[发明专利]一种大型柴油机SCR尿素混合管及尾气处理方法

说明书

本发明公开了一种大型柴油机SCR尿素混合管及尾气处理方法；尿素混合管包括进气管，所述进气管的后端依次连接尿素混合室、中间连接管、催化剂桶体及出气管；所述进气管上设有尿素喷枪；所述中间连接管内设有后置混合器；所述尿素混合室的管径大于所述进气管的管径；利用管径变化改变气流流动的特性，提高尿素与排气的混合均匀性，促进尿素液滴的快速吸热分解。本发明能够加速混合管中尿素的分解速率，提高尿素混合的均匀性，最终提高大型柴油机的NO_X转化效率。

技术领域

本发明涉及大型柴油机排气净化处理技术领域，尤其涉及一种大型柴油机SCR尿素混合管及尾气处理方法。

背景技术

选择性催化还原(SCR)可以在保证柴油机动力性和经济性的同时，有效解决NO_X排放的问题，满足环保法规的要求，该技术在国内车用柴油机国IV、国V阶段得到了广泛的应用。

SCR的基本工作原理是通过尿素喷射装置向柴油机排气管中喷射还原剂，还原剂在催化剂的作用下与NO_X发生反应，将NO_X排放控制在法规限值以内。整个系统由尿素喷射及控制装置、尿素混合装置及催化装置组成，大致原理如图1所示。

尿素喷射及控制装置根据发动机工况，时刻计算当前需要的尿素喷射量，实现喷射量的精确控制，并保证尿素喷出后获得理想的喷雾特性；尿素在排气管内在混合装置的作用下与高温废气快速混合，使尿素吸热分解成NH₃(反应1)；最后NH₃在催化剂的作用下与NO_X发生反应，达到消除NO_X排放的目的(反应2、3)。

(NH₂)₂CO+H₂O→CO₂+2NH₃ (1)

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O (2)

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O (3)

SCR技术在车用柴油机领域已经广泛应用。车用柴油机运行瞬态工况，废气流量、排气温度和尿素喷射速率随发动机工况变化。如果低温低负荷出现结晶，当发动机运行到高温高负荷工况时，结晶会自动消失。随着环保法规的不断升级，400kW以上的非道路大型柴油机也需要匹配SCR技术才能满足排放法规的要求，大型柴油机运行稳态工况，一旦出现结晶后不能自动消失。此外，大型柴油机SCR尿素喷射量大，结晶风险高。尿素喷射量大还会造成尿素喷雾与柴油机排气的混合均匀性变差，影响尿素的分解速率，最终影响SCR系统的NO_X转化效率。所以有必要设计全新的尿素混合管结构来解决大型柴油机SCR的尿素结晶问题，提高尿素喷雾与柴油机排气的混合均匀性。目前常用的混合管结构如图2所示，这种结构需要设计复杂的尿素混合结构保证尿素快速分解、降低结晶风险。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种大型柴油机SCR尿素混合管及尾气处理方法，能够加速混合管中尿素的分解速率，提高尿素的混合均匀性，最终提高大型柴油机的NO_X转化效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大型柴油机SCR尿素混合管，包括进气管，所述进气管的后端依次连接尿素混合室、中间连接管、催化剂桶体及出气管；

所述进气管上设有尿素喷枪；所述中间连接管内设有后置混合器；

所述尿素混合室的管径大于所述进气管的管径；利用管径变化改变气流流动的特性，提高尿素与排气的混合均匀性，促进尿素液滴的快速吸热分解。