用于船机排气后处理系统的混合器组件的制作方法

本实用新型涉及船用柴油机尾气处理技术领域，具体涉及一种用于船机排气后处理系统的混合器组件。

背景技术：

选择性催化还原技术(scr)是针对柴油机尾气排放中nox的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素溶液，把尾气中的nox还原成n2和h2o。具体地，柴油机的尾气从涡轮出来后进入排气混和管，在混和管上安装有尿素计量喷射装置，喷入尿素水溶液，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成nh3，在scr系统催化剂表面利用nh3还原nox，排出n2，多余的nh3也被氧化为n2。

目前，scr具有经济效益好，对柴油机改动小，nox转化率高，对硫不敏感及适用范围广等优点，其被认为是柴油机最可性的nox排放控制后处理技术，scr的关键影响因素除了催化剂之外就是nh3和尾气的混合均匀程度，因此scr系统的进气管路在整个管路系统中显的尤其重要。

然而，目前用于船机柴油机尾气后处理的排气混合结构存在结构设计不合理，反应剂与尾气混合的均匀性较差的问题。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供一种用于船机排气后处理系统的混合器组件，以解决现有技术中船机柴油机尾气后处理的排气混合结构设计不合理，反应剂与尾气混合均匀性较差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种用于船机排气后处理系统的混合器组件，其包括第一排气管、第二排气管、喷嘴、一级混合器和二级混合器；

所述第一排气管的前端侧壁上安装有喷嘴，且所述第一排气管的后端安装有第二排气管，尿素溶液由喷嘴雾化后喷入所述第一排气管中与尾气混合后进入所述第二排气管；

所述第二排气管中由前端至后端依次设置有一级混合器和二级混合器，所述一级混合器用于将第二排气管中的流体引导至第二排气管的内壁周围；所述二级混合器用于引导前移的流体发生旋转运动。

优选地，所述一级混合器包括一组第一翅片，所述第一翅片包括第一固定支架和第一导流叶片；所述第一固定支架沿所述第二排气管的径向设置，且所述第一固定支架的两端分别固定于所述第二排气管的内壁；两个所述第一导流叶片分别固定于第一固定支架的两侧并向所述第二排气管的内壁延伸，且所述第一导流叶片与所述第一固定支架之间形成夹角，两个所述第一导流叶片将第二排气管中的流体引导至第二排气管的内壁周围；

或，一级混合器包括多组第一翅片，每组所述第一翅片均包括第一固定支架和第一导流叶片，所述第一固定支架沿所述第二排气管的径向设置，且所述第一固定支架的两端分别固定于所述第二排气管的内壁，多个所述第一固定支架沿第二排气管的轴线交叉固定设置；每个所述第一固定支架的两端分别固定有两个向所述第二排气管的内壁延伸的第一导流叶片，且两个所述第一导流叶片分别位于所述第一固定支架的两侧并与所述第一固定支架之间形成夹角，多个所述第一导流叶片将第二排气管中的流体引导至第二排气管的内壁周围。

优选地，所述一级混合器包括四组第一翅片或六组第一翅片。

优选地，所述第一导流叶片设置有多个开孔；

或，所述第一导流叶片的外表面设置有引流槽。

优选地，所述第一导流叶片与第一固定支架的夹角为30°～60°，且所述第一导流叶片靠近第一固定支架的一端的长度大于所述第一导流叶片远离所述第一固定支架的一端的长度。

优选地，所述二级混合器包括多个第二导流叶片，多个所述第二导流叶片均固定于第二排气管的内壁并向所述第二排气管的轴线延伸，且多个所述第二导流叶片沿所述第二排气管的内壁的周向分布并与所述第二排气管的轴线呈夹角，所述第二导流叶片引导前移的流体发生旋转运动。

优选地，所述第二导流叶片与第二排气管的轴线的夹角为30°～60°。

优选地，所述二级混合器还包括多个第二固定支架，多个第二固定支架与多个第二导流叶片一一对应设置，且每个所述第二导流叶片均通过相对应的所述第二固定支架固定于所述第二排气管的内壁。

