CN108979797A - 用于离线吹扫车载微粒捕集器的再生装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于离线吹扫车载微粒捕集器的再生装置及方法。所述再生装置包括：机架，所述机架分成上层、中层和下层；设置在所述中层上的旋转台，其用于支承微粒捕集器并且可使其沿微粒捕集器的中心线旋转；设置在所述旋转台上方的负压密封罩，其能够沿垂直方向移动以密封旋转台或将其露出；喷嘴管，其设置在所述负压密封罩的顶部，对准所述旋转台，并且与设置在机架上层上的储气管连通；设置在所述负压密封罩上的XZ移动台，其能够驱动喷嘴管沿着X轴方向平移或沿Z轴方向上下移动；设置在所述旋转台下方且与所述旋转台连通的吸尘漏斗；和通过管道与所述吸尘漏斗连通的集尘机。本发明还涉及用于离线吹扫车载微粒捕集器的方法。
Description
技术领域
本发明涉及再生装置，更具体而言涉及用于对车载微粒捕集器进行吹扫的再生装置，以及利用再生装置对车载微粒捕集器进行离线吹扫的方法，属于柴油车排放后处理领域。
背景技术
随着欧5排放标准的执行，柴油机微粒捕集器(DPF)成为柴油车辆中的一种不可或缺的技术。近年来，随着机动车保有量的增加，机动车排放逐渐成为中国大城市空气污染的主要来源。在北京市大气PM2.5的来源中，机动车尾气排放的分担率高达22％。而且，机动车排放的颗粒物主要来自于柴油车。随着中国近年来日趋严格的柴油机动车排放控制法规的出台，DPF的应用将具有广阔的市场前景。
柴油机排气中PM就是我们所看得到排气管排出的“黑烟”，其主要由碳烟、有机可溶成分以及硫酸盐组成，生成的主要条件是柴油机扩散燃烧中的高温和局部缺氧，混合气形成极不均匀，燃料裂解而生成碳烟；这些碳烟还回吸附一些大分子的HC,加之柴油含硫量较高，其中可能形成硫酸盐，也会产生碳烟；另外润滑油通过活塞与气缸壁间隙进入燃烧室而不能充分燃烧也是PM形成的另一主要原因。
柴油机排气PM直径非常小，大部分粒径在0.1-20μm之间。这些大量排放出来的PM对人体呼吸系统危害极大。吸附在柴油机排气PM表面的可溶有机物具有诱变作用，其组分的90％以上为致癌物质。飘浮在大气中的PM除了对人体的健康又不良影响外，还影响大气可见度、植物的生长和建筑物外观的寿命。
微粒捕集器DPF是目前国际上公认的、最实用有效的微粒后处理技术，DPF是可以有效的拦截柴油发动机所产生的碳烟颗粒物PM。柴油机排出的含有PM的黑色尾气，通过专门的管道进入DPF，当尾气通过DPF时，其中PM经微孔过滤被拦截吸附在过滤体上，最后变成洁净的无色气体排入到大气，黑烟净化率可以达到90％以上。随着工作时间的增长，DPF内沉积的PM量增加，造成柴油机排气背压急聚上升，严重影响柴油机的正常工作，因此必须及时地清除积聚在DPF内的PM，即DPF再生。
目前对DPF主动强制再生的方法有电加热再生、喷油助燃再生、微波加热再生、红外线加热再生等，这些再生方法需要额外消耗大量电能和燃油，而且再生时间长、不能在线再生、再生率低等缺点，很难在大功率柴油发动机排放净化中大量的实际应用。
在2016年10月26日公开的中国专利申请第201610508583.8中公开了一种反洗装置，在该反洗装置中，利用空爆压力，采用多个吹洗孔来对DPF进行吹洗。然而，在该装置中，由于同时采用多个吹洗口，导致需要非常高的空气压力，这增加了设备要求；同时，该装置只是简单采用旋转吹洗枪的方式来进行吹扫，因此不能对DPF的每个孔进行吹扫，因此，难以保证每个孔都能被彻底吹扫。
因此，在本领域中仍然需要一种能够在离线的情况下对车载微粒捕集器进行吹扫从而恢复其过滤功能的再生装置。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种反吹式再生装置，该装置利用压缩空气反吹DPF，使其每个孔都能被彻底吹洗，提高了再生效率，延长了DPF的继续使用周期。
