[发明专利]SCR系统及其催化反应单元

说明书

技术领域

本发明涉及尾气处理技术领域，特别涉及一种SCR系统及其催化反应单元。

背景技术

SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法)技术是一种利用NH₃和NOx发生催化还原反应消除柴油机尾气中氮氧化物(NOx)的技术。通过SCR系统处理后，使柴油机尾气满足国四及以上排放法规。

SCR系统根据功能主要分为控制单元、尿素剂量单元和催化反应单元三部分。其中，催化反应单元主要包括SCR催化剂、载体及其封装。工作时，定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温尾气作用下发生水解反应，生成所需要的还原剂NH₃，NH₃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。

一种典型的催化反应单元如图1所示，图1为现有技术中SCR系统的催化反应单元部分剖视图。该催化反应单元中，柴油机尾气从进气管1’进入，并经过导流部3’进入内层管4’，尿素水溶液通过喷嘴2’呈雾状喷入内层管4’，尾气与尿素在内层管4’内混合并发生水解反应，反应完成后，生成的混合物通过内层管4’侧壁上的开孔进入外层管5’内，混合物继续流动，从外层管5’侧壁的小孔排出，进入桶体内壳体内，最终流动到载体6’，尾气与NH₃的混合气体在载体6’上催化剂的作用下发生氧化还原反应，氮氧化物被还原为氮气。

上述尿素与尾气混合过程中，由于该催化反应单元不设有气体均布装置，尾气与NH₃分布均匀性不高，影响氮氧化物的转化率。因此，为了提高氮氧化物的转化率，需要喷入更多的尿素水溶液。但是，喷入的尿素水溶液过多时，催化反应单元内容易形成尿素结晶，造成SCR系统的故障率提高。

鉴于上述催化反应单元存在的缺陷，亟待提供一种可提高气体分布均匀性的催化反应单元。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种SCR系统及其催化反应单元。该催化反应单元在载体的前端设置气体均布装置，当尾气与还原剂NH₃通过该气体均布装置时，增加其分布均匀性，从而提高氮氧化物的转化率。

为实现本发明的目的，本发明提供一种SCR系统的催化反应单元，包括桶体，所述桶体内腔设有进气混合腔和涂覆有催化剂的载体，尿素水溶液与尾气在所述进气混合腔内混合并反应，形成的混合物在所述载体上催化剂作用下发生催化还原反应；所述桶体的内腔还设有气体均布装置，以使所述混合物经所述气体均布装置流向所述载体。

可选地，所述气液均布装置为设于所述载体入口侧的筛板，所述筛板均匀分布有若干小孔。

可选地，所述进气混合腔内设有外层管，且其侧壁设有若干第一通孔，尿素水溶液与尾气在所述外层管内混合，并从所述第一通孔排出；

所述气体均布装置设于所述外层管和所述载体入口侧之间。

可选地，还包括设于所述外层管内部且与所述外层管套接的内层管，尿素水溶液与尾气先通入所述内层管，所述内层管侧壁设有若干第二通孔，以连通所述内层管与所述外层管。

可选地，所述第一通孔设于所述外层管的一侧，所述第二通孔设于所述内层管上远离所述第一通孔的一侧，以使气体在所述内层管与所述外层管之间绕行。

可选地，所述第二通孔靠近所述载体的入口侧。

可选地，还包括位于所述外层管进气端且管径渐缩的导流部，以导流尾气进入所述内层管；

所述导流部的侧壁还设有若干导流孔，以使部分尾气通过所述导流孔进入所述外层管。

可选地，所述导流孔的设置位置靠近所述第二通孔。

可选地，所述外层管由所述进气底碗封堵，所述进气底碗底部与所述桶体的内壳体连接，以使所述外层管固定于所述桶体内壳体；所述内层管的底部伸入至所述进气底碗内，其底部外周抵接所述进气底碗的内壁，且所述内层管底部设有导流凹槽，以连通所述内层管与所述进气底碗。

为实现本发明的目的，本发明还提供一种SCR系统，包括相互连接的控制单元、尿素剂量单元及催化反应单元，其中，催化反应单元为以上所述的催化反应单元。