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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张辉
王刚
杨金
曾德智
刘洋
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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

金属丝网型柴油机尾气颗粒捕集器及其制备方法
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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