本實用新型主要涉及發(fā)動機(jī)后處理系統(tǒng)催化劑考核，尤其涉及一種催化劑老化耐久裝置。

背景技術(shù)：

為了滿足越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)，單靠柴油機(jī)燃燒過程的改進(jìn)，各種優(yōu)化策略地應(yīng)用，達(dá)到國Ⅳ法規(guī)排放要求已是極限。為此各類排氣后處理裝置的研發(fā)應(yīng)聲而起。機(jī)外凈化技術(shù)包括前處理技術(shù)和后處理技術(shù)。前處理技術(shù)通過改變進(jìn)氣和燃油質(zhì)量，來減少發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒過程中污染物的生成；后處理技術(shù)通過對排氣系統(tǒng)中已經(jīng)生成的污染物進(jìn)行處理，減少發(fā)動機(jī)最終排放的污染物。相對于機(jī)前處理技術(shù)，發(fā)動機(jī)后處理技術(shù)的方法較多，效果較好。利用催化反應(yīng)減少尾氣中的污染物，是汽車尾氣后處理技術(shù)的重要手段之一。

發(fā)動機(jī)尾氣排放污染物主要有一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)等。目前，為降低各污染物的排放，通常需要機(jī)外后處理技術(shù)，即在發(fā)動機(jī)排氣管上連接一套后處理系統(tǒng)及催化轉(zhuǎn)化器，如SCR催化消聲器、DOC氧化器、DPF顆粒捕集器等。無論是SCR系統(tǒng)還是DOC系統(tǒng)，處理污染物的關(guān)鍵在于催化劑的性能好壞，因此，對于發(fā)動機(jī)企業(yè)，考核催化劑性能對于發(fā)動機(jī)的排放有至關(guān)重要的作用。對于分子篩催化劑以及DOC催化劑，燃油中硫的存在是導(dǎo)致性能劣化的主要原因。新鮮態(tài)催化劑轉(zhuǎn)化效率往往很高，使用一段時間后催化劑性能往往劣化，在排放法規(guī)要求越來越嚴(yán)格的今天，考核催化劑的耐久性至關(guān)重要。

目前，催化劑老化耐久最常用的方法是在發(fā)動機(jī)臺架上調(diào)節(jié)排溫至標(biāo)定工況溫度運(yùn)行一定的時間，例如對于SCR釩基催化劑，將發(fā)動機(jī)排溫調(diào)至550℃運(yùn)行200h，或在發(fā)動機(jī)臺架上采用特定的負(fù)載循環(huán)運(yùn)行1000h以上，然后考察耐久后催化劑的轉(zhuǎn)化效率，從而考核催化劑耐久性是否能夠滿足要求。利用發(fā)動機(jī)臺架進(jìn)行催化劑耐久，為了考核催化劑的耐久極限或加速老化，需要將發(fā)動機(jī)工況調(diào)節(jié)至排放較惡劣的狀態(tài)，如最高排溫、最高廢氣流量，發(fā)動機(jī)臺架運(yùn)行費用高，或者采用固定循環(huán)工況運(yùn)行1000小時以上，考核催化劑耐久性用時往往很長，導(dǎo)致后處理系統(tǒng)開發(fā)成本高昂及資源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述問題，本實用新型的提出一種催化劑老化耐久裝置，通過模擬發(fā)動機(jī)尾氣組分、排溫、廢氣流量條件，實現(xiàn)在不需要發(fā)動機(jī)臺架資源情況下離線進(jìn)行后處理系統(tǒng)用催化劑的老化耐久處理。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種催化劑老化耐久裝置，其特征在于：包括配氣裝置、爐體加熱裝置和廢氣處理裝置，所述配氣裝置包括多個儲存不同氣體的氣瓶、水箱和混合閥，所述各個氣瓶的出口端設(shè)有流量閥，所述水箱出口端連接有霧化器和流量閥，所述水箱和所述各個氣瓶通過管路并聯(lián)后與混合閥相連；所述爐體加熱裝置包括循環(huán)風(fēng)機(jī)、加熱爐和工裝，所述工裝置于加熱爐內(nèi)；所述混合閥、循環(huán)風(fēng)機(jī)、工裝和廢氣處理裝置通過管路依次相連。

