CN103742232A - 金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器及其制备方法,属于空气净化技术领域。其包括不锈钢筒体,起固定作用的销钉,以及位于不锈钢筒体内,若干层交织缠绕的不锈钢丝网;所述不锈钢丝网上涂覆有催化剂涂层。波浪状丝网与平网不同组合缠绕,可有效降低颗粒捕集器的重量及背压;不同组合缠绕方式可以对捕集效率及背压进行调整;波纹网的角度可确保颗粒捕集器截面的复杂性,对颗粒拦截效果更佳,提高捕集效率;催化剂涂层可有效降低碳烟颗粒再生的温度,并提供再生所必须的NO2气体,实现捕集器的颗粒连续被动再生。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器及其制备方法,属于空气净化技术领域。
背景技术
随着社会的发展,汽车保有量迅速增加,汽车尾气排放的总量在不断增加,汽车排气污染占空气污染源的比例在不断增大,尤其是柴油发动机尾气中的颗粒物,对环境造成了严重破坏。因此,世界各国对柴油机节能和减排的要求日益严格。
柴油车排放的污染物中含有CO、HC、NOx,颗粒物主要是由干碳(soot)、溶解性有机组分(SOF)和少量的硫酸、硫酸盐构成。气态的CO、HC和一部分SOF可以通过氧化型催化剂转化为CO2和H2O,NOx可以通过改善机内燃烧和EGR调整,而碳烟的控制除了机内燃烧的调节,在面对更加严格的排放标准时,还需要使用颗粒捕集器。
颗粒捕集器结构包括壁流式和开放式等,其中堇青石和碳化硅DPF采用壁流式,对PM的去除率达到90%以上,在实施欧五及以上排放标准的发达国家有广泛的应用,属于欧Ⅴ及以上柴油车后处理系统中的常规选择,但是堇青石和碳化硅有价格高、再生控制复杂、匹配周期长、对燃油品质要求高等特点。而开放式的颗粒捕集器包括金属丝网过滤器、金属纤维烧结毡过滤器,能降低30~40%的PM,无需复杂的再生策略,成本较低,抗硫性能好,对燃油硫含量要求较低,但也存在着重量大、再生难等缺点。
因此我们对金属丝网过滤器进行了结构优化,以降低重量,并对过滤器进行催化剂涂层涂覆,使其在一定温度下可以实现连续被动再生。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处,通过结构优化、涂覆催化剂涂层,提供一种重量轻、背压低、捕集效率高,并能在一定温度下实现连续被动再生的颗粒捕集器。
按照本发明提供的技术方案,金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,包括不锈钢筒体,以及位于不锈钢筒体内,若干层交织缠绕的不锈钢丝网;销钉穿过不锈钢筒体,贯穿不锈钢丝网;所述销钉两端与不锈钢筒体互相固定;
所述不锈钢丝网上涂覆有催化剂涂层。
所述不锈钢丝网包括纵横交织的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c。
所述不锈钢丝网包括若干层依次间隔交织缠绕的正波纹网b及不锈钢平网a。
所述不锈钢丝网包括若干层依次间隔交织缠绕的正波纹网b及反波纹网c。
所述不锈钢丝网包括若干层间隔交错缠绕的正波纹网b、不锈钢平网a及不锈钢平网a。
所述正波纹网b及反波纹网c的波纹高度为1.0-3.0 mm,波纹角度为30-60°,波纹间距为3.5-5.5 mm。
所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器的制备方法,按重量份计步骤为:
(1)涂覆液的制备:按重量份计,取三氧化二铝3-5份,铈锆粉1份,加入到36-54份去离子水中,搅拌均匀,形成浆液;然后用球磨工艺处理所述浆液,控制颗粒度D90<5μm,制得涂层浆液;取质量浓度为10%-15%贵金属铂溶液1-2份,加入到上述涂层浆液中并搅拌均匀,得到涂覆液;
(2)涂覆:将组成不锈钢丝网的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c浸渍在步骤(1)制备的涂覆液中,浸泡0.5-1min后取出,然后用0.2-0.4MPa的压缩空气吹扫小于0.5分钟,将丝网孔内浆液吹通,在115-125℃下干燥0.5-1h,在450-550℃焙烧0.5-1.5h,得到涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c;
(3)颗粒捕集器的制备:将涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c交织缠绕成不锈钢丝网,在不锈钢丝网外侧安装不锈钢筒体,销钉贯穿不锈钢丝网,并与不锈钢筒体互相固定,即得到产品金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器。
本发明的有益效果:波浪状丝网与平网不同组合缠绕,可有效降低颗粒捕集器的重量及背压;不同组合缠绕方式可以对捕集效率对背压进行调整;波纹网的角度可确保颗粒捕集器截面的复杂性,对颗粒拦截效果更佳,提高捕集效率;催化剂涂层可有效降低碳烟颗粒再生的温度,并提供再生所必须的NO2气体,实现捕集器的颗粒连续被动再生。
附图说明
图1是不锈钢平网a结构示意图。
图2是正波纹网b结构示意图。
图3是反波纹网c结构示意图。
图4为波-平结构的不锈钢丝网示意图。
