值。

进一步地，所述采用超声波去除所述溶液中的结晶，具体包括：

根据根据溶液浓度的变化值的大小调节超声波的强度，以采用调节后的超声波去除所述溶液中的结晶。

优选地，所述溶液为车用尿素。

相应地，本发明实施例还提供了一种防止溶液结晶的装置，能够实现如上述防止溶液结晶的方法的所有流程，所述防止溶液结晶的装置包括浓度传感器、温度传感器、控制器和超声波模块；

所述温度传感器用于实时监测所述溶液的环境温度；

所述浓度传感器用于实时监测所述溶液的浓度；

所述控制器用于在监测到所述环境温度低于第一预设值，且所述溶液的浓度低于第二预设值时，判定所述溶液中存在结晶，启动所述超声波模块；

所述超声波模块用于产生超声波以去除所述溶液中的结晶。

进一步地，所述控制器还用于在监测到所述环境温度高于所述第一预设值时，判定所述溶液不会结晶，记录所述溶液当前的浓度并作为所述第二预设值。

进一步地，所述控制器还用于根据溶液浓度的变化值的大小对所述超声波模块产生的超声波的强度进行调节。

优选地，所述溶液为车用尿素。

相应地，本发明实施例还提供了一种溶液储存罐，包括储存罐本体以及设置在所述储存罐本体上的防止溶液结晶的装置；

所述储存罐本体为封闭结构，用于储存溶液；

所述防止溶液结晶的装置为上述防止溶液结晶的装置，在此不再详细赘述。

进一步地，所述防止溶液结晶的装置的浓度传感器和温度传感器设置在所述储存罐本体的内壁；

所述防止溶液结晶的装置的超声波模块包括至少一个超声波振子，所述至少一个超声波振子均匀分布在所述储存罐本体的外壁。

本发明提供的防止溶液结晶的方法、装置及溶液储存罐，能够实时监测溶液的环境温度和浓度，在溶液的环境温度低于第一预设值，且浓度低于第二预设值时，判定溶液中存在结晶，以通过超声波去除溶液中的结晶，不会影响溶液的品质，且无需使用加热器，安全性高；通过溶液的浓度来判断溶液结晶状况，判断更准确，具备更好的结晶去除效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的防止溶液结晶的方法的一个实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的防止溶液结晶的装置的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的溶液储存罐的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的防止溶液结晶的方法的一个实施例的流程示意图。

本发明实施例提供的一种防止溶液结晶的方法，包括以下步骤：

s1、实时监测溶液的环境温度和浓度；

s2、在监测到所述环境温度低于第一预设值，且所述溶液的浓度低于第二预设值时，判定所述溶液中存在结晶；

s3、采用超声波去除所述溶液中的结晶。

进一步地，所述防止溶液结晶的方法还包括：

在监测到所述环境温度高于所述第一预设值时，判定所述溶液不会结晶，记录所述溶液当前的浓度并作为所述第二预设值。

需要说明的是，在工作过程中，对溶液的环境温度和浓度进行实时监测，在环境温度高于第一预设值时，溶液不会结晶，此时只需记录溶液的浓度即可，无需开启超声波；在环境温度低于第一预设值时，溶液可能结晶，还需将监测到的溶液的浓度与事先记录的浓度，即第二预设值进行比较，若溶液的浓度变小，即溶液的浓度低于第二预设值，则说明溶液中存在结晶现象，此时开启超声波，以便通过超声波来去除溶液中的结晶。

其中，超声波去除溶液中的结晶的原理为：超声波振子在超声波电源模块的驱动下高频震荡，换能器将这种高频震荡转换成机械振动，溶液中的微气泡在超声波的作用下同样产生高频振动，当振动产生的声压或者声强达到一定程度的时候，微气泡就会迅速膨胀爆炸，从而将块状结晶的溶液“炸碎”，成为细小结晶物。细小结晶物一方面更容易溶解，另外一方面在超声波的作用下会继续分解成更加微小的结晶物，直至全部溶解为止。

进一步地，所述采用超声波去除所述溶液中的结晶，具体包括：

根据溶液浓度的变化值的大小调节超声波的强度，以采用调节后的超声波去除所述溶液中的结晶。

需要说明的是，在判定溶液中存在结晶时，监测到的溶液的浓度越小，则表明溶液中的结晶越严重，需要强度更大的超声波，因此根据浓度的大小来调节超声波的强度，从而能够快速消除溶液中的结晶。

优选地，所述溶液为车用尿素。

需要说明的是，本实施例能够应用于车用尿素的除结晶，同样也可以应用于其他溶液的除结晶。在应用于其他溶液时，还可通过对溶液电阻率、溶液电导率或溶液电阻的监测来判断溶液中的结晶情况。

