一种SCR催化器及SCR催化系统的制作方法

一种scr催化器及scr催化系统
技术领域
1.本实用新型涉及脱硝处理技术领域，尤其是一种scr催化器及scr催化系统。


背景技术：

2.为了解决柴油机尾气中的nox有害气体，现有柴油机多采用选择性催化还原(scr)对尾气中的nox有害气体进行处理，其具有nox脱硝率高、催化剂的成本低且对硫不敏感的特点。
3.发明人发现，现有的scr催化剂模块封装主要存在以下缺点：封装催化剂的桶体为直桶式结构(如图1所示)，催化剂前端面空间的封装壳体内壁平直无折弯，如果冷凝水或尿素溶液经混合器后没有完全雾化，长时间运行后，尿素溶液会聚集在催化剂前端面，尿素溶液会浸泡催化剂或形成尿素结晶堵塞/遮挡催化剂，影响催化剂性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种scr催化器及scr催化系统，将封装壳体进气端的筒壁沿其环向向外凸出以在scr催化剂模块前端面处形成储液槽，从而可利用储液槽对水或未完全雾化的尿素溶液进行聚集储存，避免了对催化剂性能的影响，解决了现有scr催化剂模块封装前端面易因积水影响催化剂性能的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本实用新型的实施例提供了一种scr催化器，包括长筒状的封装壳体、安装在封装壳体内的scr催化剂模块以及安装在封装壳体两端的过渡连接锥，所述封装壳体进气端的筒壁沿其环向向外凸出以在scr催化剂模块前端面处形成储液槽。
7.作为进一步的实现方式，所述储液槽至少设有一个。
8.作为进一步的实现方式，所述储液槽的侧壁倾斜设置。
9.作为进一步的实现方式，所述scr催化剂模块由蜂窝载体以及涂抹在蜂窝载体上的scr催化剂组成。
10.作为进一步的实现方式，所述过渡连接锥为圆锥筒状结构，过渡连接锥用于与封装壳体连接的一端开口的直径大于其另一端开口的直径。
11.作为进一步的实现方式，所述过渡连接锥的一端插装在封装壳体内并通过焊接的方式固定。
12.第二方面，本实用新型的另一实施例提供了一种scr催化系统，包括尿素供给单元和尿素喷射单元，scr催化器安装在排气管上，所述尿素喷射单元安装在与scr催化器的进气端连接的排气管上，尿素喷射单元与尿素供给单元连接。
13.作为进一步的实现方式，与所述scr催化器的出气端连接的排气管上设有氨补集器。
14.作为进一步的实现方式，所述排气管上还设有空气喷射单元。
15.作为进一步的实现方式，所述空气喷射单元位于scr催化剂器与尿素喷射单元之
间。
16.上述本实用新型的有益效果如下：
17.1)本实用新型将封装壳体进气端的筒壁沿其环向向外凸出以在scr催化剂模块前端面处形成储液槽，从而可利用储液槽对水或未完全雾化的尿素溶液进行聚集储存，避免了对催化剂性能的影响，且储液槽可采用冲压的方式加工形成，加工难度低，不会大量增加scr封装的制造成本，在保证了scr催化剂性能的同时，避免了制造成本的增加。
18.2)本实用新型过渡连接锥用于与封装壳体连接的一端开口的直径大于其另一端开口的直径，可有效扩大尾气排放面积，进而保证进入封装壳体内的尾气能够均匀的与scr催化剂模块接触。
19.3)本实用新型过渡连接锥采用插装、焊接的方式与封装壳体连接，不仅能够保证封装壳体的圆度，避免加工误差对焊缝的影响，还能保证密封性，避免尾气从过渡连接锥与封装壳体之间的连接处向外泄露。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1是背景技术中提到的现有直桶式封装的结构示意图；
22.图2是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种scr催化器的整体结构剖面示意图；
23.图3是本实用新型根据一个或多个实施方式的封装壳体的结构示意图；
24.图4是图3所示结构中a位置处的局部放大示意图；
