CN103485864B - 一种介电电泳汽车尾气除尘器 - Google Patents

一种介电电泳汽车尾气除尘器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种介电电泳尾气除尘器，包括进气筒、出气筒、前端三元催化转换器、后端三元催化转换器，在进气筒及出气筒内同轴分别固装前端三元催化转换器及后端三元催化转换器，在进气筒及出气筒之间同轴连通固装一处理筒，在处理筒内两侧分别同轴镜像对称固装有陶瓷法兰盘，在两个陶瓷法兰盘之间径向均布间隔固装有电极对，在处理筒下部与两个陶瓷法兰盘之间的电极对连通固装有收尘盒，两个陶瓷法兰盘与两侧的进气筒与出气筒之间有间隙。本发明使用介电电泳技术，根据固体微粒、重金属与其所悬浮的气体在介电极化能力的不同，采用介电电泳力将固体微粒、重金属推离电极或将固体微粒吸附在电极上，由此降低汽车尾气中固体微粒及重金属的含量，从而达到降低固体微粒及重金属对大气的污染。

Description

一种介电电泳汽车尾气除尘器
技术领域
本发明属于环保领域，涉及汽车尾气的处理装置，尤其是一种介电电泳汽车尾气除尘器。
背景技术
汽车排放的尾气造成的污染，已成为城市大气污染的主要来源之一，同时汽车尾气也是PM2.5的主要来源之一，据悉20%PM2.5源自于汽车尾气。
汽车尾气中含有大量的氮氧化物（NOx）、氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、颗粒物（PM）及重金属等污染物，其中NOx是形成大气中光化学烟雾和酸雨的主要原因。为减小汽车尾气对人类及生态系统的不利影响，世界各国对尾气中有害气体的排放限制日趋严格。1985年美国的排放标准中HC为0.41g/km、CO为3.4g/km、NOx为5g/km，而到20世纪90年代对汽车排放出尾气中HC、CO、NOx等含量的要求则接近于零。随着汽车尾气污染影响的增加，我国对汽车尾气排放的限制也在不断严格。1999年的排放标准中要求燃用优质无铅汽油的车辆CO最大不超过69g/km,HC+NOx小于17g/km(GWPB1-1999)。2001年国家环保总局颁布了新的汽车尾气排放标准（GB17691-2001、GB18352.1-2001、GB18351.2-2001，其等同于欧洲Ⅰ号排放限值标准），并淘汰了化油器发动机。
2001年抽查8家企业的汽车尾气排放全部达到了欧洲Ⅰ号排放限值法规的要求，多数产品还达到了欧洲Ⅱ号排放限值法规的要求，这与2001年抽查的车型全部采用电喷发动机和三效催化转换器有直接关系，但同国外正在实施的欧Ⅲ、欧Ⅳ相比仍有5—10年的差距。
降低汽车尾气污染时改善环境的客观需求，也是我国汽车挤入世界先进行列的最有效的措施之一。汽车尾气净化技术已引起我国众多生产厂家的重视，但如何解决汽车尾气净化中处理成本高，净化效率低等问题，扔是当前汽车行业面临的一个重大课题。
汽车尾气净化方法有机内与机外净化两大类，机内净化技术只能减少有害气体的生成量。为使汽车尾气排放达到更加严格的排放标准，就需要在汽车尾气排入大气之前，利用催化转化装置将其转化为无害气体；机外净化是对排放废气后经行处理净化，如采用空气喷射、氧化型反应器和三效催化反应器等方法。其研究主要集中在催化净化上，而催化剂又是净化效果的关键。汽车尾气净化催化剂基本上可分为氧化催化剂和三效催化剂两种，根据所使用的主催化组分不同，可把催化剂分为三类：贵金属型、非贵金属型、贵金属与稀土复合型。第一代催化剂是Pt、Pd氧化型催化剂，但只能控制一氧化碳和碳氢化合物的排放量，使用于早起达标排污的汽车。第二代催化剂出现在20世纪80年代，即Pt、Rh催化剂，该催化剂可同时净化一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物，故称为三效催化剂。但此催化剂需用大量Pt、Rh等贵金属，价格昂贵，又容易受铅中毒，应此不适合使用含铅汽车使用。科学家们尝试用Pd来部分代替Pt、Rh，以降低催化剂的成本，研制出了Pt、Pd、Rh三效催化剂，即第三代催化剂。第四代为全钯催化剂，钯比铂、铑资源丰富、便宜，而且耐热性能好。在实际应用中，三效催化剂仍有一些问题需要解决。因此，开发新一代汽车尾气催化剂，降低贵金属含量甚至替代贵金属的催化剂倍受重视。但是，现时完全用贱金属取代贵金属是有困难的。有些贱金属催化剂虽然在高温表现出一些活性，但其耐硫、耐铅中毒性能却相当低。因而，用催化技术结合其它物理手段是提高汽车尾气处理效果、降低成本的一种途径。
