CN108786424A - 一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置 - Google Patents

一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于汽/柴油车尾气处理技术领域，公开了一种在不增大背压情况下就能去除尾气中大部分的NOx(>70％)以及HC(>50％)的有害气体以及大于90％以上的固体颗粒的汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置,包括循环水泵以及顺次连接的第一舱室和第二舱室；第一舱室内设置有将尾气输送至第二舱室的第一风机；第二舱室的底部设置有装有氨水的水浴池，第二舱室的顶部沿尾气输送方向并列设置有多个混合区；水浴池与循环水泵的入水口连接；多个混合区均与水浴池连通；水雾态喷头组包括至少一个水雾态喷头；水淋态喷头组包括至少一个水淋态喷头；水幕态喷头组包括至少一个水幕态喷头；水雾态喷头、水淋态喷头以及水幕态喷头均与循环水泵的出水口连接。

Description

一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置
技术领域
本发明属于尾气处理技术领域，具体涉及一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置。
背景技术
大气中颗粒物的浓度和停留时间是决定颗粒物的吸入量和危害程度的关键因素，细颗粒物富含有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长，输送距离远，暴露时间长，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。根据环保部发布的《中国机动车环境管理年报(2018)》显示，2017年，全国机动车四项污染物排放总量初步核算为4359.7万吨，比2016年削减2.5％。其中，一氧化碳(CO)3327.3万吨，碳氢化合物(HC)407.1万吨，氮氧化物(NOx)574.3万吨，颗粒物(PM)50.9万吨。汽车是机动车大气污染排放的主要贡献者，其排放的CO和HC超过80％，NOx和PM超过90％。按车型分类，货车排放的NOx和PM明显高于客车，其中重型货车是主要贡献者。按燃料分类，柴油车排放的NOx接近汽车排放总量的70％，PM超过90％；汽油车CO和HC排放量较高，CO超过汽车排放总量的80％，HC超过70％。占汽车保有量7.8％的柴油货车，排放了57.3％的NOx和77.8％的PM，是机动车污染防治的重中之重。因此，由柴油车尾气排放引发的环境污染问题应受到广泛的关注。
现有技术中处理尾气中的固体颗粒物后的装置主要有以下几种：
(1)柴油氧化催化器(DOC)，主要用于氧化尾气中的CO、HC以及PM中的可溶性有机物(SOFs)，通常由陶瓷作为载体，在上面涂覆中间层，该中间层一般用三氧化二铝(γ-Al2O3)以提供较大比表面积，中间层中含有催化活性的贵金属，主要为铂(Pt)、钯(Pd)及铑(Rh)；
(2)柴油颗粒过滤器(DPF)，用于过滤PM，主要是陶瓷或金属作为载体，其大量的薄壁通道上具有细小的微孔(微米级)，尾气通过后PM被过滤下来，通过再生等方法使DPF持续工作。
柴油氧化催化器使用大量的贵金属，成本较高；而现有DPF的滤芯材料以堇青石和碳化硅为主，长时间使用过滤阻力大导致背压上升，进而损害发动机；其次，滤芯材料价格偏高，废弃后不易回收再利用。
申请人从风雨过后空气质量变好得到启示，从而研发了本净化装置。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种成本低、处理效率高，并且不增大背压的汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，包括循环水泵以及顺次连接的第一舱室和第二舱室；
所述第一舱室内设置有将尾气输送至第二舱室的第一风机；
所述第二舱室的底部设置有装有含氨的水的水浴池，所述第二舱室的顶部沿尾气输送方向并列设置有多个混合区；所述水浴池与所述循环水泵的入水口连接；多个所述混合区均与水浴池连通；每个所述混合区内均分别设置有水雾态喷头组、水淋态喷头组以及水幕态喷头组；
在每个混合区中，所述水雾态喷头组包括至少一个水雾态喷头；所述水淋态喷头组包括至少一个水淋态喷头；所述水幕态喷头组包括至少一个水幕态喷头；所述水雾态喷头、水淋态喷头以及水幕态喷头均与循环水泵的出水口连接。
