一种用于提高scr系统转化效率的试验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，包括热风供给系统，配气系统，预处理旁通系统，尿素喷射系统和检测系统，其特征在于所述热风供给系统和配气系统模拟真实发动机的排气条件，所述预处理旁通系统能在350℃以下时有效提高NO2比重，所述尿素喷射系统喷射定量尿素溶液，并采用可视化装置，所述检测系统检测采样点处目标气体浓度。本实用新型结构简单，造价低廉且易于安装，利用预处理旁通装置实现排气温度350℃以下时排气中NO/NO2≈1，提高NOX的转化效率，特别是低温转化效率，降低NH3的泄漏，同时对尿素喷射进行可视化研究，优化尿素喷嘴。
【专利说明】
一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置
技术领域
[0001 ]本实用新型设计一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置。
【背景技术】
[0002]柴油机以其燃油经济性、动力性、可靠性和0)2排放少备受人们的亲睐，但柴油机存在一个很大的问题就是排放问题，它带来大量的NOx和PM排放造成严重的环境污染。随着排放法规的日益严格，机内净化技术已无法满足排放要求，必须增设排气后处理系统。目前认为柴油机Urea-SCR技术路线是实现未来排放法规的最有前景的一项技术。车用柴油机运行工况多变，且SCR系统布置空间有限，目前车用SCR系统存在有低温转化效率低，排气系统尿素沉积等问题。而柴油机尾气中NO2比重的提高可以满足SCR快速反应的条件从而有利于提高转化效率，特别是低温转化效率，还可以降低还原剂的泄漏。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型专利为一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，其目的是利用预处理旁通装置有效提高勵2的比重，使其N0/N021，提高NOx转化效率，特别是低温转化效率，还可以有效降低NH3泄露。但当温度超过350°C时，快速SCR反应的速率与标准SCR反应相差无几。因此若SCR处的排气温度在350°C以上，排气中NO2的比例对SCR反应速率影响甚微，考虑到节能环保的要求，本装置将针对排气温度350°C以下时提高NO2的比重，同时对尿素喷射进行可视化研究，优化尿素喷嘴。
[0004]为实现以上目的，本实用新型专利采用的技术方案是:
[0005]—种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，包括热风供给系统，配气系统，预处理旁通系统，尿素喷射系统和检测系统，所述热风供给系统和配气系统并联，然后与预处理旁通系统连接，所述预处理旁通系统、尿素喷射系统和检测系统依次连接；
[0006]根据本实用新型，所述的热风供给系统主要包括了液化天然气瓶、燃烧器、鼓风机和热风炉。液化天然气瓶与燃烧器连接，燃烧器置于热风炉内，热风炉外接鼓风机，热风炉为管路内提供炽热气体;所述液化天然气瓶与燃烧器之间设有减压阀；首先液化天然气瓶配备有气体阀来控制天然气通闭。接着将天然气瓶通过气管接入带有燃烧器的热风炉，使天然气能在其中燃烧。最后在热风炉的两侧分别安装鼓风机和气体管道，通过鼓风机将天然气燃烧后产生的炽热气体传输到气体管道从而为后续实验做准备。传输的气体参数分别由温度传感器，压力表以及流量计控制。该系统主要模拟了真实发动机的排气工况。
[0007]根据本实用新型，所述的配气系统主要包括NO瓶、NO2瓶和配气装置。所述NO瓶、NO2瓶均与配气装置连接，经配气装置处理气体与热风炉提供的炽热气体混合;所述NO瓶与配气装置之间设有流量计Π，所述NO2瓶与配气装置之间设有流量计m。
[0008]NO瓶和NO2瓶都配备有可控制气体通闭的阀门，将两种气体的气管分别连接到各自的流量计Π、流量计m上，通过其控制控制NO和NO2流量大小，最后将两路气体一起连接进配气装置中进行配气。整个配气过程中利用控制单元控制阀门开度，并在系统管道末端安装阀门I和单向阀以达到整个系统的开闭以及防止回流的目的。配气系统的作用是模拟出真实发动机的尾气条件。
[0009]根据本实用新型，所述的预处理旁通装置包括旁通阀1、旁通阀Π、预氧化催化器、控制单元以及NO传感器1、NO2传感器I和温度传感器Π ο热风供给系统和配气系统的混合气体进入预处理旁通系统的主管路，主管路上依次设有流量计IV、旁通阀I，流量计V ;所述预处理旁通系统还设有分支管路，所述分支管路的两端均与主管路相连通，分支管路的入口设于流量计IV和旁通阀I之间，分支管路的出口设于流量计V之后;分支管路上依次设有温度传感器Π、旁通阀Π、预氧化催化器;在分支管路后方的主管路上设有NO传感器I和NO2传感器I;该系统中旁通阀门开关，温度传感器Π，Ν0传感器I ,NO2传感器I都与控制单元相连接，当排气温度350°C以下时利用控制单元接收NO传感器I和NO2传感器I的信号，控制两路管道旁通阀1、旁通阀Π的开度大小使SCR催化器入口处气体中MVNO2I，当排气温度超过350°C时关闭预氧化催化器前的旁通阀Π 24开关。该旁通装置主要作用为控制反应气体中NO和从)2的比例，使其符合SCR快速反应的条件。
