一种scr系统及其混合器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及尾气处理技术领域，特别涉及一种SCR系统及其混合器。
【背景技术】
[0002]SCR (Selective Catalytic Reduct1n，选择性催化还原法)技术是一种利用氨、氨水、尿素或烃类为还原剂，在氧浓度高出氮氧化物浓度两个数量级以上的条件下，高选择性地优先把氮氧化物还原为氮气的技术。通过SCR系统处理后，使柴油机尾气满足排放法规。催化的作用是降低反应的活化能，使其反应温度降低至合适的温度区间，从而使得氧化还原反应容易进行。
[0003]SCR系统根据功能主要分为控制单元、尿素剂量单元、尿素与尾气的混合器和催化反应单元四部分。其中，尿素与尾气的混合器用于混合尿素水溶液与柴油机尾气，且在该混合器中，尿素水溶液与尾气发生水解反应，生成催化反应单元中氮氧化物发生催化还原反应的还原剂氨气。在催化反应单元中，氨气在催化剂的作用下将氮氧化物还原为氮气，从而使柴油机尾气满足排放法规。
[0004]目前，典型的尿素与尾气的混合器主要有两种。第一种为紧凑型混合器，该混合器中设有若干旋转的流道，尿素水溶液和尾气在该旋转流道中混合，通过气流的旋转作用将尿素雾化分解。该混合器中，气流压力损失较大，导致尿素水溶液结晶风险较高。
[0005]第二种为折流板式混合器，该混合器中设有折流板，使得尾气流经折流板时改变方向，冲刷打在混合器壁面上的尿素溶液，加速尿素的分解。该混合器工作时，尿素水溶液直接喷射于混合器的底部壁面，尾气从进气口进入混合器，由CFD数值模拟混合器中的流场可得，混合器底部的气流较弱。因此，该混合器中，尿素与尾气混合均匀性较差，尿素结晶风险较高。当尿素结晶积累到一定程度时，不仅会降低催化还原反应的效率，同时还可能堵塞尿素流动的通道，造成设备故障。
[0006]鉴于上述尿素水溶液与尾气混合器存在的缺陷，亟待提供一种可提高尿素水溶液与尾气混合均匀性，降低尿素结晶风险的混合器。
【实用新型内容】
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型的目的为提供一种SCR系统及其混合器，该混合器桶体的内部设有内层管，且尾气可分为两路气流进入内层管内腔，从而提高尿素水溶液和尾气的混合均匀性，降低尿素结晶的风险。
[0008]为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种SCR系统的混合器，包括桶体和设于所述桶体外壁的尿素喷嘴，所述桶体的内腔设有内层管，所述内层管具有进气口，所述尿素喷嘴用于将尿素水溶液喷入所述内层管；所述内层管的壁面设有通孔，以使部分尾气通过所述通孔进入所述内层管，另一部分尾气通过所述进气口进入所述内层管，尿素水溶液与尾气在所述内层管内混合并反应。
[0009]可选地，若干所述通孔设于所述内层管远离所述尿素喷嘴的部分侧壁，所述部分侧壁定义为进气侧壁，所述进气侧壁与所述桶体远离所述尿素喷嘴的内壁形成气体通道，部分尾气在所述气体通道内流动并通过所述通孔进入所述内层管。
[0010]可选地，所述内层管通过安装部可拆卸地安装于所述桶体，且所述气体通道的径向高度可调。
[0011]可选地，所述桶体的内腔还包括外层管，所述外层管远离所述尿素喷嘴的第一侧壁抵靠并固定于所述桶体的内壁，与所述第一侧壁相对的第二侧壁开设有与所述内层管相配合的安装孔，所述内层管的外壁抵触并固定于所述安装孔孔壁，以使所述内层管的一部分位于所述安装孔内，所述外层管为所述安装部；
[0012]所述进气侧壁与所述第一侧壁之间的空间为所述气体通道。
[0013]可选地，所述内层管还具有与所述进气口相对的排气口，所述桶体内腔还设有挡流板，所述挡流板靠近所述排气口设置，且位于所述进气侧壁和所述第一侧壁之间，以封闭所述气体通道的下游。
[0014]可选地，所述挡流板为开口朝向所述内层管的弧形板，且沿尾气流动的方向倾斜设置，其一端固定于所述内层管的排气口处，另一端抵触并固定于所述第一侧壁，以封闭所述气体通道的末端。
[0015]可选地，所述内层管的排气口处设置气流均布装置，以使尿素水溶液与尾气通过所述气流均布装置排出。
[0016]可选地，所述桶体的内腔设有筛板，所述筛板均匀分布有若干小孔，且以其外周固定于所述内层管排气口处的管壁，所述筛板为所述气流均布装置；
[0017]所述挡流板的一端固定于所述气流均布装置底部，另一端抵靠并固定于所述第一侧壁。
[0018]现有的混合器中，由于尾气气流压力损失较大或者尿素水溶液直接喷射于桶体底部，使得尿素水溶液与尾气混合均匀性较低，尿素结晶风险较高。本实用新型提供的混合器中，尿素水溶液喷射于内层管内腔，进入桶体内腔中的尾气分为两路气流，第一路气流通过进气口进入内层管内腔，尿素水溶液在第一路气流的夹带下向排气口的方向运动；第二路气流通过通孔进入内层管内腔，该两路气流在一定程度上呈相互逆流状态，当两路气流相遇时，可提高气流的扰动性和尿素水溶液与尾气的混合均匀性，降低尿素结晶的风险。
