CN104747255B - 一种柴油机排气微粒后处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油机排气微粒后处理方法，采用较小放电功率的局部介质阻挡电晕放电产生的高能电子对柴油机排气微粒进行荷电，并通过置于交变电场中的泡沫陶瓷对柴油机排气微粒过滤；当泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒的量引起柴油机排气背压升高时，采用较大放电功率的充满整个介质管内空间的丝状放电，产生大量低温等离子体氧化分解泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒，以实现泡沫陶瓷过滤体的再生。本发明可保证柴油机排气背压低有效避免再生时过滤体损坏的同时，提高柴油机排气微粒过滤效率。本发明可应用于柴油机的排气微粒后处理。
Description
技术领域
本发明属于柴油机排气净化处理技术领域，具体涉及一种柴油机排气微粒过滤技术。
背景技术
柴油机的微粒排放量较高，是大气中可吸入微粒的重要来源，严重威胁着人们的身体健康。为了有效控制柴油机的微粒排放，需要在机内净化技术措施的基础上，采用后处理技术及装置对柴油机排气进行治理。微粒过滤技术可以有效降低柴油机微粒的排放，这项技术也是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。然而当采用微粒过滤技术去除柴油机排气微粒时，在工作过程中微粒会积存在过滤体内，导致柴油机排气背压增加，当超过一定数值时，柴油机动力性和经济性将明显降低，工作恶化，因此必须及时除去沉积在过滤体内的微粒，才能使柴油机继续正常工作，上述过程称为过滤体的再生。过滤体的再生是微粒过滤技术能否在柴油机上正常使用的关键。
目前的柴油机微粒后处理方法，主要是采用壁流式柴油机微粒过滤器，虽然过虑效率高，但因为对排气的流动阻力大从而导致柴油机排气背压较高引起柴油机油耗增大，且目前的过滤体再生多采用各种形式的加热再生方法，再生时容易损坏过滤体。现有技术中，直接使用泡沫陶瓷对柴油机微粒进行过滤，虽然具有排气背压较低的优点，但因为泡沫陶瓷孔径大，从而导致过滤效率低，且采用加热再生时易导致过滤体损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柴油机排气微粒后处理方法，在保证柴油机排气背压低避免再生时过滤体损坏的同时，提高柴油机排气微粒过虑效率。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种柴油机排气微粒后处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，利用中心电极曲率半径较小的单介质同轴圆柱介质阻挡放电装置内部电场不均匀的特点，使装置中心电极附近场强超过气体的击穿场强，发生局部介质阻挡电晕放电，利用介质阻挡电晕放电产生的高能电子对柴油机排气微粒进行荷电，并通过置于介质管内交变电场中的泡沫陶瓷对柴油机排气微粒过滤；
步骤二，当泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒的量引起柴油机排气背压升高，且以此判定泡沫陶瓷过滤体需要再生时，增大介质阻挡放电装置的工作电压，使泡沫陶瓷所在的介质管内的气体全部击穿，丝状放电通道布满整个介质管内的空间，利用介质阻挡放电产生的低温等离子体氧化分解泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒，以实现泡沫陶瓷过滤体的再生。
所述步骤一中，只有中心电极附近局部空间区域内的气体被击穿时，发生介质阻挡电晕放电，以增强泡沫陶瓷对柴油机排气微粒的过滤效率，降低能耗。
所述步骤二中，泡沫陶瓷所在的介质管内的气体全部被击穿，丝状放电通道布满整个介质管内的空间，以提高泡沫陶瓷过滤体的再生速度。
本发明的原理为：当采用本发明所述的方法对柴油机排气进行后处理时，排气中的微粒被过滤并沉积在泡沫陶瓷过滤体内，中心电极附近局部区域发生的介质阻挡电晕放电产生大量高能电子，对流经泡沫陶瓷过滤体的微粒荷电，因而在交变电场的作用下可以有效提高泡沫陶瓷过滤体对微粒的过滤效果，而当泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒的量引起柴油机排气背压升高时，增大工作电压使得泡沫陶瓷所在的介质管内的气体全部击穿，产生密布整个介质管内空间的丝状放电通道，在这些丝状放电通道内，含有大量高能电子、正负离子、激发态粒子、自由基和光子等活性物质的低温等离子体大量生成，可以有效氧化分解柴油机排气微粒。装置过滤柴油机排气微粒时，采用较小放电功率的局部介质阻挡电晕放电是为了降低装置的能耗，而再生时采用较大放电功率的充满整个介质管内空间的丝状放电，是为了提高再生速度和效果。
本发明具有有益效果。本发明利用低温等离子体中电子温度远远高于离子温度的非平衡特性，过滤体再生过程中温度较低，从而避免了热再生所导致的过滤体损坏；同时，利用低温等离子体很难将柴油机排气中的SO2转化为SO3的特点，以避免硫酸盐的生成及在过滤体中的沉积，从而实现对高含硫量的柴油机排气微粒的有效过滤。