25.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
26.其中，1、scr催化剂模块；2、封装壳体；3、过渡连接锥；4、储液槽。
具体实施方式
27.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.正如背景技术所介绍的，现有的scr催化剂模块封装主要存在以下缺点：封装催化剂的桶体为直桶式结构(如图1所示)，催化剂前端面空间的封装壳体内壁平直无折弯，如果冷凝水或尿素溶液经混合器后没有完全雾化，长时间运行后，尿素溶液会聚集在催化剂前端面，尿素溶液会浸泡催化剂或形成尿素结晶堵塞/遮挡催化剂，影响催化剂性能的问题，为解决上述问题，本实用新型提供了一种scr催化器及scr催化系统。
29.实施例1
30.本实用新型的一种典型的实施方式中，如图2-图4所示，提出了一种scr催化器，包括，scr催化剂模块1、封装壳体2以及过渡连接锥3，其中，scr催化剂模块1固定安装在封装壳体2内，过渡连接锥3设有两个，两个过渡连接锥3相对固定设置在封装壳体2的两端开口处。
31.其中，封装壳体2整体为长筒状结构，封装壳体2位于scr催化剂模块1前端面处的筒壁沿其环向向外凸出以在封装壳体2的内部形成储液槽4，即封装壳体2进气端的筒壁沿其环向向外凸出以在封装壳体2的内部形成储液槽4，储液槽4用于聚集、容纳水或未完全雾化的尿素溶液，避免浸泡scr催化剂模块1，防止水或尿素溶液影响scr催化剂的性能。
32.储液槽4可以设有一个，也可以设置多个，具体数量可根据实际需求进行选择，每个储液槽4均沿封装壳体2的周向设置，若干储液槽4沿封装壳体2的轴向均匀设置。
33.为了更加便于水或尿素溶液聚集到储液槽4内，储液槽4的侧壁为倾斜设置。
34.由于储液槽4内存储有水或未完全雾化的尿素溶液，当发动机处于高温工况下时，储液槽4内的尿素溶液、结晶或水分会蒸发掉，从而使得储液槽4重复利用。
35.由于储液槽4并不是对封装壳体2添加新的部件，而是对封装壳体2形状的改变，可采用冲压的方式加工形成，加工难度低，因此，不会大量增加scr封装的制造成本，在保证了scr催化剂性能的同时，避免了制造成本的增加。
36.可以理解的是，储液槽4的数量以及尺寸可根据scr催化剂模块1的布置位置以及封装壳体2的长度进行适应性的调整。
37.scr催化剂模块1由scr催化剂以及蜂窝载体组成，scr催化剂涂抹在蜂窝载体上，蜂窝载体固定设置在封装壳体2内。
38.过渡连接锥3为圆锥筒状结构，过渡连接锥3用于与封装壳体2连接的一端开口的直径大于过渡连接锥3用于与排气管连接的一端开口的直径，以扩大尾气排放面积，进而保证进入封装壳体2内的尾气能够均匀的与scr催化剂模块1接触。
39.过渡连接锥3大直径的一端插装在封装壳体2内并通过焊接的方式与封装壳体2固定连接，不仅能够保证封装壳体2的圆度，避免加工误差对焊缝的影响，还能保证密封性，避免尾气从过渡连接锥3与封装壳体2之间的连接处向外泄露。
40.实施例2
41.本实用新型的另一种典型的实施方式中，提出了一种scr催化系统，包括scr催化器、尿素供给单元、尿素喷射单元，其中，scr催化器安装在排气管上，与scr催化器的进气端连接的排气管部分上固定安装有尿素喷射单元，尿素喷射单元通过管路与尿素供给单元连接，尿素供给单元内的尿素水溶液可通过尿素喷射单元喷射到排气管内以发生水解和热解反应，生成所需的还原剂氨气，氨气在scr催化剂的作用下将氮氧化物有选择性的还原为氮气。
42.具体的，排气从增压器涡轮流出后进入排气管中，同时由安装在排气管上的尿素喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气(nh3)，氨气(nh3)在催化剂的作用下将氮氧化物(no
x
)有选择性地还原为氮气(n2)。
43.可以理解的是，尿素喷射单元为现有结构，尿素供给单元为尿素箱，二者直接通过管路连接。