在本发明的第一方面中，提供了一种用于离线吹扫车载微粒捕集器的再生装置，其包括：机架，所述机架分成上层、中层和下层；设置在所述中层上的旋转台，其用于支承微粒捕集器并且可使其沿微粒捕集器的中心线旋转；设置在所述旋转台上方的负压密封罩，其能够沿垂直方向移动以密封旋转台或将其露出；喷嘴管，其设置在所述负压密封罩的顶部，对准所述旋转台，并且与设置在机架上层上的储气管连通；设置在所述负压密封罩上的XZ移动台，其能够驱动喷嘴管沿着X轴方向平移或沿Z轴方向上下移动；设置在所述旋转台下方且与所述旋转台连通的吸尘漏斗；和通过管道与所述吸尘漏斗连通的集尘机。
通过利用该再生装置，能够对累积有烟灰及其它杂质的微粒捕集器进行彻底的吹扫和清洗，从而恢复其过滤功能。
根据第一方面所述的再生装置，其还设置有旋转电机，用于使所述旋转台旋转。
在本发明的第二方面，提供一种利用根据第一方面所述的再生装置使微粒捕集器再生的方法，所述方法包括以下步骤：1)测试并记录需要再生的微粒捕集器两端的压差；2)将所微粒捕集器放置在旋转台上，用负压密封罩密封，利用XZ移动台控制喷嘴管全方位扫描吹扫微粒捕集器的每个孔，直至吹扫完所有的孔；3)将吹扫过的微粒捕集器取下，进行压差测试，并与预先设定的可容许压差比较，如果小于所述可容许压差，则结束清洗，如果压差大于可容许压差，则进行第二次吹扫，直至压差小于所述可容许压差。
根据第二方面所述的方法，其中所述可容许压差为4.5-5.5kPa。
根据第二方面所述的方法，其中所述可容许压差为5.4kPa或5.1kPa。
根据第二方面所述的方法，其还包括在必要的情况下将需要再生的微粒捕集器放入再生炉(加热炉)中并加热至700-800摄氏度，以进行热清洗。
根据第二方面所述的方法，其中在步骤2)中，当所述旋转台带动所述微粒捕集器开始旋转时，所述喷嘴管从微粒捕集器的最外周位置开始吹扫，在吹扫完一圈之后以特定步距向中心步进，直至最后到达微粒捕集器的中心。
根据第二方面所述的方法，其中所述特定步距等于微粒捕集器的孔直径。
根据第二方面所述的方法，当所述旋转台带动所述微粒捕集器开始旋转时，所述喷嘴管以螺旋方式从微粒捕集器的中心向外周以扫描方式行进，或者以螺旋方式从所述微粒捕集器的外周向中心行进。
与现有技术(例如前文提及的5838.8专利)相比，采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过使用步进电机对DPF的小孔进行扫描式逐个吹扫，能够保证每个孔都被吹扫到，从而到达彻底吹扫和再生的目的，这不仅使得DPF能够被彻底吹扫，还能延长其继续使用周期或寿命。另外，由于采用单个喷嘴管对DPF进行吹扫，而且不是利用空爆原理，因此能够有效降低所使用压缩空气的压力，从而降低设备的性能要求，节省了使用陈本，同时降低了吹扫对DPF可能造成的损伤。
另外，根据本发明的装置还可以通过简单改装适用于连续的DPF吹扫生产线，从而实现对大量DPF的连续、在线、全自动吹洗，从而完成DPF的自动化再生。
附图说明
以下将参考附图来描述本发明。应当理解，附图仅仅是用来以举例的方式解释和说明本发明的原理，而无意于将本发明限制于附图中所显示的具体方案。在附图中：
图1示出根据一个实施方案的本发明再生装置的结构图；
图2示出根据本发明一个实施方案的DPF再生装置工作原理图；
图3示出根据本发明一个实施方案的DPF再生方法的框图。
图中：1：机架；2：储气管；3：XZ移动台；4：负压密封罩；5：导柱；6：DPF产品； 7：旋转台；8：吸尘漏斗；9：控制阀门；10：旋转台电机；11：集尘机；12：数据打印机；13：控制柜及按钮；14：可视触摸屏；15：数字压力表；16：空气压力调节阀；17：指示灯。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述根据本发明的用于吹扫车载微粒捕集器的再生装置。然而，本领域的普通技术人员会理解，以下给出的各个实施例仅仅是为了使本领域的普通技术人员能够更好地理解本发明，而没有任何限制的目的。本发明的范围是由权利要求书限定的。
