技术领域
[0001] 本
发明涉及排气后处理技术，具体的是一种船用排气后处理技术，更确切的说是一种船用紧凑式SCR催化消声器。
背景技术
[0002] NOX是船用柴油机的主要有害排放物之一，对环境及人类健康造成严重危害。IMO(国际海事组织)于1997年9月通过了《MARPOL73/78公约》的1997年议定书，并新增了附则VI《防止
船舶造成大气污染规则》，该规则于2006年8月23日对我国生效。2008年10月IMO正式通过了MARPOL73/78附则VI的修正案《NOX技术规则》，对NOX排放提出了三个阶段的限值要求。控制船机的NOX排放已成为防止船舶造成空气污染的一个重要课题。
[0003] 通常，船用柴油机借助机内
净化技术即可实现第一阶段和第二阶段排放要求，但第三阶段要求在第二阶段的
基础上实现75％左右的NOX降低，单靠机内净化已难以满足要求，机外控制技术的应用已是必然。SCR(
选择性催化还原)技术凭借NOX转化效率高、燃油经济性好及适用范围广等优势成为国外控制船机NOX排放的主要方案。
[0004] 在船舶运行中，通常在柴油机排气管路上安装排气消声器来降低和控制柴油机排气噪声。因此，在现有船舶上加装SCR催化系统，不仅会带来空间布置上的困难，同时会造成排气管路背压过大，影响
发动机的性能。
[0005] 此外，现有的催化剂
块与壳体之间存在磨损的问题，尤其是在船用的催化剂领域磨损更加严重，这样气密性不能较好的保证；同时，当催化剂超过使用年限需要整个更换催化消声器，这样不仅成本太高，同时也给维护带来了不便。
发明内容
[0006] 针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种船用紧凑式SCR催化消声器，将SCR与消声器集成在一起，同时解决船用柴油机噪声和降低NOX排放的问题，并且避免了催化剂块与壳体之间的磨损，保证气体的
密封性，以及提高了催化剂安装和维护的便捷性。
[0007] 为了达到上述目的，本发明设计的船用紧凑式SCR催化消声器，包括进气管、壳体、排气管，所述壳体两端分别连通所述进气管和所述排气管；所述壳体内设有催化剂；其特征在于：所述进气管与所述壳体之间通过扩压管相连，所述扩压管为锥形管，所述扩压管管径较大的一端与所述壳体相连，较小的一端与所述进气管相连；所述排气管与所述壳体之间通过收缩管相连，所述收缩管也为锥形管，所述收缩管管径较大的一端与所述壳体相连，较小的一端与所述排气管相连；所述扩压管内设有消声装置；所述催化剂通过封装结构安装在所述壳体内；所述封装结构包括安装催化剂块的格栅架，所述催化剂块置于所述格栅架的格栅中；所述壳体其中一个
侧壁设有维护口，所述壳体内设有承载所述格栅架的限位
支架，所述限位支架位于所述壳体其余未设有维护口侧壁的内壁上；所述格栅架从所述维护口装入所述壳体内，与所述限位支架滑动连接。
[0008] 优选的，所述格栅架的外侧设有至少一条沿圆周方向布置的的密封带；所述维护口通过盖板密封；所述盖板一侧设有突出端，所述突出端表面设有与所述密封带配合的密封条，所述突出端的侧壁设有密封所述维护口的密封绳。
[0009] 优选的，所述格栅架包括格栅架本体，格栅架本体内设有催化剂块，所述催化剂块位于所述格栅架本体的格栅中，所述格栅架本体两端有用于封装所述催化剂块的顶板和
底板，所述顶板与所述格栅架本体可拆卸连接。
[0010] 优选的，所述消声装置包括位于所述扩压管内的内
插管和内置板；所述内插管管壁设有多个通孔，所述内插管进口与所述进气管出口相连；所述内置板上设有多个通孔，所述内置板外侧壁与所述扩压管内侧壁密封连接；所述内置板位于所述内插管出口下游，且所述内置板垂直所述内插管的轴线。
[0011] 进一步优选的，所述内插管出口处设有能将内插管出口处堵住的密封板。这样，排气只能从内插管上的通孔中排出，使得所有排气都经过两次收缩和扩张。