图5为双波纹结构的不锈钢丝网示意图。
图6为平-波-平结构的不锈钢丝网示意图。
图7为实施例1结构示意图。
图8为实施例2结构示意图。
图9为不锈钢筒体与销钉结构示意图。
具体实施方式
以下实施例中不锈钢平网a结构如图1所示,正波纹网b结构如图2所示,反波纹网c如图3所示,波形与正波纹网b相同,波纹与其相反。
实施例1
如图7、图9所示,金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,包括不锈钢筒体1,以及位于不锈钢筒体1内,若干层交织缠绕的不锈钢丝网2;销钉4穿过不锈钢筒体1,贯穿不锈钢丝网2;所述销钉4两端与不锈钢筒体1互相固定;所述不锈钢丝网2上涂覆有催化剂涂层3。
如图4所示,所述不锈钢丝网2包括若干层依次间隔交织缠绕的正波纹网b及不锈钢平网a。
所述正波纹网b的波纹高度为1.0 mm,波纹角度为30°,波纹间距为3.5 mm。金属丝网波纹网,宽度150mm,过滤器筒体:不锈钢管ø151 x170(长);颗粒捕集过滤器规格:ø150x150。
所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器的制备方法,按重量份计步骤为:
(1)涂覆液的制备:按重量份计,取三氧化二铝3份,铈锆粉1份,加入到3份去离子水中,搅拌均匀,形成浆液;然后用球磨工艺处理所述浆液,控制颗粒度D90<5μm,制得涂层浆液;取质量浓度为10%贵金属铂溶液1份,加入到上述涂层浆液中并搅拌均匀,得到涂覆液;
(2)涂覆:将组成不锈钢丝网2的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c浸渍在步骤(1)制备的涂覆液中,浸泡0.5min后取出,然后用0.2MPa的压缩空气吹扫小于0.5分钟,将丝网孔内浆液吹通,在115℃下干燥0.5h,在450℃焙烧0.5h,得到涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c;
(3)颗粒捕集器的制备:将涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c交织缠绕成不锈钢丝网2,在不锈钢丝网2外侧安装不锈钢筒体1,销钉4贯穿不锈钢丝网2,并与不锈钢筒体1互相固定,即得到产品金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器。
台架实验数据如下:
发动机排量:2.4 L;
过滤效率:60%~75%;背压:≤15~22KPa;最大载碳量:30~50g/L。
实施例2
如图8、图9所示,金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,包括不锈钢筒体1,以及位于不锈钢筒体1内,若干层交织缠绕的不锈钢丝网2;销钉4穿过不锈钢筒体1,贯穿不锈钢丝网2;所述销钉4两端与不锈钢筒体1互相固定;所述不锈钢丝网2上涂覆有催化剂涂层3。
如图5所示,所述不锈钢丝网2包括若干层依次间隔交织缠绕的正波纹网b及反波纹网c。
所述正波纹网b及反波纹网c的波纹高度为3.0 mm,波纹角度为60°,波纹间距为5.5 mm。颗粒捕集过滤器规格:ø150x150;金属丝网波纹网,宽度150mm;过滤器筒体:不锈钢管ø151 x170(长)。
所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器的制备方法,按重量份计步骤为:
(1)涂覆液的制备:按重量份计,取三氧化二铝5份,铈锆粉1份,加入到54份去离子水中,搅拌均匀,形成浆液;然后用球磨工艺处理所述浆液,控制颗粒度D90<5μm,制得涂层浆液;取质量浓度为15%贵金属铂溶液2份,加入到上述涂层浆液中并搅拌均匀,得到涂覆液;
(2)涂覆:将组成不锈钢丝网2的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c浸渍在步骤(1)制备的涂覆液中,浸泡1min后取出,然后用0.4MPa的压缩空气吹扫小于0.5分钟,将丝网孔内浆液吹通,在125℃下干燥1h,在450-550℃焙烧1.5h,得到涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c;
(3)颗粒捕集器的制备:将涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c交织缠绕成不锈钢丝网2,在不锈钢丝网2外侧安装不锈钢筒体1,销钉4贯穿不锈钢丝网2,并与不锈钢筒体1互相固定,即得到产品金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器。
效果测试:
发动机排量:2.4 L
过滤效率:65%~80%;背压:≤18~25 KPa;最大载碳量:30~50 g/L。
实施例3
如图9所示,金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,包括不锈钢筒体1,以及位于不锈钢筒体1内,若干层交织缠绕的不锈钢丝网2;销钉4穿过不锈钢筒体1,贯穿不锈钢丝网2;所述销钉4两端与不锈钢筒体1互相固定;所述不锈钢丝网2上涂覆有催化剂涂层3。