进一步地，所述净化装置还包括冷却管段；所述冷却管段固定连接在所述第一舱室远离第二舱室的一端，冷却管段的外壁设置有多个散热片。
进一步地，所述第一舱室的容积大于冷却管段的容积。
进一步地，所述水浴池内设置有分隔气泡的多孔盒；所述多孔盒中空，且多孔盒的四个侧壁及下底开设有多个通孔；多个所述混合区均通过所述多孔盒与水浴池连通。
进一步地，所述循环水泵与水浴池之间设置有过滤部件。
进一步地，所述过滤部件设置在第二舱室的外部。
进一步地，所述净化装置还包括冷凝舱室；所述冷凝舱室固定连接在所述第二舱室远离第一舱室的一端；冷凝舱室内设有挡流板；所述挡流板的一端固定在冷凝舱室内，另一端延伸至水浴池，在所述挡流板的上方分别固定有第一挡板和第二挡板；所述第一挡板和第二挡板间隔交错设置。
进一步地，所述第一挡板的一端和第二挡板的一端分别固定在所述冷凝舱室的两个相对的内壁上，第一挡板的另一端和第二挡板的另一端均向下倾斜设置。
进一步地，在所述冷凝舱室的顶部固定有排气管，在所述排气管内设置有至少两个第二风机；所述第一风机沿尾气输送方向依次设置有至少两个。
进一步地，所述净化装置还包括装补给水箱、液位传感器、液位控制器、第一电磁阀以及第二电磁阀；所述液位传感器、第一电磁阀以及第二电磁阀均与液位控制器电连接；所述液位传感器从水浴池的上方插入；所述第一电磁阀的两端分别与循环水泵的入水口和过滤部件的出口连接；所述第二电磁阀的两端分别与循环水泵的入水口和补给水箱连接；所述补给水箱内装有含氨的水。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过在第二舱室内设置装有含氨的水的水浴池以及混合区，通过水雾态喷头、水淋态喷头以及水幕态喷头的混合作用，形成类似于自然界下雨的环境，从而达到除去尾气中NOx、HC、CO及固体颗粒的效果，并在最后经过水浴池，进一步地去除了尾气中的NOx、HC、CO及固体颗粒，极大地提高了尾气中固体颗粒的去除效率。
(2)本发明通过在第一舱室远离第二舱室的一端设置冷却管段，将汽车排放的尾气冷却降温，并使第一舱室的容积大于冷却管段，降低尾气的气压，从而达到在不提高背压的情况下，除去尾气中固体颗粒的效果。
(3)本发明通过在第二舱室远离第一舱室的一端设置冷凝舱室，将经过处理的尾气含有的水汽冷凝，从而达到回收水的目的。
(4)本发明通过使第一挡板的一端和第二挡板的一端分别固定在冷凝舱室相对的两个内壁，延长了带水汽的尾气的排放路径，增加了水回收的量。
(5)本发明通过设置分隔气泡的多孔盒，将混合区排入水浴池的尾气分隔的更加细微，增加了水浴池中的水与尾气的接触面积，进一步增加了水浴池去除尾气中固体颗粒的量。
(6)本发明通过设置多个第一风机，产生旋风，增大尾气与混合区的接触面积，极大地提高了尾气中固体颗粒的去除效率。
(7)本发明通过设置补给水箱、第一电磁阀、第二电磁阀以及液位传感器，实现自动给水浴池补充含氨的水的效果。
(8)本发明通过设置过滤部件，避免固体颗粒堵塞第一电磁阀和循环水泵。
(9)将安装本净化装置的多辆汽车和柴油车经眉山市车管所检验，其黑烟率为0，固体颗粒去除率高达90％。由此可见，使用本净化装置的汽车可以轻松达到国Ⅳ排放标准，具有极高地环保效益和经济价值。
附图说明
图1是本发明的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置的结构示意图。
图中：1-冷却管段；11-散热片；2-第一舱室；21-第一风机；3-第二舱室；31-喷水总管；32-混合区；321-水幕态喷头；322-水雾态喷头；323-水淋态喷头；33-水浴池；331-液位传感器；332-过滤部件；333-多孔盒；34-通道；4-冷凝舱室；41-第一挡板；42-第二挡板；43-挡流板；44-排气管；45-第二风机；5-第一电磁阀；6-循环水泵；7-第二电磁阀；8-补给水箱。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，包括循环水泵6以及顺次连接的第一舱室2和第二舱室3；所述第一舱室2内设置有将尾气输送至第二舱室3的第一风机21；所述第二舱室3的底部设置有装有含氨的水的水浴池33，所述第二舱室3的顶部沿尾气输送方向并列设置有多个混合区32；所述水浴池33与所述循环水泵6的入水口连接；多个所述混合区32均与水浴池33连通；每个所述混合区32内均分别设置有水雾态喷头组、水淋态喷头组以及水幕态喷头组；在每个混合区32中，所述水雾态喷头组包括至少一个水雾态喷头322；所述水淋态喷头组包括至少一个水淋态喷头323；所述水幕态喷头组包括至少一个水幕态喷头321；所述水雾态喷头322、水淋态喷头323以及水幕态喷头321均与循环水泵6的出水口连接。