本发明在对微粒进行过滤时，采用较小放电功率的局部介质阻挡电晕放电对流经泡沫陶瓷的微粒进行荷电，以增强装置对柴油机排气微粒的过滤效率，降低能耗；而当泡沫陶瓷中累积了大量微粒需要再生时，采用较大放电功率的充满整个介质管空间的丝状放电分解累积的微粒，以实现装置的高效快速再生。
本发明采用泡沫陶瓷作为过滤体对柴油机排气微粒过滤，相比现有技术中壁流式结构过滤体对柴油机排气微粒的过滤方法，具有流动阻力小、柴油机排气背压低的优点。
本发明采用介质阻挡放电产生的低温等离子体分解过滤体中累积的柴油机排气微粒，可实现在低温下对过滤装置再生，避免过滤体烧熔、炸裂或疲劳损坏，并降低再生时的能耗，且适用于过滤高含硫量柴油燃烧形成的排气。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是实现本发明方法的装置结构示意图；
图中：1. 高压电源，2. 连接螺栓，3. 连接螺母，4. 前屏蔽罩，5. 高压导线，6.螺母，7. 弹簧，8. 绝缘端子，9. 中心电极，10. 前稳压箱，11. 紧固螺钉，12. 泡沫陶瓷，13. 阻挡介质管，14. 外电极，15.密封块，16. 弹簧，17. 紧固螺母，18.排气法兰，19. 后稳压箱，20. 后屏蔽罩，21. 支撑壳，22. 进气法兰。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明的方法流程如图1所示。
实现本发明方法的装置如图2所示，主要由高压电源1、前屏蔽罩4、绝缘端子8、前稳压箱10、一个或多个由中心电极9、泡沫陶瓷12、阻挡介质管13、外电极14、密封块15、弹簧16组成的柴油机微粒过滤再生单元、后稳压箱19、后屏蔽罩20、支撑壳21组成。
高压电源1采用蓄电池供电，输出为交流高压，其频率可在10～20kHz范围内手动或自动调整，从而达到调节输出电压幅值及装置放电功率的目的；高压电源1通过高压导线5与中心电极9连接，为防止发生爬电或弧光放电等现象，高压导线5外有耐高温硅橡胶绝缘层；为便于拆装，高压导线5通过螺母分别与高压电源1和中心电极9连接，而非焊接。高压电源1与前屏蔽罩4、前屏蔽罩4与前稳压箱10、前稳压箱10与支撑壳21、支撑壳21与后稳压箱19，后稳压箱19与后屏蔽罩20均通过连接螺栓和螺母预紧连接，便于各个零件之间进行拆装。
绝缘端子8采用陶瓷材料，为防止爬电，采用盆形结构，延长中心电极9与金属物体的距离；其中心有圆孔，便于中心电极9穿过；
过滤再生单元的数目根据柴油机排量的大小确定；外电极14采用0.1mm厚的铜皮，通过高温胶紧密贴合并固定于阻挡介质管13的外表面，外电极14及阻挡介质管13通过紧固螺钉11及密封块15固定并定位于支撑壳21上。泡沫陶瓷12通过两端的弹簧16及紧固螺母17固定并轴向定位与中心电极9上，泡沫陶瓷12中心有通孔，便于中心电极9在其中穿过，中心电极9通过螺母6、弹簧7及绝缘端子8定位并固定与前稳压箱10及后稳压箱19上，弹簧7及弹簧16起到防止松动、吸收振动能量、补偿热膨胀的作用，可通过螺母6、螺母17调节弹簧的预紧力。中心电极9采用不锈钢材料，且两端有外螺纹，中心电极9的外径为2mm，以增加柴油机排气有效流通截面积、使装置更易击穿放电产生低温等离子体。阻挡介质管13为高纯度AL2O3陶瓷材料，其内径为40mm，厚度为3mm，轴向长度为300mm。泡沫陶瓷12为SiC－AL2O3复合陶瓷材料，平均孔径为0.5mm，孔隙率为75%，具有独特的三维连通曲孔网状骨架结构，泡沫陶瓷12与阻挡介质管13的径向配合间隙为0.2mm，泡沫陶瓷12的轴向长度为200mm，以保证阻挡介质管13两端面与泡沫陶瓷12的两端面均留有50mm的轴向距离作为安全绝缘距离。外电极14及泡沫陶瓷12的轴向长度相同且在轴向位置对应。
实施例1
以某厂生产的186F单缸风冷柴油机为实验样机，采用图2所示的、包含有一个过滤再生单元的装置，使用本发明所述的方法对柴油机排气进行了后处理。实验时发动机的运转工况为1800r/min、16N.m，未安装本发明所述的装置进行后处理时的原机排气波许烟度为1.9BSU，排气背压约为740Pa。
步骤一，采用12瓦放电功率的局部介质阻挡电晕放电对流经泡沫陶瓷的微粒进行荷电，并通过泡沫陶瓷对柴油机排气微粒过滤；
步骤二，当泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒的量引起柴油机排气背压升高至2.5kPa时，采用150W放电功率的充满整个介质管空间的丝状放电分解累积的微粒，以实现泡沫陶瓷过滤体的再生。
通过实验发现，采用本发明所述方法，安装了图2所示的装置后，发动机排气背压为1.53kPa，比未安装时升高了约790Pa；经过本发明所述方法进行后处理后，发动机排气波许烟度为0.3BSU，过滤效率为84.2%；采用150W放电功率进行过滤体再生，约42分钟后，发动机排气背压降低至1.53kPa，表明过滤体有效实现了再生。
实施例2
采用实施例1所述的发动机及后处理装置进行实验，发动机工况如实施例1所述。
步骤一，采用20瓦放电功率的局部介质阻挡电晕放电对流经泡沫陶瓷的微粒进行荷电，并通过泡沫陶瓷对柴油机排气微粒过滤；