[0019]为了实现本实用新型的目的，本实用新型还提供一种SCR系统，包括相互连接的控制单元、尿素剂量单元、混合器及催化反应单元，其中，混合器为以上所述的混合器。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型所提供混合器一种【具体实施方式】的结构示意图；
[0021]图2为图1的右视图；
[0022]图3为图1中内层管的结构示意图；
[0023]图4为图1中筛板的结构示意图。
[0024]图1-4 中:
[0025]气体通道AB、径向高度L ;
[0026]1桶体、2尿素喷嘴；
[0027]3内层管、31进气侧壁、311通孔、4筛板、5挡流板；
[0028]6外层管、61第一侧壁、62第二侧壁。
【具体实施方式】
[0029]为了实现本实用新型的目的，本实用新型的第一核心为提供一种SCR系统的混合器，该混合器桶体的内部设有内层管，且尾气可分为两路气流进入内层管内腔，提高气流的扰动与尿素水溶液和尾气的混合均匀性，从而降低尿素结晶的风险。本实用新型的第二核心为提供一种包括该混合器的SCR系统。
[0030]为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0031]本文中的始端、末端等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，始端指的是靠近尾气进气的方向，末端指的是远离尾气进气的方向。根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定。
[0032]请参考附图1和附图2，其中，图1为本实用新型所提供混合器一种【具体实施方式】的结构示意图；图2为图1的右视图。
[0033]在一种【具体实施方式】中，本实用新型提供一种SCR系统的混合器，包括桶体1和设于桶体1外壁的尿素喷嘴2，尿素喷嘴2用于将尿素水溶液喷入桶体1的内腔；另外，桶体1的内腔设有内层管3，该内层管3具有进气口，部分尾气通过该进气口进入内层管3，且内层管3壁面设有通孔311，以使另一部分尾气通过通孔311进入内层管3，尿素喷嘴2将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入内层管3，使得尿素水溶液与尾气在内层管3内混合并发生水解反应，生成催化还原反应中所需要的还原剂NH3。
[0034]现有的混合器中，由于尾气气流压力损失较大或者尿素水溶液直接喷射于桶体1底部，使得尿素水溶液与尾气混合均匀性较低，造成尿素结晶风险较高。本实施方式中，尿素喷嘴2将尿素水溶液喷射于内层管3内腔，进入桶体1内腔中的尾气分为两路气流，第一路气流通过进气口进入内层管3内腔，尿素水溶液在第一路气流的夹带下向排气口的方向运动；第二路气流通过通孔31进入内层管3内腔，该两路气流在一定程度上呈相互逆流状态，当两路气流相遇时，可提高气流的扰动性和尿素水溶液与尾气的混合均匀性，从而降低尿素结晶的风险。
[0035]请继续参考附图3，图3为图1中内层管的结构示意图。
[0036]进一步地，如图3所示，若干通孔311可设于内层管3远离尿素喷嘴2的部分侧壁，该部分侧壁定义为进气侧壁31，且可为均匀设于进气侧壁180°范围内的若干小圆孔。如图1所示，该进气侧壁31与桶体1远离尿素喷嘴2的内壁形成气体通道AB，部分尾气在该气体通道AB内流动并通过通孔311进入内层管3，且该气体通道AB的末端封闭。
[0037]工作时，第二路气流在气体通道AB内流动，当其从内层管3底部的通孔311进入内层管3时，相当于小孔射流，尾气以一定的速度从小孔进入内层管3，经过很短的距离后，即变成完全的湍流，由于湍流的脉动，使得尾气对尿素水溶液的扰动加强，提高二者混合的均匀性，从而提高尿素的转化率，降低尿素结晶的风险。同时，呈湍流的尾气气流具有更大的能量，可将附着于内层管3壁面的尿素液滴冲刷清理掉，从而进一步降低尿素结晶的风险。
[0038]对于设有通孔311的内层管3，通过合理设计该内层管3中小圆孔的孔径及孔间距，使得内层管3具有最佳的开孔率，可保证最佳的气流扰动效果。
[0039]同时，如图1所示，内层管3通过安装部可拆卸地安装于桶体1，且该气体通道AB的径向高度L可调。通过合理设计安装部的位置和大小来调节该径向高度L，从而调节气体通道AB的体积，保证尾气的第二路气流具有足够且适合的流量，当然，该径向高度L不宜过大也不宜过小。
[0040]当气体通道AB的径向高度L过大时，第一路气流流量较小，使得尾气对尿素水溶液的夹带作用较弱，且二者向排气口运动的速度较小；当该径向高度L过小时，第二路气流流量较小，使得气流的反向扰动作用过小，不能有效清除附着于内层管3内壁