下面以采用超声波去除车用尿素结晶为例对本发明实施例进行详细说明。

实时监测车用尿素的环境温度和浓度，当环境温度高于-11℃时，车用尿素不会结晶，此时只需记录车用尿素的浓度即可，无需启动超声波；当环境温度低于-11℃时，车用尿素可能结晶，通过检测车用尿素的浓度与事先存储的浓度作比较，当浓度变小，则车用尿素存在结晶现象，此时开启超声波去除车用尿素中的结晶。另外，测得的浓度越小表示结晶越严重，因此可以自动调节超声波的强度，达到快速消除结晶的目的。

需要说明的是，本实施列采用超声波去除结晶的方法不会影响车用尿素溶液的品质，而现有技术中的加热会造成车用尿素结晶物从储存罐壁脱落，悬浮于溶液中，可能会堵塞管道，而如果想完全融化结晶物，则必然需要加大加热的功率，这又会造成车用尿素溶液水分蒸发，从而影响车用尿素溶液的品质。

另外，本实施列根据车用尿素溶液的浓度来判断结晶状况，从而能完全去除结晶，而现有技术用温度传感器测得的温度来判断车用尿素溶液是否结晶或结晶是否融化不可取，因为储存罐通常容积有1-5立方米，仅凭一个或几个温度传感器并不能完全判定全部溶液的结晶情况。

综上所述，本发明提供的防止溶液结晶的方法，能够实时监测溶液的环境温度和浓度，在溶液的环境温度低于第一预设值，且浓度低于第二预设值时，判定溶液中存在结晶，以通过超声波去除溶液中的结晶，不会影响溶液的品质，且无需使用加热器，安全性高；通过溶液的浓度来判断溶液结晶状况，判断更准确，具备更好的结晶去除效果。

相应地，本发明实施例还提供的一种防止溶液结晶的装置，能够实现上述实施例中的防止溶液结晶的方法的全部流程。

参见图2，是本发明提供的防止溶液结晶的装置的一个实施例的结构示意图。

所述防止溶液结晶的装置包括浓度传感器1、温度传感器2、控制器5和超声波模块6；

所述温度传感器2用于实时监测所述溶液的环境温度；

所述浓度传感器1用于实时监测所述溶液的浓度；

所述控制器5用于在监测到所述环境温度低于第一预设值，且所述溶液的浓度低于第二预设值时，判定所述溶液中存在结晶，启动所述超声波模块6；

所述超声波模块6用于产生超声波以去除所述溶液中的结晶。

进一步地，所述控制器5还用于在监测到所述环境温度高于所述第一预设值时，判定所述溶液不会结晶，记录所述溶液当前的浓度并作为所述第二预设值。

进一步地，所述控制器5还用于根据溶液浓度的变化值的大小对所述超声波模块6产生的超声波的强度进行调节。

优选地，所述溶液为车用尿素。

本发明提供的防止溶液结晶的装置，能够实时监测溶液的环境温度和浓度，在溶液的环境温度低于第一预设值，且浓度低于第二预设值时，判定溶液中存在结晶，以通过超声波去除溶液中的结晶，不会影响溶液的品质，且无需使用加热器，安全性高；通过溶液的浓度来判断溶液结晶状况，判断更准确，具备更好的结晶去除效果。

相应地，本发明实施例还提供一种溶液储存罐，参见图3，所述溶液储存罐包括储存罐本体4以及设置在所述储存罐本体上的防止溶液结晶的装置；

所述储存罐本体4为封闭结构，用于储存溶液；

所述防止溶液结晶的装置为上述实施例中的防止溶液结晶的装置，在此不再详细赘述。

具体地，如图3所示，所述防止溶液结晶的装置的浓度传感器1和温度传感器2设置在所述储存罐本体4的内壁；

所述防止溶液结晶的装置的超声波模块6包括至少一个超声波振子3，所述至少一个超声波振子3均匀分布在所述储存罐本体4的外壁。

需要说明的是，本实施例的溶液储存罐优选储存车用尿素，储存罐本体4优选为不锈钢储存罐，一般为一个封闭的正方体、长方体或桶形容器。超声波振子3用螺丝固定在储存罐本体4的外壁上，根据储存罐本体4的外表面积，每平方米平均布置2个超声波振子3，使得超声波振子3均匀分布，也可以根据储存罐本体4的实际形状调整安装结构和安装密度。

本发明提供的溶液储存罐，能够实时监测溶液的环境温度和浓度，在溶液的环境温度低于第一预设值，且浓度低于第二预设值时，判定溶液中存在结晶，以通过超声波去除溶液中的结晶，不会影响溶液的品质，且无需使用加热器，安全性高；通过溶液的浓度来判断溶液结晶状况，判断更准确，具备更好的结晶去除效果。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。