柴油车ＮＨ↓［３］－ＳＣＲ系统中的氨还原剂储存装置，属于柴油机尾气排放污染物控制技术领域。本装置由内、外筒构成，不锈钢传质管置于内筒轴心处，不锈钢传质管与内筒体之间的环形空间作为吸附床放置ＣａＣｌ↓［２］吸附工质，ＮＨ↓［３］吸附于ＣａＣｌ↓［２］上。内筒与内筒盖密封连接后，置放于外筒中。外筒与内筒之间的环形空间作为柴油机排气加热内筒的场所，排气由外筒底部进气口进入筒内，加热内筒，然后从外筒上部出气口排出，ＮＨ↓［３］解吸后通过不锈钢传质管从导气管排出。本发明专利技术可直接为ＳＣＲ系统提供ＮＨ↓［３］还原剂，避免了尿素水还原剂利用效率低下的问题，储存装置结构简单、安全可靠；采用柴油车排气为加热源，可节约能源；内、外筒拆卸方便，可实现对吸附剂使用情况的监测和更换。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氨气储存装置，特别是一种柴油车NH3-SCR (氨气-选择性催化还原)系统中的氨还原剂储存装置，属于柴油机尾气排放污染物控制
技术介绍
柴油机由于空燃比高，过量氧使燃油燃烧充分，降低了CO、 HC、 C02的排放，但同时导致了高的NOx和微粒PM的排放。因此控制柴油机对环境污染的首要任务就是PM和NOx的排放量。由于柴油机排气微粒PM与NOx的生成机理不同，因此减少微粒的同时又增加了NOx的排放，即所谓的Tmde-off效应。目前，世界各国都在致力于减少柴油机微粒排放的技术研究，并且已经取得了实质性的进展。相对而言，对NOx的控制是非常困难的。选择性催化还原法(SCR)具有耗氧量小，还原剂消耗量小，反应温度低，催 化剂稳定性好，热负荷低的优点，较适合柴油机排放物NOx净化。选择性催化还 原法(SCR)根据还原剂的不同，在相应的催化剂作用下，获得不同的NOx转化效 率。常见的还原剂有氨气(NH3)或尿素(Urea)、碳氢化合物(HC)、氢气(H2)。 从燃油使用条件、NOx转化效率、对NOx的较强的选择性、催化剂的活性、催化 温度范围和耐久性、可靠性、燃油代偿性、温室气体排放方面来考虑，NH3-SCR 是柴油机排气NOx催化净化最合理的选择。显然，若能直接采用NH3作为还原剂无疑是最佳方案，但车用SCR系统中NH3如何储存却是一个难题。为方便运输，需要先将氨气液化，储存在气瓶中，但在常温下，氨气的液化压力约为8atm，液氨的储存压力又高于这个压力，将液氨罐放置在车上十分危险，实际上是不可行的。为得到还原剂NH3，现在国际上普遍釆用32.5%的尿素水溶液作为柴油车SCR系统的还原剂，g卩Urea-SCR。目甜在欧美国家，包括SCR反应、尿素供给及控制技术在内的主体技术已经取得了突破，并已经丌始实验性应用。但是尿素溶液需要经过蒸干、热解、水解等一系列复杂过程转换成氨气之后，才能与NOx反应。受时间、空间限制，尿素溶液中的尿素并不能全部转化成氨气，尿素溶液 喷入SCR反应系统后，到达催化剂表面的成分有氨气、异氰酸、尿素、甚至尿 素溶液，这不仅降低NOx还原效率，还导致还原剂整体利用率低。而且，若尿 素在催化剂表面分解，可能在催化剂表面形成积炭或生成三聚氰胺联合体 ((HNC=NH)x(HNCO)y)，造成催化剂失活，影响SCR系统的性能。而且，由 于尿素水转化成氨气的过程较复杂，要实现这一系列反应，需要一定的时间和空 间，这也相应地要求配备Urea-SCR系统的车辆具有足够的空间，所以目前配备 有Urea-SCR系统的车辆主要以重型车为主。但是，轻型车柴油化已经成为一种 世界性趋势，随着世界各国排放法规越来越严格，SCR技术凭借其在如前文所 述的各方面优势，已成为柴油车后处理的研究热点，因此SCR技术应用在轻型 车上已是大势所趋，但因为其体积较大，系统复杂，目前在轻型车上的应用较少。另外，32.5%的尿素溶液有最低的冰点(-irc),在温度低于-irc的环境下，需要增加额外的措施防止溶液凝固。上述这一系列问题都使得NH3-SCR技术的推广受到了一定的限制。
技术实现思路
为了克服现有柴油机SCR系统中氨储存系统的不足，本专利技术提出一种高效安 全的氨储存装置，即采用氨合氯化钙储存技术的储存装置。氯化钙有很强的吸附 氨的能力，1个CaCl2分子可吸附8个NH3分子，形成氨合氯化钙(Ca(NH3)8Cl2)。 Ca(NH3)sCl2的理论氨存储密度为42kmo1 (千摩尔)NH3/m3，高于液氨存储密度 (40 kmol NH3/m3)。在温度为30。C的条件下，Ca(NH3)8Cl2中氨的存储压力约为 O.lMPa，远低于液氨的存储压力。另外，1个大气压下3(TC的平衡温度意味着采 用柴油机排气加热即可从Ca(NH3)8Cl2中释放出氨气。本专利技术的目的在于改善以往柴油机NH3-SCR系统中氨气供应效率低下的问 题，利用CaCl2对NH3很强的吸附能力，及其在常压下较低的解吸温度，将CaCb 作为NFb的吸附工质，简化氨气供应系统的结构，扩大SCR技术的适用范围。