本发明专利技术涉及一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，包括热风供给系统，配气系统，预处理旁通系统，尿素喷射系统和检测系统，其特征在于所述热风供给系统和配气系统模拟真实发动机的排气条件，所述预处理旁通系统能在350℃以下时有效提高NO2比重，所述尿素喷射系统喷射定量尿素溶液，并采用可视化装置，所述检测系统检测采样点处目标气体浓度。本发明专利技术结构简单，造价低廉且易于安装，利用预处理旁通装置实现排气温度350℃以下时排气中NO/NO2≈1，提高NOX的转化效率，特别是低温转化效率，降低NH3的泄漏，同时对尿素喷射进行可视化研究，优化尿素喷嘴。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置。
技术介绍
柴油机以其燃油经济性、动力性、可靠性和CO2排放少备受人们的亲睐，但柴油机存在一个很大的问题就是排放问题，它带来大量的NOX和PM排放造成严重的环境污染。随着排放法规的日益严格，机内净化技术已无法满足排放要求，必须增设排气后处理系统。目前认为柴油机Urea-SCR技术路线是实现未来排放法规的最有前景的一项技术。车用柴油机运行工况多变，且SCR系统布置空间有限，目前车用SCR系统存在有低温转化效率低，排气系统尿素沉积等问题。而柴油机尾气中NO2比重的提高可以满足SCR快速反应的条件从而有利于提高转化效率，特别是低温转化效率，还可以降低还原剂的泄漏。
技术实现思路
本专利技术专利为一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，其目的是利用预处理旁通装置有效提高NO2的比重，使其NO/NO21，提高NOX转化效率，特别是低温转化效率，还可以有效降低NH3泄露。但当温度超过350℃时，快速SCR反应的速率与标准SCR反应相差无几。因此若SCR处的排气温度在350℃以上，排气中NO2的比例对SCR反应速率影响甚微，考虑到节能环保的要求，本装置将针对排气温度350℃以下时提高NO2的比重，同时对尿素喷射进行可视化研究，优化尿素喷嘴。为实现以上目的，本专利技术专利采用的技术方案是：一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，包括热风供给系统，配气系统，预处理旁通系统，尿素喷射系统和检测系统，所述热风供给系统和配气系统并联，然后与预处理旁通系统连接，所述预处理旁通系统、尿素喷射系统和检测系统依次连接；根据本专利技术，所述的热风供给系统主要包括了液化天然气瓶、燃烧器、鼓风机和热风炉。液化天然气瓶与燃烧器连接，燃烧器置于热风炉内，热风炉外接鼓风机，热风炉为管路内提供炽热气体；所述液化天然气瓶与燃烧器之间设有减压阀；首先液化天然气瓶配备有气体阀来控制天然气通闭。接着将天然气瓶通过气管接入带有燃烧器的热风炉，使天然气能在其中燃烧。最后在热风炉的两侧分别安装鼓风机和气体管道，通过鼓风机将天然气燃烧后产生的炽热气体传输到气体管道从而为后续实验做准备。传输的气体参数分别由温度传感器，压力表以及流量计控制。该系统主要模拟了真实发动机的排气工况。根据本专利技术，所述的配气系统主要包括NO瓶、NO2瓶和配气装置。所述NO瓶、NO2瓶均与配气装置连接，经配气装置处理气体与热风炉提供的炽热气体混合；所述NO瓶与配气装置之间设有流量计Ⅱ，所述NO2瓶与配气装置之间设有流量计Ⅲ。NO瓶和NO2瓶都配备有可控制气体通闭的阀门，将两种气体的气管分别连接到各自的流量计Ⅱ、流量计Ⅲ上，通过其控制控制NO和NO2流量大小，最后将两路气体一起连接进配气装置中进行配气。整个配气过程中利用控制单元控制阀门开度，并在系统管道末端安装阀门Ⅰ和单向阀以达到整个系统的开闭以及防止回流的目的。配气系统的作用是模拟出真实发动机的尾气条件。根据本专利技术，所述的预处理旁通装置包括旁通阀Ⅰ、旁通阀Ⅱ、预氧化催化器、控制单元以及NO传感器Ⅰ、NO2传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ。