[发明专利]一种实验教学用选择性催化还原发动机尾气系统

摘要

本发明公开了一种实验教学用选择性催化还原发动机尾气系统，包括尿素罐、储气罐、供给计量模块、催化消声器、冷却水系统和后处理控制单元，本技术方案首次提出用复合分子筛催化剂，水热法提高其结晶性能，其催化活性温度最低可达120℃，氮氧化物降解效率达到95％；创新的将尿素供给计量系统采用气体辅助的方式，提高了雾化效果，有利于优化和降低催化剂的涂敷量；自主开发DCU软硬件，产品支持开环控制策略和客户指定的喷射策略，能够瞬态修正喷射量，实现设备自动化，集成化和智能化；集成式后处理器采用创新性的结构设计，尿素消耗低，营运成本低的特点；新型电子控制系统自动故障检测的设计，为保证使用安全提供坚实的保障。

主权项

一种实验教学用选择性催化还原发动机尾气系统，其特征在于：包括尿素罐、储气罐、供给计量模块、催化消声器、冷却水系统和后处理控制单元，发动机通过主气体管路与催化消声器相连，尿素罐通过尿素管路与供给计量模块相连，在尿素罐上设置有尿素直流泵，储气罐通过供气管路与供给计量模块相连，尿素和气体在供给计量模块中进行计量和混合后通过喷嘴进入主气体管路，最终与发动机产生的尾气共同进入催化消声器进行尾气的吸附处理；其中，所述的供给计量模块包括气体输送管路、尿素回流管路、尿素蓄能管路、尿素气体节流管路、气液混合器和喷嘴，气体输送管路与储气罐相连，在气体输送管路上设置有气泵、二级滤清器、第一温度传感器、气压传感器和第一电磁阀，三条尿素管路与尿素罐相连，三条管路在三岔分流管处进行分流，在三岔分流管的上游设置有第一单向阀，尿素回流管路上设置有尿素回流气控阀，尿素回流管路接回尿素罐，在尿素蓄能管路上设置有第二单向阀和蓄能器，尿素蓄能管路连接于气体输送管路上，在尿素气体节流管路上设置有气体节流孔板，来自气体输送管路和尿素气体节流管路的气体和尿素在气液混合器中进行汇聚，气液混合器连接喷嘴；其中，所述的催化消声器包括，外壳、内端板、隔板、催化剂载体、排气管、进气管、进气法兰、第二温度传感器和氮氧传感器，催化消声器外壳呈四方形，一端设置有进气管，进气管通过进气法兰与主气体管路相连，在接近主气体管路与进气法兰的连接处的地方，供给计量模块的喷嘴伸入主气体管路中，尿素与尾气在此处进行混合共同进入催化消声器内，催化消声器的另一侧设置有排气管，催化消声器的内部的一侧设置有内端板，内端板上设置有隔板将催化消声器内部分隔为C字形的混合处理空间，隔板上设置有用于放置催化剂的催化剂载体，催化剂载体设置于隔板的两侧使尾气在混合处理空间内可与催化剂进行充分的接触反应，在催化消声器上还设置有第二温度传感器和氮氧传感器；在所述催化剂载体上放置有反蛋白石催化剂，该反蛋白石催化剂的制备过程如下所述：步骤一、制备分子筛反蛋白石结构以正硅酸乙酯、四丙基氢氧化铵、去离子水为原料进行混合，使最终摩尔配比n(TEOS)：n(TPAOH)：n(H2O)＝(1‑3)：(0.1‑0.5)：(100‑120)，取一洁净烧杯，加入去离子水、四丙基氢氧化铵，在搅拌条件下逐滴加入正硅酸乙酯，之后加入PS微球，老化24‑30h，而后将合成液转入反应釜，在170‑180℃下晶化1.5‑2h后以15‑20℃/min的速度降温至室温(25‑30℃)，然后用去离子水反复洗涤至所得晶体悬液为中性(pH6.8‑7.2)，在60‑70℃下干燥，干燥后在500‑550℃下烧结2‑3h,并进行退火处理从而使分子筛形貌变为反蛋白质结构；步骤二、负载活性物质活性物质是质量百分数为6‑7％的硝酸铈溶液，将催化剂置入洁净烧杯，加入氯化铜水溶液在室温下浸渍24‑30h，使活性物质硝酸铈的质量达到步骤一中合成的反蛋白质结构质量的5％‑25％，在110‑120℃下干燥1‑2h，之后将样品放入马弗炉，在500‑550℃条件下煅烧3h，得到成品，该步骤用以提升反蛋白石结构的脱硝能力；其中，所述的冷却水系统为利用发动机冷却水对尿素管路进行温控的系统，从发动机开始连接尿素罐，再连通供给计量模块，最后返回发动机，完成对尿素管路的温控，防止尿素在低温下结晶，在冷却水系统中设置有冷却液电磁阀；所述后处理控制单元包括信号处理模块、功率驱动模块、总线驱动模块、电源模块和单片机，单片机分别与信号处理模块、功率驱动模块、总线驱动模块和电源模块相连，所述总线驱动模块与所述发动机控制装置相连，以获得发动机转速、扭矩信号，所述功率驱动模块与尿素直流泵、第一温度传感器、第二温度传感器、气压传感器、氮氧传感器、第一电磁阀和第二电磁阀相连，所述后处理控制单元接收各传感器的信号，控制尿素直流泵的运转或停止，以及电磁阀的开启或关闭。