优选地，所述第二固定支架焊接于所述第二排气管的内壁。

优选地，所述第一级混合器和二级混合器之间设置有间距。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供的用于船机排气后处理系统的混合器组件，其包括第一排气管、第二排气管、喷嘴、一级混合器和二级混合器。首先，尾气经过第一排气管，同时，尿素溶液由喷嘴雾化后喷入第一排气管进行蒸发并与尾气初步混合；其次，通过一级混合器将第二排气管内的排气向第二排气管的周边分散，避免液滴之间的相互碰撞变大，初步改善尿素与尾气混合的均匀性并可降低结晶风险，同时，一部分液滴与第一导流翅片碰撞会破碎，这可加快尿素液滴的蒸发；其次，第二排气管内的排气在经过一级混合器与二级混合器之间的管路时可以充分混合、蒸发；再次，排气经过多个第二导流叶片形成强烈的旋流，剩下的部分液滴再次与第二叶片发生碰撞和破碎，这进一步促进尿素颗粒快速被蒸发、热解，从而避免生成大面积液膜和产生结晶的风险，进一步提高尿素与尾气混合的均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于船机排气后处理系统的混合器组件的第一排气管的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种用于船机排气后处理系统的混合器组件的第二排气管的结构示意图；

图3为图2的前视图；

图4为图2的后视图；

图5为本实用新型实施例提供的一种用于船机排气后处理系统的混合器组件的一级混合器和二级混合器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种用于船机排气后处理系统的混合器组件的一级混合器和二级混合器的另一种视角的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种用于船机排气后处理系统的混合器组件的一级混合器切面的流体的流动示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种用于船机排气后处理系统的混合器组件的二级混合器切面的流体的流动示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种用于船机排气后处理系统的混合器组件的第一排气管的后端的截面旋流示意图；

图中：1、第一排气管；2、第二排气管；3、喷嘴；4、一级混合器；41、第一翅片；401、第一固定支架；402、第一导流叶片；5、二级混合器；51、第二导流叶片，52、第二固定支架。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1至图6所示，本实施例提供一种用于船机排气后处理系统的混合器组件，其包括第一排气管1、第二排气管2、喷嘴3、一级混合器4和二级混合器5。

具体地，第一排气管1的前端侧壁上安装有喷嘴3，且第一排气管1的后端安装有第二排气管2，尿素溶液由喷嘴3雾化后喷入第一排气管1中与尾气混合后进入第二排气管2。需要说明的是，喷嘴3优选多孔气助喷嘴3，其可以将尿素溶液雾化。喷嘴3需要伸入第一排气管1中并将雾化的尿素溶液喷入第一排气管1的轴心处，从而方便尿素溶液和尾气的混合并向第二排气管2流动。

进一步具体地，第二排气管2中由前端至后端依次设置有一级混合器4和二级混合器5，一级混合器4用于将第二排气管2中的流体引导至第二排气管2的内壁周围；二级混合器5用于引导前移的流体发生旋转运动。

优选地，一级混合器4包括一组第一翅片41，第一翅片41包括第一固定支架401和第一导流叶片402；第一固定支架401沿第二排气管2的径向设置，且第一固定支架的两端分别固定于第二排气管2的内壁；两个第一导流叶片402分别固定于第一固定支架401的两侧并向第二排气管2的内壁延伸，且第一导流叶片402与第一固定支架401之间形成夹角，两个第一导流叶片402将第二排气管2中的流体引导至第二排气管2的内壁周围，这使得尿素与尾气在被第一导流叶片402引导至第二排气管2的内壁周围时初步混合均匀。

在另一个优选的实施例中，一级混合器4包括多组第一翅片41，每组第一翅片41均包括第一固定支架401和第一导流叶片402，第一固定支架401沿第二排气管2的径向设置，且第一固定支架的两端分别固定于第二排气管2的内壁，多个第一固定支架401沿第二排气管2的轴线交叉固定设置；每个第一固定支架401的两端分别固定有两个向第二排气管2的内壁延伸的第一导流叶片402，且两个第一导流叶片402分别位于第一固定支架401的两侧并与第一固定支架401之间形成夹角，多个第一导流叶片402将第二排气管2中的流体引导至第二排气管2的内壁周围，参考图7，这使得尿素与尾气在被第一导流叶片402引导至第二排气管2的内壁周围时初步混合均匀。