[0010]根据本实用新型，所述的尿素喷射系统主要包括尿素罐、尿素栗、喷嘴和可视化石英管。通过预处理旁通装置处理后的气体通过气体管道接入可视化的石英管。预处理旁通系统的主管路与可视化石英管连接，所述可视化石英管内安装有喷嘴，喷嘴外接尿素栗的出口，所述尿素栗的进口与尿素罐连接;尿素水溶液经尿素罐，尿素栗通过喷嘴喷入石英管中与气体混合。该系统选用可视化装置便于观察尿素雾化效果，以此优化尿素喷嘴，减少避免结晶的生成，达到提高NOx转化效率的目的。
[0011]根据本实用新型，所述的检测系统包括NH3传感器1、ΝΗ3传感器Π、Ν0传感器Π和NO2传感器IKSCR催化器以及气体回收罐。可视化石英管与SCR催化器连接，SCR催化器后接有气体回收罐;可视化石英管与SCR催化器之间设有NH3传感器I，所述SCR催化器与气体回收罐之间设有NH3传感器Π，N0传感器Π，N02传感器Π ；
[0012]模拟的尾气与尿素溶液混合后通入气体发生反应的主要场所一SCR催化器，在催化器前端安装的NH3传感器I，和催化器后端安装的NH3传感器Π、N0传感器Π、N02传感器Π检测出NOx转化效率以及参与反应的NH3量。在该系统的最后安装尾气回收罐将反应后的产物回收，避免污染大气。
[0013]所述阀门I，流量计IV，温度传感器Π，旁通阀I，旁通阀Π，N0传感器Ι，Ν02传感器I，NH3传感器I，NH3传感器Π，NO传感器Π，N02传感器Π均与控制系统电性连接。
[0014]所述热风炉后方管路上设有温度传感器，流量计I，压力表。
[0015]根据本实用新型，所述的传感器采集的数据传递给控制单元，利用控制单元对传感器采集的数据进行分析，计算SCR系统的转化效率，流量计、压力表和温度计可以测量管路中气体的流量、压力和温度，获得气体的特性参数，便于控制，这样试验可以在不同流量、不同压力和不同温度下测量NOx的转化效率。
[0016]考虑到尿素水溶液的腐蚀性，高温时容易侵蚀低碳钢部件，本实用新型采用304以上不锈钢制作。
[0017]本实用新型的有益效果:
[0018]—种用于提高SCR系统转化效率的试验装置结构简单、造价低廉且易于安装，可以测量不同废气流量、压力和温度下的NOx转化效率，具有测量范围广泛的特点。
[0019]【附图说明】:
[0020]图1为本实用新型SCR系统试验装置示意图；
[0021]附图标记说明:
[0022]1.热风供给系统，2.配气系统，3.预处理旁通系统，4.尿素喷射系统，5.检测系统，6.液化天然气瓶，7.减压阀，8.鼓风机，9.热风炉，10.燃烧器，11.温度传感器I，12.流量计I，13.压力表，14.NO瓶，15.流量计Π，16.NO2瓶，17.流量计ΙΠ ,18.配气装置，19.阀门I，20.单向阀，21.流量计IV，22.温度传感器Π，23.旁通阀I，24.旁通阀Π，25.流量计V，26.预氧化催化器，27.控制单元，28.NO传感器I，29.NO2传感器I，30.尿素罐，31.尿素栗，32.喷嘴，33.可视化石英管，34.NH3传感器I，35.SCR催化器，36.NH3传感器Π，37.NO传感器Π ,38.NO2传感器Π，39.气体回收罐。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
[0024]—种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，包括热风供给系统、配气系统、预氧化旁通装置、尿素喷射系统和检测系统，所述五大系统依次连接。其工作原理如下:
[0025]运行热风供给系统I，打开鼓风机8和热风炉9，将鼓入的空气与燃烧产生的气体混合，得到尾气的重要组成成分之一一一热空气，热风炉可以根据实际发动机运行工况调节热空气的流量、温度和压力，同时配气系统将NO与NO2按照实际发动机中的比例在配气装置18中提前混合好。
[0026]控制单元27根据实际发动机运行工况中NOx所占比重控制阀门119开度，单向阀20避免了气体回流，配气系统2中混合后的NOx气体与上述得到的一定条件的热空气混合，从而得到所需要的尾气，并且将对应工况的NOx浓度作为初始浓度。
[0027]将模拟出的尾气送入预处理旁通系统3，将该气体分为两部分，一部分气体通过预氧化催化器26，通过该装置时气体中的NO会被氧化成NO2，另一部分气体不通过预氧化催化器，最后再将两部分气体再进行混合，通过控制单元控制旁通123、旁通阀Π 24的开度来保证混合气体中的NO与NO2含量的比值为I，当温度传感器Π 22感应到排气温度超过350°C时预氧化催化器前的旁通阀24则保持关闭。
