[实用新型]基于燃烧器的柴油机后处理系统快速老化试验台架装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及柴油机后处理系统快速老化及性能评价试验台架领域，特别是涉及DOC、DPF、SCR反应器和SCRF反应器性能测试，以及EGR+DOC+DPF、EGR+DOC+SCR、EGR+DOC+SCR+DPF、EGR+DOC+DPF+SCR等集成系统装置的性能测试。

背景技术

为了满足日益严格的排放法规，柴油发动机后处理环保装置，如柴油氧化催化器DOC(用于排气中的HCs、CO净化)、选择性催化还原SCR反应器(用于排气中NOx净化)、柴油机颗粒过滤DPF反应器(用于排气中颗粒物PM净化)将作为标配部件应用于机动车以及船舶柴油机的尾气后处理。安装有后处理环保装置的柴油车将被强制要求在全生命周期内都必须满足相应排放法规，例如，未来的国6法规要求轻型车辆在160,000km内排放须达标，而重型车辆则被要求在700,000km内排放必须达标。在船舶发动机排放控制方面，根据相关法规(如国际海事组织(IMO)的Tier III和国家环保部将发布的《船舶发动机排气污染物排放限值和测量方法(第一、二阶段)》)要求，船舶发动机后处理环保装置在实际运行10,000小时内或安装后10年内(先到为准)效率须满足排放法规要求。总之，排放法规对后处理环保装置的耐久性提出了很高的要求。

后处理环保装置一般通过催化反应将尾气中的碳氢化合物(HCs)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)以及颗粒物(PM)转化为水(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮气(N2)。DOC、SCR反应器和DPF等柴油机后处理装置的核心是催化剂。但催化剂在运行过程中会逐渐老化(热老化、磨损、中毒、开裂等)，导致后处理装置效率逐渐降低。因此，提高柴油机后处理环保装置耐久性的关键是提高催化剂老化后的性能，保证其在全生命周期内(轻型柴油车：240,000公里；重型柴油车：700,000公里；船舶柴油机：10,000小时或10年)的催化转换效率能满足法规要求。

车用柴油机后处理装置老化过程要求后处理装置在发动机台架上经历几万个小时台架老化试验或整车车队几十万公里的道路老化试验，这需要耗费巨大的人力、物力和财力。

后处理环保装置的老化主要是热老化(权重>90％)。从理论上讲，热老化速度是温度的函数。研究表明，SCR催化剂在500℃下发动机台架老化30,000小时才能完成相当于700,000公里的道路老化；但在高温下催化剂可被快速热老化。实验表明，850℃下老化100小时可等效于500℃下发动机台架老化30,000小时或整车道路老化700,000公里。但常规柴油发动机难以产生高于600℃的高温尾气用以加速催化剂的老化过程。

由于柴油机难以产生600℃以上的高温排气用于后处理装置的加速老化，因此必须采取其他方法来产生高温环境。目前，工业界中最常用的方法主要有两种：(1)炉子老化：将催化剂放入马弗炉，把炉子腔体中气体加热到高温，如图1所示；(2)柴油机台架老化：在后处理装置上游安装DOC，并在DOC上游喷射柴油以产生热量，来提高排气温度。

虽然炉子老化可提供快速老化所需的温度，但马弗炉不能模拟流经催化剂的真实柴油机尾气。另外，炉子老化过程无法对催化剂性能参数进行监测，极易造成过度老化。

柴油发动机台架老化采用真实柴油机尾气，且可通过传感器实时监测老化过程催化剂的性能变化。虽然柴油机台架老化可使用DOC氧化柴油放热来提高下游后处理装置入口尾气温度，但DOC氧化燃料放热会导致老化温度难以控制。此外，DOC上涂覆的贵金属，如铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等在高温下会迁移至下游的后处理装置上，导致催化剂不可逆的永久性中毒。因此，基于燃料DOC氧化加热的柴油机台架老化也不是理想的快速老化方法。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种柴油机后处理系统快速老化及性能评价试验台架装置，能够能提高测试柴油机后处理系统的尾气排气温度，独立的线性的控制NOx浓度，独立控制的宽范围排气流量。可以进行柴油机后处理系统的快速老化，以测试系统在全生命周期内的排放效果。