一种发动机尾气脱硝处理装置的制作方法

1.本实用新型属于尾气处理技术领域，涉及一种发动机尾气脱硝处理装置。


背景技术：

2.氮氧化物作为主要的大气污染物之一，受到越来越多的关注，其主要来源包括工业烟气以及汽车尾气，前者主要为固定源，如炼钢、火电等工厂产生的烟气，通常设有专门的烟气处理系统，而后者通常为移动源，汽车在移动过程中实时排放尾气，因而需要再发顶级后设置尾气处理系统，对尾气实时处理后排放。scr脱硝技术是目前应用最为广泛的烟气脱硝技术之一，具有脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点，利用还原剂nh3与烟气中no
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的氧化还原反应，生成无害的n2和h2o。
3.scr脱硝工艺需要使用氨作为还原剂，目前使用较多的是液氨，对于汽车移动源来说，液氨的储存、运输难度较大，危险系数较高，因而可采用尿素作为还原剂；该方法是将尿素溶液雾化后喷入发动机尾气中，尿素在高温排气中发生热解反应，但尿素水溶液的喷入会导致排气温度降低，劣化no
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的反应条件，同时也会产生热解副产物异氰酸，变为沉积物附着在排气管内，两者均会降低转化效率，因而需要对尿素的分解过程进行改进，以避免对脱硝反应过程的影响。
4.cn 102068904a公开了一种直喷尿素法scr烟气脱硝工艺及装置，该脱硝工艺包括通过向scr反应器上游烟道内直接喷入尿素，充分利用烟气本身温度来加热和分解尿素，从而得到氨气，烟气中的no
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和氨气在催化剂作用下发生还原反应，生成n2和h2o，达到去除烟气中氮氧化物的目的；该工艺即为传统的直接使用尿素的方式，尿素以固体粉末的形式加入，不易完全分解，且容易发生沉积，影响管道的正常流通，且尿素的预热过程并未分解，仍需要在scr反应器内分解并参与脱硝反应，影响转化效率。
5.cn 107787397a公开了一种低压scr系统及其控制方法，该系统包括scr反应器、排气管线、尿素分解装置、第一旁路管线、第二旁路管线、第三旁路管线、鼓风机、第三旁路流量调节阀和控制部，该系统通过第一旁路管线的设置，采用部分高温烟气用于为尿素分解供热，尿素分解装置同样是采用固体加热分解，所需温度较高；并通过第二旁路管线和第三旁路管线将排气管线和第一旁路管线连通，系统结构较为复杂，并不适用于汽车尾气的脱硝处理。
6.综上所述，对于汽车发动机等移动源产生的尾气，还需要选择合适的脱硝装置，既能保证适宜的反应条件，提高脱硝效率，又能够简化结构及工艺，便于在移动源上的使用。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种发动机尾气脱硝处理装置，通过在发动机尾气脱硝处理过程中以尿素作为还原剂，并通过尿素分解单元的设置将其提前加热水解，以避免直接与尾气混合时排气温度的降低以及沉积物的产生，劣化反应条件，从而影响尾气中no
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的转化效率。
8.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.本实用新型提供了一种发动机尾气脱硝处理装置，所述处理装置包括尿素储存设备、尿素分解单元和scr反应器，所述尿素分解单元包括预分解器和主分解器，所述scr反应器的入口前连接有排气管，所述尿素储存设备的出口与预分解器的入口相连，所述预分解器的出口与主分解器的入口相连，所述主分解器的出口连接到scr反应器前的排气管上。
10.本实用新型中，对于汽车等移动源尾气的组成，需要在排放前进行脱硝处理，即该处理装置需要设置在移动源上，且装置结构不能过于复杂，需要简化；根据尾气中no
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的脱硝需求，通过采用scr脱硝工艺，而基于应用场合的需要，还原剂不宜使用液氨，而是选择尿素溶液，根据还原剂的选择，提前设置尿素分解单元，具体包括预分解器和主分解器，保证尿素能够充分分解，避免尿素水溶液直接喷入尾气中导致排气温度降低无法满足脱硝工艺条件的问题，同时尿素采用水解的方式能够避免热解时容易生成异氰酸，变为沉积物而堵塞管路及催化剂，提高尾气脱硝效率；所述处理装置结构简单，组装方便，尤其适用于汽车等移动源尾气的处理。
