CN104888576B - 一种尾气处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种尾气处理系统及方法，处理系统包括尾气吸附子系统和冷却子系统，所述尾气吸附子系统包括吸附单元和净化单元；所述冷却子系统置于所述吸附单元和所述净化单元之间，所述吸附单元置于汽车排气管的后端。本发明通过对汽车尾气进行吸附‑降温‑吸附的处理，在对尾气的化学污染进行处理的前提下，也在一定程度上消除了尾气产生的热污染。

Description

一种尾气处理系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车的尾气处理领域，具体涉及一种尾气处理系统及方法。

背景技术

在环境问题在全球范围内成为关注焦点的大背景下，随着汽车保有量的增加以及进一步增加，不可避免的伴随的汽车尾气排放产生化学的污染同时伴随有热污染，在一定程度上使环境的负荷进一步增加。因此如何使汽车的尾气排放对环境的影响尽可能的降低，成为伴随汽车工业发展的重点研究方向之一。

三元催化法是目前普遍被认可的尾气排放前的处理途径，作为安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，三元催化法对应的载体部件是安装在特制的排气管中的多孔的陶瓷材料，由于三元催化法的载体本身不参加化学反应，表面上必须覆盖贵重金属，所以目前市场接受的三元催化法技术普遍存在投资过大的缺陷，而且三元催化法在温度达到350℃时才能起反应，这样一来，在降低化学污染的同时，伴随的热污染已不可忽视。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种尾气处理系统及方法，旨在对汽车尾气的化学污染进行处理的同时，在最大程度上消除其热污染。

本发明采用的技术方案具体为：

一种尾气处理系统，包括尾气吸附子系统和冷却子系统，所述尾气吸附子系统包括吸附单元和净化单元；所述冷却子系统置于所述吸附单元和所述净化单元之间，所述吸附单元置于汽车排气管的后端。

在上述尾气处理系统中，所述冷却子系统包括压缩机、冷凝器膨胀阀和蒸发器，所述压缩机、所述冷凝器、所述膨胀阀和所述蒸发器经管路连接为闭环回路，所述蒸发器置于所述吸附单元和所述净化单元之间。

在上述尾气处理系统中，所述吸附单元内均匀布置有吸附材料，所述吸附材料包括活性炭纤维和沸石。

在上述尾气处理系统中，所述过滤单元设有过滤器，所述过滤器内置有活性炭纤维和沸石。

在上述尾气处理系统中，还包括监控部，所述监控部包括物质探测单元和温度探测单元，所述物质探测单元所述吸附单元、所述净化单元分别相连接，所述温度探测单元与所述冷却子系统相连接。

一种尾气处理方法，包括如下步骤：

脱硫脱氮步骤：尾气通入汽车排气管后最前端的吸附单元，去除70-80％的硫化物和氮化物；

尾气降温步骤：脱硫脱氮后的尾气通入冷却子系统的蒸发器内，通过换热使得尾气温度降低50～60℃；

净化排放步骤：降温后的尾气通入设于冷却子系统的蒸发器后方的净化单元，达标后排入大气。

在上述尾气处理方法中，还包括监控步骤，所述监控步骤具体为：

在所述脱硫脱氮步骤和所述净化排放步骤中，物质探测单元的监测点采集吸附单元以及净化单元处理后的尾气的有害气体以及颗粒物浓度，通过将各项指标与设定阈值相比，判断吸附单元和净化单元的吸附材料是否已饱和，在已饱和时给出更换的提示信息；

在所述脱硫脱氮步骤中，温度探测单元的监测点采集冷却子系统降温后的尾气温度，若尾气温度大于设定阈值，在尾气温度大于设定阈值时给出调整冷却子系统冷却水平的提示信息。

本发明产生的有益效果是：

本发明的尾气处理系统通过引入监控部，根据显示界面给出的包括吸附材料是否处于饱和状态和/或排放温度和/或温度是否达标等在内的信息，在汽车保养时根据实际情况进行吸附单元的更换，以及通过对吸附材料、过滤材料和/或冷却子系统进行调整，直至尾气排放的温度、浓度达标后排放；

另外，过滤单元中的活性炭纤维和沸石可以重复利用，吸附单元无需频繁拆卸，在相当程度上节约了初期投入和维修成本；且尾气处理系统可与任何型号的汽车搭配，以及对自家现有的机动车辆的改造加装，改装费用不是很高。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种尾气处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

如图1所示的一种尾气处理系统，主要包括沿尾气排出方向依次设置的吸附单元、冷却子系统以及净化单元，其中的吸附单元和净化单元主要用于对汽车尾气进行不同行阶段的吸附式净化处理，降低其产生的化学污染，而冷却子系统则用于对尾气进行降温处理，降低其产生的热污染；其中：

净化单元的主要有效结构是置有活性炭纤维和沸石的过滤器，冷却子系统则是由蒸发器，冷凝器、压缩机和节流阀依次相连而成的闭环，置于净化单元和吸附单元之间的是其中的蒸发器；系统的工作原理为：

吸附单元安装在汽车排气管，汽车尾气通过设置于前端的吸附处理单元部分吸附尾气中的硫化物和氮化物等颗粒式污染物，以免腐蚀设置于其后的蒸发器；

经吸附单元降脱硫脱氮后的尾气通过冷却子系统的蒸发器，此处的冷却子系统是基于单级蒸汽压缩式制冷循环的原理，经冷却子系统的内充入的制冷剂在系统中循环流动发生相变，通过换热器不断吸收被冷却介质的热量，将热量排放到冷却介质中去，从而使被冷却对象(即汽车尾气)的温度降低，从而达到制冷的目的；