热风供给系统和配气系统的混合气体进入预处理旁通系统的主管路，主管路上依次设有流量计Ⅳ、旁通阀Ⅰ，流量计Ⅴ；所述预处理旁通系统还设有分支管路，所述分支管路的两端均与主管路相连通，分支管路的入口设于流量计Ⅳ和旁通阀Ⅰ之间，分支管路的出口设于流量计Ⅴ之后；分支管路上依次设有温度传感器Ⅱ、旁通阀Ⅱ、预氧化催化器；在分支管路后方的主管路上设有NO传感器Ⅰ和NO2传感器Ⅰ；该系统中旁通阀门开关，温度传感器Ⅱ，NO传感器Ⅰ,NO2传感器Ⅰ都与控制单元相连接，当排气温度350℃以下时利用控制单元接收NO传感器Ⅰ和NO2传感器Ⅰ的信号，控制两路管道旁通阀Ⅰ、旁通阀Ⅱ的开度大小使SCR催化器入口处气体中NO/NO21，当排气温度超过350℃时关闭预氧化催化器前的旁通阀Ⅱ24开关。该旁通装置主要作用为控制反应气体中NO和NO2的比例，使其符合SCR快速反应的条件。根据本专利技术，所述的尿素喷射系统主要包括尿素罐、尿素泵、喷嘴和可视化石英管。通过预处理旁通装置处理后的气体通过气体管道接入可视化的石英管。预处理旁通系统的主管路与可视化石英管连接，所述可视化石英管内安装有喷嘴，喷嘴外接尿素泵的出口，所述尿素泵的进口与尿素罐连接；尿素水溶液经尿素罐，尿素泵通过喷嘴喷入石英管中与气体混合。该系统选用可视化装置便于观察尿素雾化效果，以此优化尿素喷嘴，减少避免结晶的生成，达到提高NOX转化效率的目的。根据本专利技术，所述的检测系统包括NH3传感器Ⅰ、NH3传感器Ⅱ、NO传感器Ⅱ和NO2传感器Ⅱ、SCR催化器以及气体回收罐。可视化石英管与SCR催化器连接，SCR催化器后接有气体回收罐；可视化石英管与SCR催化器之间设有NH3传感器Ⅰ，所述SCR催化器与气体回收罐之间设有NH3传感器Ⅱ，NO传感器Ⅱ，NO2传感器Ⅱ；模拟的尾气与尿素溶液混合后通入气体发生反应的主要场所—SCR催化器，在催化器前端安装的NH3传感器Ⅰ，和催化器后端安装的NH3传感器Ⅱ、NO传感器Ⅱ、NO2传感器Ⅱ检测出NOx转化效率以及参与反应的NH3量。在该系统的最后安装尾气回收罐将反应后的产物回收，避免污染大气。所述阀门Ⅰ，流量计Ⅳ，温度传感器Ⅱ，旁通阀Ⅰ，旁通阀Ⅱ，NO传感器Ⅰ，NO2传感器Ⅰ，NH3传感器Ⅰ，NH3传感器Ⅱ，NO传感器Ⅱ，NO2传感器Ⅱ均与控制系统电性连接。所述热风炉后方管路上设有温度传感器，流量计Ⅰ，压力表。根据本专利技术，所述的传感器采集的数据传递给控制单元，利用控制单元对传感器采集的数据进行分析，计算SCR系统的转化效率，流量计、压力表和温度计可以测量管路中气体的流量、压力和温度，获得气体的特性参数，便于控制，这样试验可以在不同流量、不同压力和不同温度下测量NOX的转化效率。考虑到尿素水溶液的腐蚀性，高温时容易侵蚀低碳钢部件，本专利技术采用304以上不锈钢制作。本专利技术的有益效果：一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置结构简单、造价低廉且易于安装，可以测量不同废气流量、压力和温度下的NOX转化效率，具有测量范围广泛的特点。附图说明：图1为本专利技术SCR系统试验装置示意图；附图标记说明：1.热风供给系统，2.配气系统，3.预处理旁通系统，4.尿素喷射系统，5.检测系统，6.液化天然气瓶，7.减压阀，8.鼓风机，9.热风炉，10.燃烧器，11.温度传感器Ⅰ，12.流量计Ⅰ，13.压力表，14.NO瓶，15.流量计Ⅱ，16.NO2瓶，17.流量计Ⅲ，18.配气装置，19.阀门Ⅰ，20.单向阀，21.流量计Ⅳ，22.温度传感器Ⅱ，23.旁通阀Ⅰ，24.旁通阀Ⅱ，25.流量计Ⅴ，26.预氧化催化器，27.控制单元，28.NO传感器Ⅰ，29.NO2传感器Ⅰ，30.尿素罐，31.尿素泵，32.喷嘴，33.可视化石英管，34.NH3传感器Ⅰ，35.SCR催化器，36.NH3传感器Ⅱ，37.NO传感器Ⅱ，38.NO2传感器Ⅱ，39.气体回收罐。具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，其特征在于，包括热风供给系统（1），配气系统（2），预处理旁通系统（3），尿素喷射系统（4）和检测系统（5），所述热风供给系统（1）和配气系统（2）并联，然后与预处理旁通系统（3）连接，所述预处理旁通系统（3）、尿素喷射系统（4）和检测系统（5）依次连接；所述的热风供给系统（1）主要包括液化天然气瓶（6）、燃烧器（10）、鼓风机（8）和热风炉（9）；液化天然气瓶（6）与燃烧器（10）连接，燃烧器（10）置于热风炉（9）内，热风炉（9）外接鼓风机（8），热风炉（9）为管路内提供炽热气体