所述爐體加熱裝置還包括電加熱器、第一閥門和第二閥門，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)、電加熱器、工裝和第一閥門形成環(huán)路，所述混合閥與所述循環(huán)風(fēng)機(jī)和所述第一閥門相連，所述第二閥門的一端與所述工裝和所述第一閥門相連，所述第二閥門的另一端與所述廢氣處理裝置相連。

所述加熱爐設(shè)有溫控裝置和定時裝置。

所述工裝的數(shù)量為2個或2個以上，通過管路串聯(lián)。

所述氣瓶的數(shù)量為4個，分別儲存有O₂、N₂、CO₂和SO₂。

本實用新型的優(yōu)點在于：

(1)該裝置可以根據(jù)需要調(diào)整氣份組成，加熱爐可以實現(xiàn)程序加熱，自由設(shè)定老化溫度和老化時間，可以滿足不同用途的催化劑老化條件，使用靈活。

(2)該裝置可以代替發(fā)動機(jī)臺架老化，節(jié)省了發(fā)動機(jī)企業(yè)的臺架資源，避免了發(fā)動機(jī)臺架在使用過程中發(fā)動機(jī)等各部件的老化折舊等，降低了后處理系統(tǒng)開發(fā)成本。

(3)該裝置將待老化處理的催化劑放置在工裝內(nèi)，工裝體積根據(jù)催化劑體積設(shè)計，盡量縮小體積，氣份只通過工裝,最大程度降低了氣份使用量，且設(shè)計了循環(huán)管路，使得氣份在老化過程中循環(huán)使用，大大降低了催化劑耐久考核成本。

(4)該裝置對催化劑整體進(jìn)行老化，老化后不影響封裝，可以選用新鮮催化劑和老化后催化劑同時進(jìn)行封裝，封裝好后同步進(jìn)行轉(zhuǎn)化效率考核，用于考察催化劑耐久特性。

(5)該裝置既能實現(xiàn)SCR催化劑的性能考核，也可用于DOC催化劑以及三元催化劑的性能評價，用途廣泛。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本實用新型的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

附圖1示出了根據(jù)本實用新型實施方式的催化劑老化耐久裝置示意圖。

圖示中：1.氣瓶、2.水箱、3.霧化器、4.流量閥、5.混合閥、6.循環(huán)風(fēng)機(jī)、8.加熱爐、9.工裝、10、第一閥門、11.第二閥門、12.廢氣處理裝置。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

根據(jù)本實用新型的實施方式，提出一種催化劑老化耐久裝置，如圖1所示，包括配氣裝置、爐體加熱裝置和廢氣處理裝置，所述配氣裝置包括多個儲存不同氣體的氣瓶1、水箱2和混合閥5，所述各個氣瓶的出口端設(shè)有流量閥4，所述水箱出口端連接有霧化器3和流量閥4，所述水箱和所述各個氣瓶通過管路并聯(lián)后與混合閥5相連；根據(jù)配氣條件的需要，確定所述氣瓶的數(shù)量以及所述氣瓶中存儲氣體的種類，本實施例中所述氣瓶的數(shù)量為4個，分別儲存有O₂、N₂、CO₂和SO₂。所述爐體加熱裝置包括循環(huán)風(fēng)機(jī)6、加熱爐8和工裝9，所述工裝置于加熱爐8內(nèi)；所述混合閥5、循環(huán)風(fēng)機(jī)6、工裝9和廢氣處理裝置12通過管路依次相連。

根據(jù)不同催化劑老化特性的配氣條件，通過流量閥4可以調(diào)節(jié)各個氣瓶中氣體和經(jīng)霧化器3霧化后的水蒸氣的流量進(jìn)行配氣，模擬發(fā)動機(jī)尾氣。例如：對于SCR釩基催化劑主要關(guān)注水熱老化，可以采用如下配氣條件：O₂-14％；CO₂-5％；H₂O：5％；N₂為平衡氣；對于DOC貴金屬催化劑主要關(guān)注硫老化和水熱老化，可以采用如下配氣條件：H₂O-10％；O₂-10％；SO₂-250ppm；N₂為平衡氣。