综上所述，可以发现目前汽车尾气净化技术都是对NOx、HC、CO所做的技术开发净化处理，而没有对汽车尾气中PM（颗粒物）的处理和收集装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种介电电泳汽车尾气除尘器，是在目前汽车尾气净化基础上增加了PM（颗粒物）的处理和收集装置，从而实现降低尾气中固体微粒及重金属对大气的污染。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种介电电泳尾气除尘器，包括进气筒、出气筒、前端三元催化转换器、后端三元催化转换器，在进气筒及出气筒内同轴分别固装前端三元催化转换器及后端三元催化转换器，其特征在于：在进气筒及出气筒之间同轴连通固装一处理筒，在处理筒内两侧分别同轴镜像对称固装有陶瓷法兰盘，在两个陶瓷法兰盘的盘面之间径向均布间隔固装有电极对，在处理筒下部与两个陶瓷法兰盘之间的电极对连通固装有收尘盒，两个陶瓷法兰盘与两侧的进气筒与出气筒之间有间隙。
而且，所述电极对的两根电极均采用不同外径圆柱体同轴固定结构，在每个电极对中的一根电极采用绝缘电极，而另一根电极则采用防腐蚀材料的裸电极。
而且，两个陶瓷法兰盘之间通过中轴部位所安装的固定杆进行同轴固定。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明使用介电电泳技术，根据固体微粒、重金属与其所悬浮的气体在介电极化能力的不同，采用介电电泳力将固体微粒、重金属推离电极或将固体微粒吸附在电极上，由此降低汽车尾气中固体微粒及重金属的含量，从而达到降低固体微粒及重金属对大气的污染。
2、本发明是在目前汽车尾气净化基础上利用一种介电电泳增加了尾气除尘器，所以本发明可以与目前汽车尾气净化技术互相配合使用，互不影响，从而提高尾气排放标准。
3、本发明的电极采用不同外径圆柱体同轴固定结构，使电极强电场面最大化，获得更强的介电电泳力。
附图说明
图1是本发明尾气除尘器的结构剖视图；
图2为本发明介电电泳尾气除尘器工作原理示意图。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例对本发明作进一步详述，但本发明并不限于下述实施方式，任何在本实施例原理上所做的改变或替代方案，均落入本发明要求保护的范围之中。
一种介电电泳尾气除尘器，如图1所示，包括处理筒7、进气筒1、出气筒9及电极5、前端三元催化转换器2、后端三元催化转换器8，处理筒的前、后端分别同轴固装进气筒及出气筒，在进气筒及出气筒内同轴分别固装前端三元催化转换器及后端三元催化转换器，在处理筒内两侧分别同轴镜像对称固装有陶瓷法兰盘4，该两个陶瓷法兰盘均通过紧固螺钉3固装在与处理筒相固定的安装板（没有标号）上，两个陶瓷法兰盘为盘架式结构，在两个陶瓷法兰盘的盘面之间径向均布间隔固装有电极对，两个陶瓷法兰盘之间通过中轴部位所安装的固定杆6进行同轴固定，在处理筒下部与两个陶瓷法兰盘之间的电极对连通固装有收尘盒10，两个陶瓷法兰盘与两侧的进气筒与出气筒之间有间隙。
所述电极对的两根电极均采用不同外径圆柱体同轴固定结构，在每个电极对中的一根电极采用绝缘电极，而另一根电极则采用防腐蚀材料的裸电极，以减少能耗和电极生产的成本。电线输出口与壳体内部电极相连接，并引出连接外界电源。
处理筒、进气筒、出气筒及电极、收尘盒均由不锈钢制成。
本发明的工作过程是：
参见图2，将尾气除尘器接入汽车发动机排气系统的消音器以前，发动机燃烧后废气经三元催化处理后，进入尾气除尘器壳体中，在壳体内部所安装的电极通过电线输出口与电源接通，在发动机气缸排出废气的压力下，前端废气经过壳体的电极，在外加不匀称电场的作用下，废气中所含的固体颗粒物被极化，在介电电泳力的作用下，把废气中含有的固体颗粒物吸附在电极附近，从而减少废气中颗粒物对大气的排放，最后通过收尘盒将颗粒物收集起来。
本发明所涉及的介电电泳概念及工作原理是：
介电电泳（Dielectrophoresis）技术已经被成功的应用于生物医学工业来分离、富积、捕获微粒和细胞，该技术描述的是位于非匀称电场的中性微粒由于介电极化的作用而产生的平移运动，产生在微粒上的偶极矩可以由两个相同带电量但极性相反的电荷来表示。当它们在微粒界面上不对称分布时，产生一个宏观的偶极矩，当这个偶极矩位于不匀称电场中，在微粒两边的局部电场强度的不同产生一个净力，称为介电电泳力。对于本发明，通过介电电泳力将固体微粒、重金属推离电极或将固体微粒吸附在电极上，由此降低汽车尾气中固体微粒及重金属的含量，从而达到降低固体微粒及重金属对大气的污染。

Claims (2)

1.一种介电电泳尾气除尘器，包括进气筒、出气筒、前端三元催化转换器、后端三元催化转换器，在进气筒及出气筒内同轴分别固装前端三元催化转换器及后端三元催化转换器，其特征在于：在进气筒及出气筒之间同轴连通固装一处理筒，在处理筒内两侧分别同轴镜像对称固装有陶瓷法兰盘，在两个陶瓷法兰盘的盘面之间径向均布间隔固装有电极对，在处理筒下部与两个陶瓷法兰盘之间的电极对连通固装有收尘盒，两个陶瓷法兰盘与两侧的进气筒与出气筒之间有间隙；
所述电极对的两根电极均采用不同外径圆柱体同轴固定结构，在每个电极对中的一根电极采用绝缘电极，而另一根电极则采用防腐蚀材料的裸电极。
2.根据权利要求1所述的介电电泳尾气除尘器，其特征在于：两个陶瓷法兰盘之间通过中轴部位所安装的固定杆进行同轴固定。
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