一种用于尾气净化中的耐用尿素气流混合器的制作方法

本实用新型涉及一种尿素气流混合器，特别是涉及一种用于尾气净化中的耐用尿素气流混合器。

背景技术：

目前大型柴油发动机尾气净化中，当液态的尿素溶液喷到尾气中时，形成微小的液滴，液滴中的尿素水解生成氨。液滴的理想状态是在尾气中能均匀分布，从而使氨在催化剂中达到均匀分布。如果直接在SCR催化剂前喷入尿素溶液，生成的氨很容易在气流中形成不均匀分布，从而导致在SCR催化剂中有的管道氨的浓度过高，有的管道氨的浓度过低，氨在催化剂中的储存将不均匀，影响催化剂的效率。尿素溶液比较多的地方容易生成链状结构的大分子，呈现白色晶体状。产生的结晶有可能堵塞喷嘴，其在分解时会产生瞬间的高浓度氨，可能造成氨的泄漏或者氨氧化物的产生，对后处理系统有不利影响。

技术实现要素：

本实用新型目的是要提供一种用于尾气净化中的耐用尿素气流混合器，耐用且混合效果好。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种用于尾气净化中的耐用尿素气流混合器，它包括：

混合管，所述混合管具有气流进口和气流出口，在所述气流进口和所述气流出口之间的管壁围合形成内腔；

叶片组件，所述叶片组件包括扰流叶片，所述扰流叶片设置在混合管的内腔中，所述扰流叶片弯曲形成气流引道，所述气流引道在混合管中径向朝内延伸且在延伸过程中具有相对于径向中心的螺旋偏移以及向所述气流出口的轴向偏移；

尿素喷嘴，所述尿素喷嘴设置在所述混合管的管壁并开口于所述混合管的内腔。

优化地，所述扰流叶片的基部固定在混合管内壁，所述扰流叶片的端部向所述混合管的径向中心延伸，所述气流引道在所述基部和所述端部之间分布。

进一步地，所述扰流叶片的端部围合并于轴向形成出风通道。

优化地，所述扰流叶片设置有多个，每个所述扰流叶片的基部固定在混合管内壁，所述扰流叶片的端部向所述混合管的径向中心延伸。

优化地，所述扰流叶片设置有八片。

优化地，每个所述扰流叶片包括引风板、第一导向板和第二导向板，所述引风板偏向所述气流进口一侧，所述第二导向板连接在混合管内壁，所述第一导向板连接在引风板和第二导向板之间，所述引风板、所述第一导向板和所述第二导向板之间弯折形成所述气流引道。

优化地，所述扰流叶片在径向朝内延伸过程中向气流出口偏移。

优化地，所述叶片组件还包括固定环，所述固定环固定在所述混合管内壁，所述扰流叶片连接在固定环上。

优化地，所述尿素喷嘴相对于所述扰流叶片位于气流下游。

优化地，它还包括监测组件，所述监测组件包括温度传感器和SCR氮氧传感器，所述温度传感器和所述SCR氮氧传感器设置在混合管的壁上。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型的用于尾气净化中的耐用尿素气流混合器，由于混合管中设置有扰流叶片，且扰流叶片弯曲形成气流引道，气流引道在混合管中径向朝内延伸且在延伸过程中具有相对径向中心的螺旋偏移以及向所述气流出口的轴向偏移，因此，当气流进入混合管时，会被扰流叶片搅动，且气流被气流引道导引，以径向向内方向螺旋转动，气流在扰流叶片下游一定距离汇集成一个焦点，与尿素喷嘴喷射的雾状尿素溶液充分混合，使尿素溶液均匀分布在气流中，从而使氨在后序催化剂中达到均匀分布，提高催化剂的效率，减少氮氧化物的排放；并且由于气流形成为大致内旋形式，不会对设置在混合管的管壁上的尿素喷嘴造成大的损坏，使得装置更为耐用。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型优选实施例的用于尾气净化中的耐用尿素气流混合器的结构示意图（其中叶片组件部分为透视）；

