Нейтрализатор отработавших газов Советский патент 1992 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов двигателей с воспламенением от сжатия.

Известны многоступенчатые каталитические нейтрализаторы, например, содержащие металлический корпус, реакционную камеру, включающую металлические сетки или решетки, покрытые платиново-родие- вым сплавом, обеспечивающие очистку газов от окислов азота, углеводородов и окиси углерода. Недостатками таких нейтрализаторов являются: невозможность использования их для нейтрализации отработавших газов дизелей, ввиду того, что реакционные камеры с катализатором забиваются сажей, коксом, нерастворимыми органическими веществами, создание повышенных противодавлений выхлопу, приводящих к снижению мощности дизелей.

Известны также многоступенчатые нейтрализаторы с каталитическими элементами, содержащие подвод воздуха между каталитическими элементами. Недостатками таких нейтрализаторов являются следующие: поскольку в отработавших газах дизеля содержится до 18% кислорода по объему, подача воздуха приводит к созда- нию условий, затрудняющих восстановительные реакции, каталитические элементы забиваются сажей.

Кроме указанных известны нейтрализаторы, содержащие каталитический реак- тор (реакционную камеру) со входной и выходной решетками и перфорированную трубу с отверстиями для распределения аммиака, в которых отверстие входной решетки по осям совпадают с отверстиями в перфорированной трубе 3. Конструкция такого нейтрализатора является наиболее близкой по технической сущности и является прототипом. Недостатками такого ката- лизатора являются следующие: нейтрализатор не является многоступенчатым и в нем не осуществляются последовательно окислительные и восстановительные реакции, через решетки при перегородках наблюдается вынос изношенных элементов катализаторов на носителе.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания путем активизации восстановительных и окисли- тельных реакций в зонах каталитического реагирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном нейтрализаторе, содержащем корпус с двойными стенками, теплоизоляцию, реакционную камеру с кипящим слоем катализатора, входную и выходную решетки, верхнюю крышку с пробкой, впускной и выпускной патрубки, распределитель аммиака в виде полой трубы, согласно изобретению реакционная камера выполнена с выходной решеткой в виде пористого метал- локерамического блока катализации, в которой введена труба для подачи в зону реакции газа, например, аммиака.

На чертеже изображен нейтрализатор вдоль оси, продольный разрез.

Нейтрализатор содержит корпус, который состоит из верхней части 1 и нижней части 2. В корпусе расположена реакционная камера 3, а между стенками корпуса нейтрализатора и реакционной камеры 3 размещена теплоизоляция 4. В нижнюю часть корпуса врезаны впускной патрубок 5 с фланцем 6, а в верхнюю часть 1 корпуса врезан выпускной патрубок 7 с фланцем 8. В верхней части 1 корпуса закреплена полая перфорированная труба 9 с отверстиями 10, закрытая крышкой 11. К крышке 11 подведен штуцер 12. к которому подведена трубка

13подачи газа. Впускной патрубок 5 предназначен для подачи отработавших газов 14, в выпускной патрубок 7 предназначен для отвода очищенных газов 15. В нижней части реакционной камеры 3 выполнена входная решетка 16, а в реакционной камере размещен насыпной катализатор 17. Выходная решетка в реакционной камере 3 выполнена в виде пористого металлокера- мического блока 18 и закреплена буртом 19 в верхней части 1 корпуса, кольцом 20, расположенным между буртом 19 и реакционной камерой 3 и буртом 21 в реакционной камере 3. Реакционная камера 3 фиксируется в корпусе буртом 19 в верхней части и буртом 22 в нижней части 2. Полая перфорированная труба 9 установлена в корпусе вертикально и введена в пористый металло- керамический блок 18 и отверстия 10 на ее боковой поверхности перекрыты пористым материалом блока 18, а на.торцовой стенке трубы 9 в зоне реакционной камеры выполнено дополнительное отверстие 23.

Работа нейтрализатора отработавших

газов осуществляется следующим образом.

В процессе работы отработавшие газы

14от двигателя по впускному патрубку 6 поступают к решетке 16 и попадают в реакционную камеру 3 с кипящим слоем катализатора 17, где протекают реакции окисления окиси углерода до углекислого газа и углеводородов, измельчение в кипящем слое частиц сажи и их дожигание. В зону доокисления продуктов неполного сгоания через отверстия 23 подается через

штуцер 12 и трубу 9 газ, например, аммиак, который служит для связывания свободного кислорода. В пористый метэллокерамиче- ский блок катализации 18 поступают отра- ботавшие газы с доокисленными продуктами неполного сгорания и сажи в зону восстановления окислов азота в нем через отверстия 10 в трубе 9 поступает дополнительно газ, например, аммиак, что обеспечивает хорошие условия для хода восстановительных реакций. Такое выполнение нейтрализатора обеспечивает создание благоприятных условий не только для окисления продуктов неполного сгорания, но и для восстановления окислов азота. Таким образом, конструкция позволяет повысить эффективность очистки отработавших газов дизелей. Установка пористого метал- локерамического блока катализации пред- отвращает вынос изношенного катализатора из нейтрализатора. Эффективность очистки окислов азота повышается до 75%.

По сравнению с прототипом нейтрали- затор отработавших газов обеспечивает: более полное восстановление окислов азота; снижение выбросов окиси углерода, углеводородов и сажи, предотвращение выноса катализатора. Эффект снижения уровней вредных выбросов с отработавшими газами достигается в силу следующих причин. Подача газа в зону окисления продуктов неполного сгорания создает условия

для снижения содержания свободного кислорода в потоке отработавших газов, что создает в последующем условия для восстановления окислов азота. Подача газа в зону восстановления окислов азота способствует созданию малоокислительной среды в зоне реакции.

Экономический эффект от использования одного нейтрализатора с двигателем 4ч13/14 мощностью 440 кВт при 1700 составляет 0.7 тысячи рублей в год. Формула изобретения Нейтрализатор отработавших газов, со- держачций корпус с входной и выходной рц- шетками, реакционную камеру с кипящим слоем катализатора, размещенную между решетками, впускной и выпускной патрубки, закрепленные на корпусе, и распределитель аммиака, размещенный в зоне реакционной камеры и выполненный в виде полой трубы с отверстиями на ее боковой поверхности и торцовой стенкой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки путем активизации восстановительных и окислительных реакций, выходная решетка выполнена в виде пористого металлокерамического блока, распределитель аммиака установлен в последнем вертикально с возможностью размещения отверстий в металлокерамическом блоке, а его торцовой стенки - в реакционной камере, причем торцовая стенка выполнена с дополнительным отверстием.

Использование: в даигателестроении. а именно в устройствах для очистки отрабов 7 и я-: 15... тавших газов двигателей с воспламенением от сжатия. Сущность изобретения: нейтра- лизат ор содержит корпус (К), который состоит из верхней части корпуса (ВЧК) 1 и нижней части корпуса (НЧК) 2. В К расположена реакционная камера (РК) 3 с кипящим слоем катализатора 17. В НЧК 2 закреплена полая перфорированная труба (ПТ) 9 с отверстиями 10 и 23. Входная решетка в РК 3 выполнена в виде пористого металлокера- мического блока (МКБ) 18 и закреплена буртом 19 ВЧК 1. (ПТ) 0 введена в МБК 18 и отверстия 10 перекрыты МКБ 18. Между стенками К и РК 3 размещена теплоизоляция 4. ПТ 9 служит для подачи в зону реакции газа, например аммиака. 1 ил. v| v| О 00 CA V| уутууууу у«.уууууууу уу - у; .-«д v.