44.尿素的分子式nh2conh2，加h2o后在高温下分解成nh3、co2，此反应不需要催化条件即可完成：
45.nh2conh2+h2o
→
2nh3+co2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
46.在scr催化器中的nh3和排气中的no、no2反应产生n2和h2o：
47.2no+2no2+4nh3→
4n2+6h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
48.4no+o2+4nh3→
4n2+6h2o
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(3)
49.2no2+o2+4nh3→
3n2+6h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
50.为防止发动机整个使用寿命过程中氨气的泄露，还需要在scr催化器后(即与scr催化器的出气端连接的排气管上)设置氨补集器，在氨补集器中nh3与o2反应生成n2和h2o：
51.4nh3+3o2→
2n2+6h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
52.可以理解的是，为了保证氧气的供给量，还可以根据需求在排气管上安装空气喷射单元，以通过空气喷射单元向排气管内喷射空气，空气喷射单元位于scr催化器与尿素喷射单元之间，避免喷射空气对尿素水解、热解反应的影响。
53.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种scr催化器，其特征在于，包括长筒状的封装壳体、安装在封装壳体内的scr催化剂模块以及安装在封装壳体两端的过渡连接锥，所述封装壳体进气端的筒壁沿其环向向外凸出以在scr催化剂模块前端面处形成储液槽。2.根据权利要求1所述的一种scr催化器，其特征在于，所述储液槽至少设有一个。3.根据权利要求1所述的一种scr催化器，其特征在于，所述储液槽的侧壁倾斜设置。4.根据权利要求1所述的一种scr催化器，其特征在于，所述scr催化剂模块由蜂窝载体以及涂抹在蜂窝载体上的scr催化剂组成。5.根据权利要求1所述的一种scr催化器，其特征在于，所述过渡连接锥为圆锥筒状结构，过渡连接锥用于与封装壳体连接的一端开口的直径大于其另一端开口的直径。6.根据权利要求1所述的一种scr催化器，其特征在于，所述过渡连接锥的一端插装在封装壳体内并通过焊接的方式固定。7.一种scr催化系统，利用了如权利要求1-6中任一项所述的scr催化器，其特征在于，还包括尿素供给单元和尿素喷射单元，scr催化器安装在排气管上，所述尿素喷射单元安装在与scr催化器的进气端连接的排气管上，尿素喷射单元与尿素供给单元连接。8.根据权利要求7所述的一种scr催化系统，其特征在于，与所述scr催化器的出气端连接的排气管上设有氨补集器。9.根据权利要求7所述的一种scr催化系统，其特征在于，所述排气管上还设有空气喷射单元。10.根据权利要求9所述的一种scr催化系统，其特征在于，所述空气喷射单元位于scr催化剂器与尿素喷射单元之间。

技术总结
本实用新型公开了一种SCR催化器及SCR催化系统，涉及脱硝处理技术领域，解决了现有SCR催化剂模块封装前端面易因积水影响催化剂性能的问题，保证了SCR催化剂性能的同时，避免了制造成本的增加，具体方案如下：包括长筒状的封装壳体、安装在封装壳体内的SCR催化剂模块以及安装在封装壳体两端的过渡连接锥，所述封装壳体进气端的筒壁沿其环向向外凸出以在SCR催化剂模块前端面处形成储液槽。催化剂模块前端面处形成储液槽。催化剂模块前端面处形成储液槽。


技术研发人员：刘伟达 高伟 张军 李俊普
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/5/23