工作原理：
尾气进入第一舱室2，经第一风机21输送至第二舱室的混合区32；循环水泵6不断地将水浴池33中的清洗液泵入到混合区32中的水雾态喷头322、水淋态喷头323以及水幕态喷头321；将雾、淋、幕以及浴等不同形态的含氨的水与尾气不断的接触，在物理和化学的双重作用下，使NOx及HC经过脱硝还原成N2和水，并将固体颗粒尘洗于水中，使得尾气得以净化。整个净化过程是在本净化装置的狭小环境中模拟自然环境里风雨净化空气的宏观过程加以实现的。
需要说明的是，图1中，仅示意出了混合区各喷头的一种布置方式，喷头的布置方式不仅限于此。本实施例中，水雾态喷头322、水淋态喷头323以及水幕态喷头321均安装在喷水总管31上，喷水总管31与循环水泵6的出水口连接。
在本实施例中，如图1所示，第二舱室3中固定有一隔板，隔板上方即为所述混合区32，水浴池33设置在隔板的下方。在混合区32朝向第一舱室2的一端开设有多个进气孔，第一风机21将尾气从这些进气孔输入至混合区32。隔板上设置有一连通混合区32和水浴池33的通道34，通道34延伸入水浴池33中，且在通道34伸入水浴池33的一端固定有一多孔盒333。多孔盒333的四个侧壁及下底开设有多个通孔。
为进一步提升本净化装置的去除效率，如图1所示，本实施例中，所述净化装置还包括冷却管段1；所述冷却管段1固定连接在所述第一舱室2远离第二舱室3的一端，冷却管段1的外壁设置有多个散热片11。冷却管段1将汽油车或柴油车排放的尾气冷却降温，并使第一舱室的容积大于冷却管段，降低尾气的气压，从而达到在不提高背压的情况下，除去尾气中固体颗粒的效果。
所述循环水泵6与水浴池33之间设置有过滤部件332。过滤部件332可以采用现有技术实现，具体地，本实施例中，过滤部件332采用活性炭实现。本实施例中的过滤部件332经试验，平均一个月更换一次，并且成本极低。为方便过滤部件332的更换，本实施例中，如图1所示，所述过滤部件332设置在第二舱室3的外部。
由于本净化装置的耗材之一就是含氨的水，处理完成的尾气排放时会带走一部分含氨的水，因此，为了降低含氨的水的消耗，本实施例中，如图1所示，所述净化装置还包括冷凝舱室4；所述冷凝舱室4固定连接在所述第二舱室3远离第一舱室2的一端；冷凝舱室4内设有挡流板43；所述挡流板43的一端固定在冷凝舱室4内，另一端延伸至水浴池33，在所述挡流板43的上方分别固定有第一挡板41和第二挡板42；所述第一挡板41和第二挡板42间隔交错设置。进一步地，如图1所示，本实施例中，所述第一挡板41的一端和第二挡板42的一端分别固定在所述冷凝舱室4的两个相对的内壁上，第一挡板41的另一端和第二挡板42的另一端均向下倾斜设置。从而使尾气从冷凝舱室4的排放路径大致呈波浪形，尾气充分与各第一挡板41和第二挡板42接触碰撞，进而将水汽冷凝，然后经挡流板43流入水浴池33，极大地降低了含氨的水的消耗。如图1所示，本实施例中，在所述冷凝舱室4的顶部固定有排气管44，在所述排气管44内设置有至少两个第二风机45。从而方便处理完成的尾气的排放，防止增大背压。
如图1所示，本实施例中，所述第一风机21沿尾气输送方向依次设置有至少两个。从而形成旋风，极大地增加了尾气与混合区32的接触面积，极大地提高了尾气中NOx、HC以及固体颗粒的去除效率。
由于水浴池33中的含氨的水始终在消耗，为此，如图1所示，本实施例中的净化装置还包括装补给水箱8、液位传感器331、液位控制器、第一电磁阀5以及第二电磁阀7；所述液位传感器331、第一电磁阀5以及第二电磁阀7均与液位控制器电连接；所述液位传感器331从水浴池33的上方插入；所述第一电磁阀5的两端分别与循环水泵6的入水口和过滤部件332的出口连接；所述第二电磁阀7的两端分别与循环水泵6的入水口和补给水箱8连接；所述补给水箱8内装有含氨的水。当水位传感器331检测到水浴池33中的水位低于设定值时，将信号发送给控制器，控制器控制第一电磁阀5关闭，控制第二电磁阀7以及循环水泵6打开，补给水箱8中的水通过循环水泵6泵入水雾态喷头322、水淋态喷头323以及水幕态喷头321，水雾态喷头322、水淋态喷头323以及水幕态喷头321喷出后又经通道34然后回流至水浴池33，进行补水，直至液位传感器331检测到水浴池33中的水位达到设定值时，控制器控制第二电磁阀7关闭，完成补水。本净化装置的循环水泵6、液位控制器、液位传感器331、第一电磁阀5以及第二电磁阀7均采用车用电源供电。