图2是图1的左侧视图；

图3是图1所示实施例中叶片组件的立体示意图；

图4是图3所示叶片组件中扰流叶片的立体示意图；

其中，附图标记说明如下：

10、混合管；11、气流进口；12、气流出口；13、内腔；131、出风通道；

20、叶片组件；

210、扰流叶片；211、引风板；212、第一导向板；213、第二导向板； 2101、气流引道；2102、基部；2103、端部；

220、固定环；

30、尿素喷嘴；31、喷嘴座；

40、监测组件；41、温度传感器；411、温度传感器座；42、SCR氮氧传感器；421、氮氧传感器座；43、控制器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1，用于尾气净化中的耐用尿素气流混合器一般性地可包括混合管10、叶片组件20、尿素喷嘴30以及监测组件40。

其中，混合管10为气体混合提供空间，扰流板20用于干扰高温高压尾气的气流以使尿素与气流更充分、均匀地混合，尿素喷嘴30用于向混合管10中喷射尿素，监测组件40主要用于监测气流的温度以及氮氧含量以判断尿素喷射是否合适。

混合管10为管状，由不锈钢材料制成。混合管10具有气流进口11和气流出口12，在气流进口11和气流出口12之间的管壁围合形成内腔13，内腔13为气体混合提供空间。

如图1，叶片组件20设置在内腔13中，且偏向气流进口11，也即高温高压的气流进入混合管10中即被叶片组件20干扰。

如图2、图3，叶片组件20包括多个扰流叶片210和固定环220，均由不锈钢材料制成。固定环220用于与混合管10内壁焊接固定，扰流叶片210连接在固定环220上。可先行将扰流叶片210设置在固定环220上形成叶片组件20，再将叶片组件20整体焊接在混合管10内壁，易于制造。

如图2，扰流叶片210的基部2102连接在固定环220上从而固定在混合管10内壁，扰流叶片210的端部2103向混合管的径向中心延伸。在混合管10内腔的横断面上，中心对称设置有八片扰流叶片210。从图3可知（参见图1），扰流叶片210自基部向端部延伸过程中向气流出口12偏移以引导气流。

如图4，扰流叶片210包括引风板211、第一导向板212以及第二导向板213。

其中，引风板211偏向气流进口，也即引风板211迎向气流，以将气流引向扰流叶片210。

第二导向板213连接在基部2102上，第一导向板212连接在引风板211和第二导向板213之间。

引风板211、第一导向板212和第二导向板213之间弯折形成气流引道2101。气流引道2101在基部2102和端部2103之间分布。

气流引道2101由引风板211、第一导向板212以及第二导向板213限定，径向朝内延伸，即自混合管10管壁向中心延伸。气流引道2101在径向朝内延伸时相对于径向中心（即混合管10的中心）具有螺旋偏移，即在朝向径向中心延伸时偏向轴心一侧（参见图2）。

气流引道2101在径向朝内延伸时，还具有朝向气流出口12的轴向偏移（参见图1以及图3）。

气流接触到引风板211后，随即进入气流引道2101，在气流引道2101的导引作用下，向径向中心形成内螺旋形式的高速旋转（参见图4），使气流汇集成一个焦点，与尿素喷嘴30喷射的雾状尿素溶液充分混合，使尿素溶液均匀分布在气流中从而使氨在催化剂中达到均匀分布，提高催化剂的效率，减少氮氧化物的排放。

如图2，扰流叶片210的端部2103相间隔一定距离，端部2103围合并于轴向形成出风通道131。出风通道131的留出有利于气流在下游汇集形成一个焦点。

本实施例中，扰流叶片210包括引风板211、第一导向板212以及第二导向板213，气流引道2101由引风板211、第一导向板212以及第二导向板213之间的弯折形成，这样易于制造。