[0028]将上述得到的气体送入尿素喷射系统4，与喷嘴32喷出的尿素溶液充分混合后进入SCR催化器35，在内部发生催化反应，将NOx转化为N2和水。同时可以通过喷射系统中的可视化石英管33观察喷嘴处尿素雾化效果，便于优化尿素喷嘴，避免尿素结晶，提高转化效率。
[0029]反应后的尾气最后进入检测系统5，通过NH3传感器Π 36，NO传感器Π 37，NO2传感器Π 38得到处理过的尾气中污染物的最终浓度，反应后的产物回收到气体回收罐39中，避免污染大气。
[0030]对比第2步的得到的初始浓度及第5步得到的最终浓度，即可得到该系统的转化效率。
[0031]考虑到尿素水溶液的腐蚀性，高温时容易侵蚀低碳钢部件，本实用新型采用304以上不锈钢制作。
[0032]上述结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，但本实用新型的具体实现并不受上述方式的限制。采用本实用新型的技术方案，可以调高NO2在NOx中的比重，提高NOx转化效率，降低NH3泄露，同时采用可视化装置观察尿素雾化效果，便于优化尿素喷嘴，减少避免结晶的生成。
【主权项】
1.一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，其特征在于，包括热风供给系统(I)，配气系统(2)，预处理旁通系统(3)，尿素喷射系统(4)和检测系统(5)，所述热风供给系统(I)和配气系统(2)并联，然后与预处理旁通系统(3)连接，所述预处理旁通系统(3)、尿素喷射系统(4)和检测系统(5)依次连接； 所述的热风供给系统(I)主要包括液化天然气瓶(6)、燃烧器(10)、鼓风机(8)和热风炉(9);液化天然气瓶(6)与燃烧器(10)连接，燃烧器(10)置于热风炉(9)内，热风炉(9)外接鼓风机(8)，热风炉(9)为管路内提供炽热气体;所述液化天然气瓶(6)与燃烧器(10)之间设有减压阀(7); 所述配气系统⑵包括NO瓶(14)、NO2M (16)和配气装置(18);所述NO瓶(14)、NO2M (16)均与配气装置(18)连接，经配气装置(18)处理气体与热风炉(9)提供的炽热气体混合;所述配气装置(18)的后方管路上设有阀门1(19)，单向阀(20); 所述的预处理旁通系统(3)包括温度传感器Π (22)、旁通阀Π (24)、预氧化催化器(26)、控制单元(27)以及NO传感器I(28)和NO2传感器I(29);热风供给系统(I)和配气系统(2)的混合气体进入预处理旁通系统(3)的主管路，主管路上依次设有流量计IV(21)、旁通阀1(23)，流量计V(25);所述预处理旁通系统(3)还设有分支管路，所述分支管路的两端均与主管路相连通，分支管路的入口设于流量计IV(21)和旁通阀1(23)之间，分支管路的出口设于流量计V (25)之后;分支管路上依次设有温度传感器Π (22)、旁通阀Π (24)、预氧化催化器(26);在分支管路后方的主管路上设有NO传感器1(28)和NO2传感器1(29); 所述的尿素喷射系统主要包括尿素罐(30)、尿素栗(31)、喷嘴(32)和可视化石英管(33);预处理旁通系统(3)的主管路与可视化石英管(33)连接，所述可视化石英管(33)内安装有喷嘴(32)，喷嘴(32)外接尿素栗(31)的出口，所述尿素栗(31)的进口与尿素罐(30)连接； 所述的检测系统(5)包括NH3传感器I (34)、NH3传感器Π (36)、N0传感器Π (37)和NO2传感器n(38)、SCR催化器(35)以及气体回收罐(39);可视化石英管(33)与SCR催化器(35)连接，SCR催化器(35)后接有气体回收罐(39); 可视化石英管(33)与SCR催化器(35)之间设有NH3传感器1(34)，所述SCR催化器(35)与气体回收罐(39)之间设有NH3传感器Π (36)，NO传感器Π (37)，NO2传感器Π (38); 所述阀门I (19)，流量计IV (21)，温度传感器Π (22)，旁通阀1(23)，旁通阀Π (24),NO传感器1(28)，NO2传感器1(29)，NH3传感器1(34)，NH3传感器Π (36)，NO传感器Π (37)，NO2传感器Π (38)均与控制单元(27)电性连接。2.根据权利要求1所述的一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，其特征在于，所述热风炉(9)后方管路上设有温度传感器(11)，流量计1(12)，压力表(13)。3.根据权利要求1所述的一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，其特征在于，所述NO瓶(14)与配气装置(18)之间设有流量计Π (15)，所述NO2瓶(16)与配气装置(18)之间设有流量计ΙΠ( 17)。
【文档编号】F01N11/00GK205532805SQ201620048052
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月19日
【发明人】王静, 王谦, 吴里程
【申请人】江苏大学