具体使用时，冷却管段1、第一舱室2、第二舱室3和冷凝舱室4可以是一体成型。本实施例中，为了方便维修，冷却管段1、第一舱室2、第二舱室3和冷凝舱室4两两之间可拆卸连接，具体地，如图1所示，均通过法兰的方式可拆卸连接。需要说明的是，冷却管段1可以在远离第一舱室2的一端设置一独立的接头与汽车的排气管(图中未示出)连接，例如设置一软管，软管的两端均通过卡箍分别与汽车的排气管和冷却管段1连接。显而易见的是，也可以设置与冷却管段1一体成型的接头与汽车的排气管连接。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：包括循环水泵(6)以及顺次连接的第一舱室(2)和第二舱室(3)；
所述第一舱室(2)内设置有将尾气输送至第二舱室(3)的第一风机(21)；
所述第二舱室(3)的底部设置有装有含氨的水的水浴池(33)，所述水浴池(33)的顶部设有出气口；所述第二舱室(3)的顶部沿尾气输送方向并列设置有多个混合区(32)；所述水浴池(33)与所述循环水泵(6)的入水口连接；多个所述混合区(32)均与水浴池(33)连通；每个所述混合区(32)内均分别设置有水雾态喷头组、水淋态喷头组以及水幕态喷头组；
在每个混合区(32)中，所述水雾态喷头组包括至少一个水雾态喷头(322)；所述水淋态喷头组包括至少一个水淋态喷头(323)；所述水幕态喷头组包括至少一个水幕态喷头(321)；所述水雾态喷头(322)、水淋态喷头(323)以及水幕态喷头(321)均与循环水泵(6)的出水口连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：所述净化装置还包括冷却管段(1)；所述冷却管段(1)固定连接在所述第一舱室(2)远离第二舱室(3)的一端，冷却管段(1)的外壁设置有多个散热片(11)。
3.根据权利要求2所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：所述第一舱室(2)的容积大于冷却管段(1)的容积。
4.根据权利要求1所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：所述水浴池(33)内设置有分隔气泡的多孔盒(333)；所述多孔盒(333)中空，且多孔盒(333)的四个侧壁及下底开设有多个通孔；多个所述混合区(32)均通过所述多孔盒(333)与水浴池(33)连通。
5.根据权利要求1所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：所述循环水泵(6)与水浴池(33)之间设置有过滤部件(332)。
6.根据权利要求5所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：所述过滤部件(332)设置在第二舱室(3)的外部。
7.根据权利要求1所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：所述净化装置还包括冷凝舱室(4)；所述冷凝舱室(4)固定连接在所述第二舱室(3)远离第一舱室(2)的一端；冷凝舱室(4)内设有挡流板(43)；所述挡流板(43)的一端固定在冷凝舱室(4)内，另一端延伸至水浴池(33)，在所述挡流板(43)的上方分别固定有第一挡板(41)和第二挡板(42)；所述第一挡板(41)和第二挡板(42)间隔交错设置。
8.根据权利要求7所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：所述第一挡板(41)的一端和第二挡板(42)的一端分别固定在所述冷凝舱室(4)的两个相对的内壁上，第一挡板(41)的另一端和第二挡板(42)的另一端均向下倾斜设置。
9.根据权利要求7所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：在所述冷凝舱室(4)的顶部固定有排气管(44)，在所述排气管(44)内设置有至少两个第二风机(45)；所述第一风机(21)沿尾气输送方向依次设置有至少两个。
10.根据权利要求1所述的一种汽/柴油车尾气NOx、HC、CO及固体颗粒的净化装置，其特征在于：所述净化装置还包括装补给水箱(8)、液位传感器(331)、液位控制器、第一电磁阀(5)以及第二电磁阀(7)；所述液位传感器(331)、第一电磁阀(5)以及第二电磁阀(7)均与液位控制器电连接；所述液位传感器(331)从水浴池(33)的上方插入；所述第一电磁阀(5)的两端分别与循环水泵(6)的入水口和过滤部件(332)的出口连接；所述第二电磁阀(7)的两端分别与循环水泵(6)的入水口和补给水箱(8)连接；所述补给水箱(8)内装有含氨的水。
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