；所述液化天然气瓶（6）与燃烧器（10）之间设有减压阀（7）；所述配气系统（2）包括NO瓶（14）、NO2瓶（16）和配气装置（18）；所述NO瓶（14）、NO2瓶（16）均与配气装置（18）连接，经配气装置（18）处理气体与热风炉（9）提供的炽热气体混合；所述配气装置（18）的后方管路上设有阀门Ⅰ（19），单向阀（20）；所述的预处理旁通装置（3）包括温度传感器Ⅱ（22）、旁通阀Ⅱ（24）、预氧化催化器（26）、控制单元（27）以及NO传感器（28）和NO2传感器（29）；热风供给系统（1）和配气系统（2）的混合气体进入预处理旁通系统（3）的主管路，主管路上依次设有流量计Ⅳ（21）、旁通阀Ⅰ（23），流量计Ⅴ（25）；所述预处理旁通系统（3）还设有分支管路，所述分支管路的两端均与主管路相连通，分支管路的入口设于流量计Ⅳ（21）和旁通阀Ⅰ（23）之间，分支管路的出口设于流量计Ⅴ（25）之后；分支管路上依次设有温度传感器Ⅱ（22）、旁通阀Ⅱ（24）、预氧化催化器（26）；在分支管路后方的主管路上设有NO传感器Ⅰ（28）和NO2传感器Ⅰ（29）；所述的尿素喷射系统主要包括尿素罐（30）、尿素泵（31）、喷嘴（32）和可视化石英管（33）；预处理旁通系统（3）的主管路与可视化石英管（33）连接，所述可视化石英管（33）内安装有喷嘴（32），喷嘴（32）外接尿素泵（31）的出口，所述尿素泵（31）的进口与尿素罐（30）连接；所述的检测系统（5）包括NH3传感器Ⅰ（34）、NH3传感器Ⅱ（36）、NO传感器Ⅱ（37）和NO2传感器Ⅱ（38）、SCR催化器（35）以及气体回收罐（39）；可视化石英管（33）与SCR催化器（35）连接，SCR催化器（35）后接有气体回收罐（39）；可视化石英管（33）与SCR催化器（35）之间设有NH3传感器Ⅰ（34），所述SCR催化器（35）与气体回收罐（39）之间设有NH3传感器Ⅱ（36）， NO传感器Ⅱ（37），NO2传感器Ⅱ（38）；所述阀门Ⅰ（19），流量计Ⅳ（21），温度传感器Ⅱ（22），旁通阀Ⅰ（23），旁通阀Ⅱ（24），NO传感器Ⅰ（28），NO2传感器Ⅰ（29），NH3传感器Ⅰ（34），NH3传感器Ⅱ（36）， NO传感器Ⅱ（37），NO2传感器Ⅱ（38）均与控制系统（27）电性连接。...
【技术特征摘要】
1.一种用于提高SCR系统转化效率的试验装置，其特征在于，包括热风供给系统（1），配气系统（2），预处理旁通系统（3），尿素喷射系统（4）和检测系统（5），所述热风供给系统（1）和配气系统（2）并联，然后与预处理旁通系统（3）连接，所述预处理旁通系统（3）、尿素喷射系统（4）和检测系统（5）依次连接；
所述的热风供给系统（1）主要包括液化天然气瓶（6）、燃烧器（10）、鼓风机（8）和热风炉（9）；液化天然气瓶（6）与燃烧器（10）连接，燃烧器（10）置于热风炉（9）内，热风炉（9）外接鼓风机（8），热风炉（9）为管路内提供炽热气体；所述液化天然气瓶（6）与燃烧器（10）之间设有减压阀（7）；
所述配气系统（2）包括NO瓶（14）、NO2瓶（16）和配气装置（18）；所述NO瓶（14）、NO2瓶（16）均与配气装置（18）连接，经配气装置（18）处理气体与热风炉（9）提供的炽热气体混合；所述配气装置（18）的后方管路上设有阀门Ⅰ（19），单向阀（20）；
所述的预处理旁通装置（3）包括温度传感器Ⅱ（22）、旁通阀Ⅱ（24）、预氧化催化器（26）、控制单元（27）以及NO传感器（28）和NO2传感器（29）；热风供给系统（1）和配气系统（2）的混合气体进入预处理旁通系统（3）的主管路，主管路上依次设有流量计Ⅳ（21）、旁通阀Ⅰ（23），流量计Ⅴ（25）；所述预处理旁通系统（3）还设有分支管路，所述分支管路的两端均与主管路相连通，分支管路的入口设于流量计Ⅳ（21）和旁通阀Ⅰ（23）之间，分支管路的出口设于流量计Ⅴ（25）之后；分支管路上依次设有温度传感器Ⅱ（22）、旁通阀Ⅱ（24）、预氧化催化器（26）；在分支管路后方的主管路上设有N...
【专利技术属性】
技术研发人员：王静，王谦，吴里程，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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