扰流叶片210的核心功能是通过气流引道2101对气流进行导向。基于这样的考虑，扰流叶片210还可以有其它多种形式。

比如，扰流叶片210可以不是由三片叶板（即引风板211、第一导向板212以及第二导向板213）弯折形成，还可以由其它数量的叶板弯折形成；比如，扰流叶片210还可以是平滑形式的弯曲形成气流引道2101，即没有如第一导向板212和第二导向板213之间的折边。

又比如，扰流叶片210还可以不是由多片形成，而是一个整体叶片。在一个叶片中形成多个对应于本实施例中各个扰流叶片210中的气流引道2101，其中一个可实现的形式是将本实施例中的多个扰流叶片210的端部2103相连接形成一个整体。

尿素喷嘴30设置在混合管10的管壁并开口于混合管10的内腔13。尿素喷嘴30相对于叶片组件20设置在气流的下游。这样尾气气流在先序被扰动情况下与尿素喷嘴30喷出的尿素喷雾混合，它的优点是尿素与尾气的混合效果更好。

在高温尾气的作用下尿素溶液中的尿素迅速被加热至160℃以上进而分解，产生气态氨( NH3 )和缩二脲( CONH )，其中气态氨( NH3 )将在随后SCR载体（图中未示）上催化剂中的催化条件下与尾气中的氮氧化物(包括NO和NO2)发生下列化学反应：

4NH3+4NO+O2＝4N2+6H2O

8NH3+6NO2＝7N2+12H2O

在上述脱硝处理的同时，在高温和催化条件下，尾气混合气中的一氧化碳与氮氧化物(包括NO和NO2 )发生下列化学反应：

2CO+2NO+O2＝2CO2+N2

4CO+2NO2＝4CO2+N2

与此同时，气态氨( NH3 )也与尾气中的二氧化硫发生如下化学反应，其反应式为：

SO2+H2O+xNH3＝( HN4 )xH2-xSO3

得到亚硫酸铵中间产品，亚硫酸铵再进行氧化：

( NH4 )XH2-XSO3+1/2O2+( 2-x )NH3＝( NH4 )2SO4

这样实现了喷雾干燥法脱硫，脱硫后的终产物硫酸铵和尿素分解后的缩二脲会形成细小的固态颗粒混入柴油机尾气中。

监测组件40与尿素喷嘴30邻近，以监测尿素喷嘴30附近的气体参数，诸如温度和氮氧含量。监测组件40包括温度传感器41和SCR氮氧传感器42。

温度传感器41通过设置在混合管10管壁的温度传感器座411固定在混合管10上；SCR氮氧传感器42通过设置在混合管10管壁的氮氧传感器座421固定在混合管10上；尿素喷嘴30通过喷嘴座31固定在混合管10上。在制造混合管10时即在混合管10管壁上一体成型温度传感器座411、氮氧传感器座421以及喷嘴座31，有利于生产制造。

在气流流向上，从上游到下游的方向上依次设置有温度传感器41、SCR氮氧传感器42以及尿素喷嘴30。也即监测组件40设置在尿素喷嘴30的邻近上游侧。温度传感器41和SCR氮氧传感器42分别连接在控制器43的第一信号接收端和第二信号接收端。控制器43的控制端连接在尿素喷嘴30上，控制器43通过检测气体状态参数控制尿素喷射单位时间的量，以能够更好地进行尾气净化。

温度传感器41和SCR氮氧传感器42之所以设置在尿素喷嘴30的上游侧，是因为尿素喷入内腔13中后即因高温而分解产生气态氨，会影响气流状态。温度传感器41和SCR氮氧传感器42设置在尿素喷嘴30的上游侧能够更好地控制尿素喷射量。

本实用新型用于尾气净化中的耐用尿素气流混合器，具有以下优点：

1. 加工制造简便，可大批量生产；

2. 尾气气体可与尿素溶液充分混合；

3. 减少尿素结晶的产生。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。