如图6所示,所述不锈钢丝网2包括若干层间隔交错缠绕的正波纹网b、不锈钢平网a及不锈钢平网a。
所述正波纹网b及反波纹网c的波纹高度为2mm,波纹角度为45°,波纹间距为4.5 mm。颗粒捕集过滤器规格:ø150x150;金属丝网波纹网,宽度150mm;过滤器筒体:不锈钢管ø151 x170(长)。
所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器的制备方法,按重量份计步骤为:
(1)涂覆液的制备:按重量份计,取三氧化二铝4份,铈锆粉1份,加入到43份去离子水中,搅拌均匀,形成浆液;然后用球磨工艺处理所述浆液,控制颗粒度D90<5μm,制得涂层浆液;取质量浓度为13%贵金属铂溶液2份,加入到上述涂层浆液中并搅拌均匀,得到涂覆液;
(2)涂覆:将组成不锈钢丝网2的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c浸渍在步骤(1)制备的涂覆液中,浸泡1min后取出,然后用0.3MPa的压缩空气吹扫小于0.5分钟,将丝网孔内浆液吹通,在120℃下干燥0.5h,在450-550℃焙烧0.5-1.5h,得到涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c;
(3)颗粒捕集器的制备:将涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c交织缠绕成不锈钢丝网2,在不锈钢丝网2外侧安装不锈钢筒体1,销钉4贯穿不锈钢丝网2,并与不锈钢筒体1互相固定,即得到产品金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器。
效果测试:
发动机排量:2.4 L;
过滤效率:70%~85%;背压:≤20~27 KPa;最大载碳量:30~50 g/L。
Claims (7)
1.金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,其特征是:包括不锈钢筒体(1),以及位于不锈钢筒体(1)内,若干层交织缠绕的不锈钢丝网(2);销钉(4)穿过不锈钢筒体(1),贯穿不锈钢丝网(2);所述销钉(4)两端与不锈钢筒体(1)互相固定;
所述不锈钢丝网(2)上涂覆有催化剂涂层(3)。
2.如权利要求1所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,其特征是:所述不锈钢丝网(2)包括纵横交织的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c。
3.如权利要求2所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,其特征是:所述不锈钢丝网(2)包括若干层依次间隔交织缠绕的正波纹网b及不锈钢平网a。
4.如权利要求2所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,其特征是:所述不锈钢丝网(2)包括若干层依次间隔交织缠绕的正波纹网b及反波纹网c。
5.如权利要求2所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,其特征是:所述不锈钢丝网(2)包括若干层间隔交错缠绕的正波纹网b、不锈钢平网a及不锈钢平网a。
6.如权利要求2所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器,其特征是:所述正波纹网b及反波纹网c的波纹高度为1.0-3.0 mm,波纹角度为30-60°,波纹间距为3.5-5.5 mm。
7.如权利要求3-5之一所述金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器的制备方法,其特征是按重量份计步骤为:
(1)涂覆液的制备:按重量份计,取三氧化二铝3-5份,铈锆粉1份,加入到36-54份去离子水中,搅拌均匀,形成浆液;然后用球磨工艺处理所述浆液,控制颗粒度D90<5μm,制得涂层浆液;取质量浓度为10%-15%贵金属铂溶液1-2份,加入到上述涂层浆液中并搅拌均匀,得到涂覆液;
(2)涂覆:将组成不锈钢丝网(2)的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c浸渍在步骤(1)制备的涂覆液中,浸泡0.5-1min后取出,然后用0.2-0.4MPa的压缩空气吹扫小于0.5分钟,将丝网孔内浆液吹通,在115-125℃下干燥0.5-1h,在450-550℃焙烧0.5-1.5h,得到涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c;
(3)颗粒捕集器的制备:将涂覆后的不锈钢平网a、正波纹网b以及反波纹网c交织缠绕成不锈钢丝网(2),在不锈钢丝网(2)外侧安装不锈钢筒体(1),销钉(4)贯穿不锈钢丝网(2),并与不锈钢筒体(1)互相固定,即得到产品金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器。
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