本专利技术是通过下述技术方案实现的本专利技术包括外筒、法兰盖、内筒盖、内筒体、不锈钢传质管、不锈钢丝网、导气管，其中外筒包括外筒体、法兰、外筒底座，在外筒体的下部丌有进气口，外筒体上部丌有出气口；外筒底座呈凹槽 型，并与外筒体下端制成一体，凹槽尺寸与内筒体外径匹配；法兰与外筒体的上端制成一体，在法兰的上端面开有O型圈槽，在法兰盖下端面与O型圈槽对应 位置加工O型圈压环，O型密封屬置于O型圈槽内；不锈钢传质管置于内筒体 轴心处，其一端与内筒体的底部固接，另一端与内筒盖内表面相接，在不锈钢传 质管管体中部均匀开有六道通气槽，不锈钢丝网包裹在不锈钢传质管外；导气管 焊接在内筒盖中心的导气孔处，并与不锈钢传质管相通，内筒盖下端面与内筒体 上端面之间放置聚四氟乙烯垫片，确保气密性，二者通过螺纹连接后放置于外筒 底座的凹槽内；导气管通过法兰盖上的中心孔伸出法兰盖外，法兰与法兰盖通过 螺栓连接。内筒体与不锈钢传质管之间的环形空间作为吸附床，放置氨的吸附工质CaCl2颗粒，NH3经过内筒盖上的导气管，不锈钢传质管上的通气槽和包裹在不锈钢传质管外的不锈钢丝网进出吸附床，实现吸附/解吸。不锈钢丝网可避免CaCl2颗粒进入不锈钢传质管内，堵塞氨气的传质通道。内筒体和外筒体之间的 环形空间为排气加热内筒的场所，外筒外部用隔热棉包裹，防止热量散失。氨气的储存是在常温下将NH3通过导气管通入不锈钢传质管，经过不锈钢传 质管上的通气槽和不锈钢丝网扩散到吸附床中，吸附于CaCl2颗粒上，形成氨合 氯化钙(Ca(NH3)8Cl2)。因为CaCl2在吸附NH3后会有一定程度的膨胀，故在装 填CaCl2时必须在内筒体内留出膨胀空间，不能填满，避免CaCl2膨胀结块，影 响吸附性能；应用时，柴油机排气通过进气口进入外筒，在筒中扩散、上升、加 热内筒后，从外筒体上部的出气口排出。当温度达到NH3的解吸温度时，NH3 开始从CaCl2中脱附出来，经由通气槽进入不锈钢传质管，最后从导气管流出， 经过流量调节装置控制流量后，进入SCR反应器，与NOx反应。本专利技术的有益效果1、 直接利用NH3充当SCR系统的还原剂，可提高SCR反应器中NOx的还 原反应效率，避免了由于采用尿素而导致的效率低下和环境污染等问题；2、 结构简单紧凑，可简化SCR系统，且安装时不需要对车辆进行大的改装， 易于与不同车辆匹配；3、 安全性高，Ca(NH3)8Cl2中氨的存储压力较低，约为一个大气压左右，可 安全地装配在车用SCR系统中；4、 没有最低冰点，在很宽的温度窗口范围内适用，克服了采用尿素水溶液 使用温度范围必须高于-11 °C的限制；5、 采用柴油机排气作为加热热源，实现了能源的再利用，可降低能耗。 附图说明图1是本专利技术氨储存装置的结构示意图。图2是本专利技术的不锈钢传质管和不锈钢丝网结构示意图。 图中l为外筒体，2为出气口， 3为法兰，4为法兰盖，5为导气管，6为内 筒盖，7为0型圈压环，8为0型圈槽，9为内筒体，IO为进气口， ll为外筒 底座，12为不锈钢传质管，13为不锈钢丝网，14为通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种柴油车ＮＨ↓［３］－ＳＣＲ系统中的氨还原剂储存装置，包括外筒、法兰盖（４）、内筒盖（６）、内筒体（９）、不锈钢传质管（１２）、不锈钢丝网（１３）、导气管（５），其中外筒包括圆柱形外筒体（１）、法兰（３）、外筒底座（１１），其特征在于外筒体（１）的下部开有进气口（１０），外筒体（１）上部开有出气口（２）；外筒底座（１１）呈凹槽型，并与外筒体（１）下端制成一体，凹槽尺寸与内筒体（９）外径匹配；法兰（３）与外筒体（１）的上端制成一体，在法兰（３）的上端面开有Ｏ型圈槽（８），在法兰盖（４）下端面与Ｏ型圈槽（８）对应位置加工Ｏ型圈压环（７），Ｏ型密封圈置于Ｏ型圈槽（８）内；不锈钢传质管（１２）置于内筒体（９）轴心处，其一端与内筒体（９）的底部固接，另一端与内筒盖（６）内表面相接，在不锈钢传质管（１２）管体中部沿轴向均匀开有六道通气槽（１４），不锈钢丝网（１３）包裹在不锈钢传质管（１２）外；导气管（５）焊接在内筒盖（６）中心的导气孔处，并与不锈钢传质管（１２）相通；内筒盖（６）与内筒体（９）通过螺纹连接后放置于外筒底座（１１）的凹槽内；导气管（５）通过法兰盖（４）上的中心孔伸出法兰盖（４）外，法兰（３）与法兰盖（４）通过螺栓连接；ＣａＣｌ↓［２］颗粒置于内筒体（９）与不锈钢传质管（１２）之间的环形空间内。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭燕君，林赫，黄震，管斌，程琪，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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