在本实施例中，一级混合器4包括四组第一翅片41或六组第一翅片41，这使得尾气与尿素能够更加充分混合，混合效果较好。

优选地，第一导流叶片402设置有多个开孔；或，第一导流叶片402的外表面设置有引流槽，这有助于尿素和尾气的进一步充分混合。

进一步优选地，第一导流叶片402与第一固定支架401的夹角为30°～60°，且第一导流叶片402靠近第一固定支架401的一端的长度大于第一导流叶片402远离第一固定支架401的一端的长度，这便于第二排气管2内流体的流动，也更加方便流体向第二排气管2的内壁周边流动。

参考图8和图9，二级混合器5包括多个第二导流叶片51，多个第二导流叶片51均固定于第二排气管2的内壁并向第二排气管2的轴线延伸，且多个第二导流叶片51沿第二排气管2的内壁的周向分布并与第二排气管2的轴线呈夹角，第二导流叶片51引导前移的流体发生旋转运动，尿素与尾气通过一级混合器4和二级混合器5的过程中，尿素发生热解、水解生产nh3，且尾气和nh3充分混合，混合尾气进入净化器中，nox与nh3发生反应，生成n2和h2o。排气经过多个第二导流叶片51形成强烈的旋流，剩下的部分液滴再次与第二叶片发生碰撞和破碎，这进一步促进尿素颗粒快速被蒸发、热解，从而避免生成大面积液膜和产生结晶的风险，进一步提高尿素与尾气混合的均匀性。

参考图6，第二导流叶片51与第二排气管2的轴线的夹角为30°～60°，这便于排气经过第二导流叶片51形成强烈的旋流。

需要说明的是，可以根据第二排气管2的内部布置空间调整一级混合器4、二级混合器5的特征参数，比如翅片角度、旋流叶片数目，二者之间的间距等。同时，一级混合器4和二级混合器5能够由板材冲压形成。

优选地，二级混合器5还包括多个第二固定支架52，多个第二固定支架52与多个第二导流叶片51一一对应设置，且每个第二导流叶片51均通过相对应的第二固定支架52固定于第二排气管2的内壁，第二固定支架52便于第二导流叶片51的固定。

进一步优选地，第二固定支架52焊接于第二排气管2的内壁，这使得第二固定支架52与第二排气管2的固定更加稳定。

在本实施例中，第一级混合器4和二级混合器5之间设置有间距，两者的布置间距需要根据整个布置以及流动情况取合理的值，这便于一级混合器4与二级混合器5对尿素和尾气的充分混合。

需要说明的是，cfd，英语全称(computationalfluiddynamics)，即计算流体动力学,是流体力学的一个分支，简称cfd。cfd是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。如图7至图9所示，经过cfd计算，结果显示二混合器截面及下游截面均有较强的旋流。经过一级混合器4、二级混合器5的旋流加强，二级混合器5的下游仍然具有很强的旋流效果。

需要强调的是，因为船机的排气管直径比较大，四周的氨气均匀性较差，需要通过二级混合器5来加强喷雾的蒸发热解，改善氨气的均匀性。

本实施例提供的用于船机排气后处理系统的混合器组件，首先，尾气经过第一排气管1，同时，尿素溶液由喷嘴3雾化后喷入第一排气管1进行蒸发并与尾气初步混合；其次，通过一级混合器4将第二排气管2内的排气向第二排气管2的周边分散，避免液滴之间的相互碰撞变大，初步改善尿素与尾气混合的均匀性并可降低结晶风险，同时，一部分液滴与第一导流翅片碰撞会破碎，这可加快尿素液滴的蒸发；其次，第二排气管2内的排气在经过一级混合器4与二级混合器5之间的管路时可以充分混合、蒸发；再次，排气经过多个第二导流叶片51形成强烈的旋流，剩下的部分液滴再次与第二叶片发生碰撞和破碎，这进一步促进尿素颗粒快速被蒸发、热解，从而避免生成大面积液膜和产生结晶的风险，进一步提高尿素与尾气混合的均匀性。经过一级混合器4、二级混合器5的混合大大地提高了混合效果，有效解决氨不均匀性问题，同时也有效地降低了尿素结晶的风险。

因此，本实施例提供的用于船机排气后处理系统的混合器组件，设计合理，结构紧凑，便于安装，有利于尿素溶液喷雾进行破碎、蒸发，提高了还原剂的催化剂载体入口端面的均匀性，并能保持较低的混合段背压。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。