利用现有的空调制冷原理，物理性质的吸附、净化方式，使得整个尾气处理通过吸附-降温-再吸附的方式一方面使得吸附处理更为彻底，另一方面使得尾气的热污染问题得以缓减。

冷却环节对尾气进行降温一方面减少了汽车尾气产生的热污染，另一方面能够有效地降低尾气中气体分子的活性，使降温后的尾气在再吸附环节可充分与净化单元中的吸附剂接触，使得净化单元得以更有效地吸收尾气中的有毒物质，提高了净化单元的吸附效果。且吸附单元无需频繁拆卸，可在汽车保养时进行更换，净化单元的的活性炭纤维和沸石也可以重复利用，成本得到了控制。

作为一种优选，系统还配有监控部，监控部主要包括物质探测单元和温度探测单元，其中：

物质探测单元的监测点用于采集吸附单元以及净化单元处理后的尾气的有害气体以及颗粒物浓度，通过将各项指标与设定阈值相比，来判断是否需要调整吸附单元以及净化单元的处理水平，并在处理水平需要调整时给出提示信息，根据提示信息，用户可通过操作单元(如触摸板)来选择调整其净化水平。如：当监控部监测到吸附装置的吸附材料吸附饱和时，将信号反馈给车主，车主即可进行通过机器自动更换成新的材料，当整组材料用尽时，通过汽车保养将一组材料进行更换。

温度探测单元的监测点用于采集冷却子系统降温后的尾气温度，根据尾气温度，在需要时给出调整冷却子系统冷却水平的提示信息。

上述尾气处理系统的处理方法具体包括如下步骤：

脱硫脱氮步骤：尾气通入汽车排气管后最前端的吸附单元，通过活性炭纤维和沸石的混合物来吸附尾气中70-80％的硫化物和氮化物；监控部实时监测吸附单元的相应物质浓度，当吸附单元的吸附材料吸附饱和时可根据监控部的提示选择更换；

尾气降温步骤：将脱硫脱氮后的尾气通入冷却子系统的蒸发器内，通过换热使得尾气温度降低50～60℃，监控部实时监测尾气温度，当尾气温度高于某上限阈值(如80℃)时，调整冷却子系统的冷却水平；净化排放步骤：将降温后的尾气通入设置于蒸发器后方的净化单元，使其与净化单元中的活性炭纤维和沸石接触，去除尾气中如NO₂、NO、SO₂以及SO₃等有害气体及各种小型颗粒物；监控部实时监测净化单元的相应物质浓度，在达到《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(Ⅱ)》家庭轿车和轻型汽车的一氧化碳排放量进一步减少30％、碳氢和氮氧化合物分别进一步减少40％后排入大气。

其中作为吸附材料的活性炭纤维和沸石不仅可以重复利用，而且其发挥净化作用不受温度的影响，使得净化更容易实现。

以上结合附图对本发明的实施例进行了详细地说明，此处的附图是用来提供对本发明的进一步理解。显然，以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，权利要求书和附图中公开的技术方案，除了相互排斥的特征外，均可以以合理的方式加以组合，任何对本领域的技术人员来说是可轻易想到的、实质上没有脱离本发明的变化或替换，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种尾气处理方法，其特征在于包括如下步骤：

脱硫脱氮步骤：尾气通入汽车排气管后最前端的吸附单元，去除70-80％的硫化物和氮化物；

尾气降温步骤：脱硫脱氮后的尾气通入冷却子系统的蒸发器内，通过换热使得尾气温度降低50～60℃；

净化排放步骤：降温后的尾气通入设于冷却子系统的蒸发器后方的净化单元，达标后排入大气。

2.根据权利要求1所述的尾气处理方法，其特征在于还包括监控步骤，监控步骤具体为：

在脱硫脱氮步骤和净化排放步骤中，物质探测单元的监测点采集吸附单元以及净化单元处理后的尾气的有害气体以及颗粒物浓度，通过将各项指标与设定阈值相比，判断吸附单元和净化单元的吸附材料是否已饱和，在已饱和时给出更换的提示信息；

在脱硫脱氮步骤中，温度探测单元的监测点采集冷却子系统降温后的尾气温度，若尾气温度大于设定阈值，在尾气温度大于设定阈值时给出调整冷却子系统冷却水平的提示信息。

3.使用权利要求1或2所述的尾气处理方法的尾气处理系统，其特征在于包括尾气吸附子系统和冷却子系统，尾气吸附子系统包括吸附单元和净化单元；冷却子系统置于吸附单元和净化单元之间，吸附单元置于汽车排气管的后端；净化单元设有过滤器，过滤器内置有活性炭纤维和沸石；

冷却子系统包括压缩机、冷凝器膨胀阀和蒸发器，压缩机、冷凝器膨胀阀和蒸发器经管路连接为闭环回路，蒸发器置于吸附单元和净化单元之间。

4.根据权利要求3所述的尾气处理系统，其特征在于吸附单元内均匀布置有吸附材料，吸附材料包括活性炭纤维和沸石。

5.根据权利要求3所述的尾气处理系统，其特征在于还包括监控部，监控部包括物质探测单元和温度探测单元，物质探测单元与吸附单元、净化单元分别相连接，温度探测单元与冷却子系统相连接。