在催化劑的使用過程中，影響催化劑性能的因素有:發(fā)動機(jī)參數(shù)、空燃比、廢氣組分、排溫、空速、油品、催化劑配方等，發(fā)動機(jī)狀況確定后，影響其性能最大的因素便是排溫、和空速?？账偈菢?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(溫度(25℃)和壓力(100kPa))流過催化轉(zhuǎn)化器的體積流量與催化轉(zhuǎn)化器容積的比值，單位為h^-1，也就是氣體容積流量(L/h)除以催化劑載體容積(L)所得數(shù)值。排溫對于NOx的轉(zhuǎn)化效率影響顯著，空速并不明顯，但空速的高低直接影響催化劑的氨存儲能力和氨泄漏，從而間接影響NOx的轉(zhuǎn)化效率。高排溫和高空速是導(dǎo)致催化劑劣化的主要原因。

本實用新型根據(jù)需要設(shè)定好所需空速，依據(jù)催化劑體積計算好所需廢氣流量，使用流量閥調(diào)節(jié)配氣組分配后經(jīng)混合閥混合，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)控制廢氣流量，進(jìn)而實現(xiàn)空速控制。

所述加熱爐8為電加熱爐，設(shè)有溫控裝置和定時裝置，通過溫控裝置控制加熱爐加熱溫度實現(xiàn)高溫條件，并通過定時裝置控制加熱時間。

所述工裝的數(shù)量為2個或2個以上，通過管路串聯(lián)。所述工裝用于固定催化劑，將催化劑放置密封的工裝中，將調(diào)節(jié)好的氣份通入工裝；設(shè)置多個工裝可以實現(xiàn)對新鮮催化劑和老化后催化劑同時進(jìn)行封裝，用于考察催化劑耐久特性。

所述爐體加熱裝置還包括電加熱器7、第一閥門10和第二閥門11，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)6、電加熱器7、工裝9和第一閥門10形成環(huán)路，所述混合閥5與所述循環(huán)風(fēng)機(jī)6和所述第一閥門10相連，所述第二閥門11的一端與所述工裝6和所述第一閥門10相連，所述第二閥門11的另一端與所述廢氣處理裝置12相連。

氣體從加熱爐出來可以循環(huán)利用，第一閥門10打開，第二閥門11關(guān)閉時，通過循環(huán)風(fēng)機(jī)循環(huán)利用調(diào)節(jié)好配氣組分的氣體，經(jīng)過管路后氣體溫度會有損失，因此在加熱爐前端設(shè)置電加熱器7對循環(huán)利用的氣體進(jìn)行溫度補(bǔ)償；由于排放氣體為高溫、有害氣體，耐久結(jié)束后將第一閥門10關(guān)閉，第二閥門11打開，將氣體排入廢氣處理裝置進(jìn)行冷卻、有害物質(zhì)處理后再行排放。

本實用新型主要工作原理：后處理系統(tǒng)催化劑一般分為水熱老化、硫老化等失效模式，因此本實用新型目的為將催化劑進(jìn)行水熱老化或硫老化。本實用新型由配氣裝置、爐體加熱裝置、廢氣處理裝置以及各管路、閥門組成。配氣裝置可以根據(jù)需要進(jìn)行配氣，通過流量閥調(diào)節(jié)各氣份組成，經(jīng)過混合閥進(jìn)入爐體工裝內(nèi)，工裝為催化劑提供密封環(huán)境，氣體通入工裝在爐體內(nèi)進(jìn)行升溫，氣氣體通過循環(huán)風(fēng)機(jī)在催化劑工裝內(nèi)循環(huán)利用，節(jié)省氣份成本，最后通過廢氣處理裝置冷卻并將有污染的氣份(SO₂等)去除后排放。本實用新型可以根據(jù)需要調(diào)整氣份組成，釩基催化劑可以用水熱老化方式，DOC催化劑可以加入硫老化，本實用新型中加熱爐可以實現(xiàn)程序加熱，設(shè)定老化溫度和老化時間，可以滿足不同用途的催化劑老化條件。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。