[0012] 作为优选方案：所述内插管出口与所述内置板之间设有间隙。
[0013] 如此，通过内置板在催化剂前端形成了一个鼓胀腔室，当排气进入该鼓胀腔室时由于管道截面的突然扩张和收缩，致使沿管道传播的噪声在突变处向声源反射回去，消减了大部分的低频噪声。
[0014] 优选的，所述内插管的长度为所述扩压管长度的1/4～1/2。
[0015] 优选的，所述内插管上的通孔的直径为排气管内径的1/20～1/10。
[0016] 优选的，所述内置板上的通孔的直径为所述内插管上的通孔的直径的1.5～2倍。
[0017] 优选的，所述内置板表面均匀设有多个通孔，内置板表面开孔率为30％～60％。
[0018] 优选的，所述密封带、密封条和所述密封绳的材料可以是聚四氟乙烯或
石墨或芳纶
纤维。
[0019] 本发明的有益效果是：将SCR与消声器集成在一起，解决了船用发动机排气背压高的问题，并且可以同时实现选择性催化还原反应和排气消声，节约了安装空间和初装成本，具有明显的经济价值。采用
抽屉式的方法封装催化剂，解决了催化剂在运行过程中的磨损、堵塞问题，从而延长了运行寿命。同时，内插管和内置板还起到了
整流器的作用，不仅可以提高催化剂前端气流分布的均匀性，同时可以有效的防止尿素结晶和发动机排气中的固体颗粒沉积，从而达到提高转化效率的目的；排气经历两次的突然扩张和收缩，可以消减大部分的低频噪声。
附图说明
[0020] 图1是本发明的立体结构示意图，其中壳体处为剖视图；
[0021] 图2是本发明的爆炸示意图，其中消声装置未示出，且其中一块盖板做了90度的旋转以便清晰地表达盖板的结构；
[0022] 图3是本发明消声装置的
实施例1的立体结构剖视示意图；
[0023] 图4是本发明消声装置实施例2立体结构剖视示意图；
[0024] 图5是本发明消声装置的实施例3的立体结构示意图；
[0025] 图6是本发明消声装置的实施例4的立体结构示意图；
[0026] 图7是本发明消声装置的实施例5的立体结构示意图；
[0027] 图中：进气管1、壳体2、排气管3、扩压管4、收缩管5、消声装置6、封装结构7、催化剂块8、格栅架9、密封带10、限位支架11、维护口12、盖板13、密封条14、密封绳15、密封板16、内插管17、内置板18；
[0028] 其中：格栅架本体9.1、顶板9.2、底板9.3、突出端13.1。
具体实施方式
[0029] 如图1和图2所示，本发明设计的船用紧凑式SCR催化消声器，包括进气管1、壳体2、排气管3，所述壳体2两端分别连通所述进气管1和所述排气管3；所述壳体2内设有催化剂；所述进气管1与所述壳体2之间通过设有扩压管4相连，所述扩压管4为锥形管，所述扩压管4管径较大的一端与所述壳体2连接，较小的一端与所述进气管1相连；所述排气管3与所述壳体2之间通过收缩管5相连，所述收缩管5也为锥形管，所述收缩管5管径较大的一端与所述壳体2相连，较小的一端与所述排气管3相连；所述扩压管4内设有消声装置6；所述催化剂通过封装结构7安装在所述壳体2内；所述封装结构7包括安装催化剂块8的格栅架9，所述催化剂块8置于所述格栅架9的格栅中，所述格栅架9的外侧设有至少一条沿圆周方向的密封带
10；所述壳体2内设有承载所述格栅架9的限位支架11。所述壳体2其中一个侧壁设有维护口
12，所述限位支架11位于所述壳体2其余侧壁的内壁上；所述格栅架9从所述维护口12装入所述壳体2内，与所述限位支架11滑动连接；所述维护口12通过盖板13密封；所述盖板13一侧设有突出端13.1，所述突出端13.1表面设有与所述密封带10配合的密封条14，所述突出端13.1的侧壁设有密封所述维护口12的密封绳15。
[0030] 再如图2所示，所述格栅架9包括格栅架本体9.1，格栅架本体9.1内设有催化剂块8，所述催化剂块8位于所述格栅架本体9.1的格栅中，所述格栅架本体9.1两端有用于封装所述催化剂块8的顶板9.2和底板9.3，所述顶板9.2与所述格栅架本体9.1可拆卸连接。