11.以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。
12.作为本实用新型优选的技术方案，所述尿素储存设备包括尿素箱，其内储存尿素水溶液。
13.作为本实用新型优选的技术方案，所述处理装置还包括尿素供给泵，所述尿素供给泵设置于尿素储存设备和预分解器之间。
14.作为本实用新型优选的技术方案，所述预分解器为第一换热器，所述尿素水溶液作为冷源，发动机冷却液作为热源。
15.作为本实用新型优选的技术方案，所述主分解器为第二换热器，所述尿素水溶液作为冷源，发动机润滑油作为热源。
16.本实用新型中，所述尿素分解单元分为两级，分别为预分解器和主分解器，两者均选择换热器来对尿素水溶液进行加热，而根据温度的不同，前者可选择吸热后的发动机冷却液，用于尿素水溶液的初步加热，后者选择温度更高的发动飞机润滑油对溶液进一步加热水解；两种热源的选择是汽车发动机正常运行时使用的液体，能够与所述处理系统形成较好的配合，有助于节约能源，提高热量利用率；同时能够起到了冷却发动机的目的，降低冷却风扇耗能，提高发动机机械效率。
17.本实用新型中，尿素水溶液的水解反应为：
18.nh2conh2+h2o
→
nh2coonh419.nh2coonh4→
2nh3↑
+co2↑
20.或者，在尿素水溶液中添加磷酸铵盐类催化剂使尿素水溶液发生快速催化水解反应：
21.co(nh2)2+2nh4h2po4+h2o
→
2(nh4)2hpo4+co2↑
22.(nh4)2hpo4→
nh3↑
+nh4h2po423.作为本实用新型优选的技术方案，所述第一换热器和第二换热器独立地包括管式换热器或板式换热器。
24.作为本实用新型优选的技术方案，所述主分解器与排气管的连接管路为氨气输送
管，所述氨气输送管上设有氨气输送泵。
25.作为本实用新型优选的技术方案，所述氨气输送管与排气管的连接处设有喷射单元，所述喷射单元包括喷嘴和电磁阀，所述喷嘴包括单喷嘴或格栅喷嘴。
26.作为本实用新型优选的技术方案，所述scr反应器包括板式反应器、蜂窝式反应器或波纹式反应器中任意一种，所述scr反应器中装填固体催化剂，所述固体催化剂包括钒基催化剂、铜基催化剂或铁基催化剂中任意一种。
27.作为本实用新型优选的技术方案，所述处理装置还包括控制单元，所述控制单元独立地与尿素供给泵、预分解器、主分解器、氨气输送泵和喷射单元电连接。
28.本实用新型中，所述控制单元与相关设备电连接，主要是为控制流量、液位以及温度、压力等参数，便于装置连续稳定运行。
29.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
30.(1)本实用新型通过在发动机尾气脱硝处理过程中以尿素作为还原剂，并通过尿素分解单元的设置将其提前加热水解，具体分为预分解器和主分解器，保证尿素能够充分分解，避免尿素水溶液直接喷入尾气中导致排气温度降低无法满足脱硝工艺条件的问题；
31.(2)本实用新型中尿素采用水解的方式能够避免热解时容易生成异氰酸，变为沉积物而堵塞管路及催化剂的问题，提高催化剂使用寿命和尾气脱硝效率，尿素转化率可达到99％以上；
32.(3)本实用新型所述处理装置结构简单，组装方便，尤其适用于汽车等移动源尾气的处理。
附图说明
33.图1是本实用新型实施例1提供的发动机尾气脱硝处理装置的结构示意图；
34.其中，1-尿素储存设备，2-尿素供给泵，3-预分解器，4-主分解器，5-氨气输送泵，6-喷射单元，7-scr反应器，8-控制单元。
具体实施方式
35.为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明，但下述的实施例仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。
36.本实用新型具体实施方式部分提供了一种发动机尾气脱硝处理装置，所述处理装置包括尿素储存设备1、尿素分解单元和scr反应器7，所述尿素分解单元包括预分解器3和主分解器4，所述scr反应器7的入口前连接有排气管，所述尿素储存设备1的出口与预分解器3的入口相连，所述预分解器3的出口与主分解器4的入口相连，所述主分解器4的出口连接到scr反应器7前的排气管上。