步骤二，当泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒的量引起柴油机排气背压升高至2.8kPa时，采用240W放电功率的充满整个介质管空间的丝状放电分解累积的微粒，以实现泡沫陶瓷过滤体的再生。
通过实验发现，经过本发明所述方法进行后处理后，发动机排气波许烟度为0.2BSU，过滤效率为89.4%；采用240W放电功率进行过滤体再生，约34分钟后，发动机排气背压降低至1.53kPa，并保持稳定，表明过滤体有效实现了再生。
实施例3
采用实施例1所述的发动机及后处理装置进行实验，发动机工况如实施例1所述。
步骤一，采用30瓦放电功率的局部介质阻挡电晕放电对流经泡沫陶瓷的微粒进行荷电，并通过泡沫陶瓷对柴油机排气微粒过滤；
步骤二，当泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒的量引起柴油机排气背压升高至2.94kPa时，采用330W放电功率的充满整个介质管空间的丝状放电分解累积的微粒，以实现泡沫陶瓷过滤体的再生。
通过实验发现，经过本发明所述方法进行后处理后，发动机排气波许烟度为0.1BSU，过滤效率为94.7%；采用330W放电功率进行过滤体再生，约16分钟后，发动机排气背压降低至1.53kPa，并保持稳定，表明过滤体有效实现了再生。
Claims (1)
1.一种柴油机排气微粒后处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，利用中心电极曲率半径较小的单介质同轴圆柱介质阻挡放电装置内部电场不均匀的特点，使装置中心电极附近场强超过气体的击穿场强，发生局部介质阻挡电晕放电，利用介质阻挡电晕放电产生的高能电子对柴油机排气微粒进行荷电，并通过置于介质管内交变电场中的泡沫陶瓷对柴油机排气微粒过滤；
步骤二，当泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒的量引起柴油机排气背压升高，并以此判定泡沫陶瓷过滤体需要再生时，增大介质阻挡放电装置的工作电压，使泡沫陶瓷所在的介质管内的气体被全部击穿，丝状放电通道布满整个介质管内的空间，利用介质阻挡放电产生的低温等离子体氧化分解泡沫陶瓷中累积的柴油机排气微粒，以实现泡沫陶瓷过滤体的再生：
所述步骤一中，只有中心电极附近局部空间区域内的气体被击穿时，发生介质阻挡电晕放电，以增强泡沫陶瓷对柴油机排气微粒的过滤效率，降低能耗：
所述步骤二中，泡沫陶瓷所在的介质管内的气体被全部击穿，丝状放电通道布满整个介质管内的空间，以提高泡沫陶瓷过滤体的再生速度。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101832168A (zh) * | 2010-04-09 | 2010-09-15 | 上海交通大学 | 用于去除柴油机NOx的介质阻挡放电耦合催化剂整体反应器 |
| KR101059744B1 (ko) * | 2011-01-13 | 2011-08-26 | 한국기계연구원 | 고주파 유도가열을 이용한 자동차 매연 저감 장치 |
| CN102678238A (zh) * | 2012-05-21 | 2012-09-19 | 江苏大学 | 一种发动机排放控制系统及控制方法 |
| CN102814109A (zh) * | 2012-08-29 | 2012-12-12 | 西安交通大学 | 一种基于介质阻挡电晕放电等离子体处理废气的装置 |
-
2015
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101832168A (zh) * | 2010-04-09 | 2010-09-15 | 上海交通大学 | 用于去除柴油机NOx的介质阻挡放电耦合催化剂整体反应器 |
| KR101059744B1 (ko) * | 2011-01-13 | 2011-08-26 | 한국기계연구원 | 고주파 유도가열을 이용한 자동차 매연 저감 장치 |
| CN102678238A (zh) * | 2012-05-21 | 2012-09-19 | 江苏大学 | 一种发动机排放控制系统及控制方法 |
| CN102814109A (zh) * | 2012-08-29 | 2012-12-12 | 西安交通大学 | 一种基于介质阻挡电晕放电等离子体处理废气的装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| NTP技术转化柴油机NO_x及再生DPF的实验研究和机理分析;王军;《NTP技术转化柴油机NO_x及再生DPF的实验研究和机理分析》;20091015;第15-22页 * |
| 线管式NTP反应器降低柴油机PM排放的研究;王军,蔡忆昔，赵卫东，周博;《车用发动机》;20101231(第6期);第58-62页 * |
Also Published As
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|---|---|
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