[0031] 这样，在壳体2侧壁开设一个维护口12，壳体2其余三个侧壁的内表面设置限位支架11，从而实现了格栅架9的抽屉式安装和拆卸，使得维护更加的方便迅速；为了解决维护口12的密封问题，在盖板13上设计一个突出端13.1，突出端13.1的表面与格栅架本体9.1上的密封带10
接触，为了使得维护口处的密封性能更好，在突出端13.1的表面可以设置与所述密封带10配合的密封条14；同时在突出端13.1的侧壁上设置密封绳15，将维护口13密封。
[0032] 优选的，所述密封带10、14和所述密封绳15的材料可以是聚四氟乙烯或石墨或芳纶纤维。
[0033] 消声装置实施例1：如图3所示，所述消声装置6包括位于所述扩压管4内的内插管17和内置板18；所述内插管17进口与所述进气管1出口相连，所述内插管17出口与所述内置板18相连；所述内插管17管壁和所述内置板上均设有多个通孔。这样，内插管17和内置板18起到了整流器的作用，不仅可以提高催化剂前端气流分布的均匀性，同时可以有效的防止催化剂块内的尿素结晶和发动机排气中的固体颗粒沉积，从而达到提高转化效率的目的；
并且，排气从内插管17的通孔进入内插管17、内置板18扩压管4形成腔室中，可以形成一级膨胀腔；再从内置板18的通孔进入内置板18与催化剂形成的腔室中，形成二级膨胀腔；如此，经历两次的突然扩张和收缩，可以消减大部分的低频噪声。
[0034] 消声装置实施例2：如图4所示，与实施例1的区别在于，在内插管17的出口处增设了一块密封板16。这样，用以解决部分排气会直接从内置板18的通孔进入内置板18与催化剂形成的腔室中的问题，从而提高了降噪效果。
[0035] 消声装置实施例3：如图5所示，所述消声装置6包括位于所述扩压管4内的内插管17和内置18板；所述内插管17进口与所述进气管1出口相连，所述内插管17出口与所述内置板18之间设有间隙，且所述内置板18垂直所述内插管17的轴线；所述内置板18上设有多个通孔，所述内置板18外侧壁与所述扩压管4内侧壁密封连接。这样，使向前传播的
声波与在扩压管4内壁、内置板18表面等不同界面反射的声波差一个180°的
相位，从而使二者振幅相等、相位相反，互相干涉，达到理想的消声效果；同时，内置板18起到了整流器的作用，不仅可以提高催化剂前端气流分布的均匀性，同时可以有效的催化剂块内的防止尿素结晶和发动机排气中的固体颗粒沉积，从而达到提高转化效率的目的。
[0036] 实施例4，如图6所示，所述消声装置6包括位于所述扩压管4内的内插管17和内置18板；所述内插管17进口与所述进气管1出口相连，所述内插管17出口与所述内置板18之间设有间隙，且所述内置板18垂直所述内插管17的轴线；所述内插管17管壁和所述内置板18上均设有多个通孔；所述内插管17出口处设有密封上述内插管17出口的密封板16；所述内置板18外侧壁与所述扩压管4内侧壁密封连接。这样，虽然减小了声波的反射，但是排气必须经历两次的突然扩张和收缩，这样使得低频噪声的效果要好于实施例3中的效果。
[0037] 实施例5，如图7所示，本实施例与实施例6的区别在于密封板16上均布有多个通孔。这样，增加了排气总的截面积，提高了排气效率。优选的，所述密封板16的上通孔的直径等于所述内插管17管壁上通孔的直径。
[0038] 在上述消声装置的五个实施方式中，优选的，所述扩压管4和所述收缩管5的截面均为矩形。
[0039] 在上述消声装置的五个实施方式中，优选的，所述内插管6的长度为所述扩压管4长度的1/4～1/2。
[0040] 在上述消声装置的五个实施方式中，优选的，所述内插管6上的通孔的直径为排气管内径的1/20～1/10。
[0041] 在上述消声装置的五个实施方式中，优选的，内置板7上的通孔的直径为内插管6上的通孔的直径的1.5～2倍。
[0042] 在上述消声装置的五个实施方式中，优选的，所述内置板7的开孔率为30％～60％。