37.以下为本实用新型典型但非限制性实施例：
38.实施例1：
39.本实施例提供了一种发动机尾气脱硝处理装置，所述处理装置的结构示意图如图1所示，包括尿素储存设备1、尿素分解单元和scr反应器7，所述尿素分解单元包括预分解器3和主分解器4，所述scr反应器7的入口前连接有排气管，所述尿素储存设备1的出口与预分
解器3的入口相连，所述预分解器3的出口与主分解器4的入口相连，所述主分解器4的出口连接到scr反应器7前的排气管上。
40.所述尿素储存设备1包括尿素箱，其内储存尿素水溶液。
41.所述处理装置还包括尿素供给泵2，所述尿素供给泵2设置于尿素储存设备1和预分解器3之间。
42.所述预分解器3为第一换热器，所述尿素水溶液作为冷源，发动机冷却液作为热源。
43.所述主分解器4为第二换热器，所述尿素水溶液作为冷源，发动机润滑油作为热源。
44.所述第一换热器和第二换热器均为管式换热器。
45.所述主分解器4与排气管的连接管路为氨气输送管，所述氨气输送管上设有氨气输送泵5。
46.所述氨气输送管与排气管的连接处设有喷射单元6，所述喷射单元6包括喷嘴和电磁阀，所述喷嘴为格栅喷嘴。
47.所述scr反应器7为板式反应器，所述scr反应器7中装填钒基固体催化剂。
48.所述处理装置还包括控制单元8，所述控制单元8独立地与尿素供给泵2、预分解器3、主分解器4、氨气输送泵5和喷射单元6电连接。
49.实施例2：
50.本实施例提供了一种发动机尾气脱硝处理装置，所述处理装置包括尿素储存设备1、尿素分解单元和scr反应器7，所述尿素分解单元包括预分解器3和主分解器4，所述scr反应器7的入口前连接有排气管，所述尿素储存设备1的出口与预分解器3的入口相连，所述预分解器3的出口与主分解器4的入口相连，所述主分解器4的出口连接到scr反应器7前的排气管上。
51.所述尿素储存设备1包括尿素箱，其内储存尿素水溶液。
52.所述处理装置还包括尿素供给泵2，所述尿素供给泵2设置于尿素储存设备1和预分解器3之间。
53.所述预分解器3为第一换热器，所述尿素水溶液作为冷源，发动机冷却液作为热源。
54.所述主分解器4为第二换热器，所述尿素水溶液作为冷源，发动机润滑油作为热源。
55.所述第一换热器为管式换热器，第二换热器为板式换热器。
56.所述主分解器4与排气管的连接管路为氨气输送管，所述氨气输送管上设有氨气输送泵5。
57.所述氨气输送管与排气管的连接处设有喷射单元6，所述喷射单元6包括喷嘴和电磁阀，所述喷嘴为单喷嘴。
58.所述scr反应器7为蜂窝式反应器，所述scr反应器7中装填铁基固体催化剂。
59.所述处理装置还包括控制单元8，所述控制单元8独立地与尿素供给泵2、预分解器3、主分解器4、氨气输送泵5和喷射单元6电连接。
60.采用上述实施例中的装置进行发动机尾气的脱硝处理，先将尿素箱中的尿素水溶
液输送至预分解器3，发动机高温冷却液流经第一换热器对尿素水溶液进行预热，预热后的尿素水溶液进入主分解器4，主分解器4中通过发动机高温润滑油流过第二换热器将尿素水溶液加热至反应温度，发生水解反应，反应生成的nh3输送至喷射单元6后由控制单元8控制喷入尾气中，与尾气混合后在scr反应器7中发生脱硝反应，生成n2和h2o。
61.综合上述实施例可以看出，本实用新型通过在发动机尾气脱硝处理过程中以尿素作为还原剂，并通过尿素分解单元的设置将其提前加热水解，具体分为预分解器和主分解器，保证尿素能够充分分解，避免尿素水溶液直接喷入尾气中导致排气温度降低无法满足脱硝工艺条件的问题；本实用新型中尿素采用水解的方式能够避免热解时容易生成异氰酸，变为沉积物而堵塞管路及催化剂的问题，提高催化剂使用寿命和尾气脱硝效率，尿素转化率可达到99％以上；所述处理装置结构简单，组装方便，尤其适用于汽车等移动源尾气的处理。
62.本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细装置，但本实用新型并不局限于上述详细装置，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细装置才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。