参考图1，其示出了根据本发明一个实施方案的DPF再生装置。该再生装置包括：机架 1，所述机架1分成上层、中层和下层；设置在所述中层上的旋转台，其用于支承微粒捕集器并且可使其沿微粒捕集器的中心线旋转；设置在所述旋转台7上方的负压密封罩4，其能够沿垂直方向移动以密封旋转台7或将其露出；喷嘴管，其设置在所述负压密封罩4的顶部，对准所述旋转台7，并且与设置在机架1上层上的储气管2连通；设置在所述负压密封罩4 上的XZ移动台3，其能够驱动喷嘴管沿着X轴方向平移或沿Z轴方向上下移动；设置在所述旋转台7下方且与所述旋转台7连通的吸尘漏斗8；和通过管道与所述吸尘漏斗8连通的集尘机11。下面将参考图1详细描述再生装置的各个部件。
该再生装置的各个部件设置在机架1上，机架1分为上层、中层和下层，用于承载不同的部件。在中层上设置有可绕中心旋转的旋转台7，用于支承车载微粒捕集器并使其绕中心旋转，以方便进行吹扫。
在旋转台7上方设置有负压密封罩4，其设置在垂直方向的导柱上，可以沿垂直方向上下移动。在吹扫过程中，其沿导柱下降、覆盖旋转台7并将其密封，以便在其内部维持负压。当吹扫结束之后，其沿导柱上升，露出微粒捕集器，便于取下。在一个方案中，负压密封罩 4与真空负压泵连通，以在其内产生负压。
负压密封罩4的顶部设置有XZ移动台3，用于使喷嘴管沿X轴方向移动，配合旋转台7 的旋转实现对微粒捕集器的全部孔进行吹扫。例如，该XZ移动台3设置有气囊式平移装置，喷嘴管设置在气囊式平移装置中部，通过气囊的压缩和膨胀来实现X轴方向的移动。
XZ移动台3上方设置有储气管2，用于储存高压空气。储气管2与用于吹扫DPF的喷嘴管连通，以向其供给高压空气。
在一个实施方案中，还设置有用于打印数据的数据打印机，用于打印与吹扫过程相关的数据，包括吹扫压力、压差等。还设置有数字压力表，用于测量和显示吹扫用的空气压力。
下面将参考图2描述根据本发明一个实施方案的全自动DPF再生装置工作原理。在图2 中，DPF放在旋转台7上，伺服电机控制丝杆连接机构带动软管喷头脉动定压吹气喷嘴管，并且自动三维运动，根据DPF产品的直径自动控制吹扫进程，具有准确、快速的优点。移动速度可以无极调速；电气控制系统控制喷嘴装置沿着DPF上面三维运动，从而使得喷嘴全部扫描到DPF的每一个小孔，达到吹扫的目的。再生装置设置有定时器，吹扫DPF时，可以根据DPF被堵程度设置吹扫时间，设定时间到时，设备自动停止工作，解放操作人员的同时，达到安全操作的目的。
下面参考附图3描述根据本发明一个实施方案的再生方法。该包括以下步骤：1)测试并记录需要再生的微粒捕集器两端的压差，记为ΔP；2)将所述微粒捕集器放置在旋转台7上，用负压密封罩4密封，利用XZ移动台3控制喷嘴管全方位扫描吹扫微粒捕集器的每个孔，直至吹扫完所有的孔；3)将吹扫过的微粒捕集器取下，进行压差测试，并与预先设定的可容许压差ΔPrx比较，如果小于所述可容许压差ΔPrx，则结束清洗，如果压差大于可容许压差Δ Prx，则进行第二次吹扫，直至压差小于所述可容许压差ΔPrx。在一个优选方案中，所述可容许压差ΔPrx为4.5-5.5kPa。在更优选的实施方案中，可容许压差ΔPrx为5.4kPa或5.1kPa。
在一些情况下，该方法还包括在必要的情况下将需要再生的微粒捕集器放入再生炉(加热炉)中并加热至700-800摄氏度，以进行热清洗。该热清洗的目的是将DPF中残余的油渍和可燃烧的硫酸盐或磷酸盐氧化并除去。
在所述方法的步骤2)中，当所述旋转台7带动所述微粒捕集器开始旋转时，所述喷嘴管从微粒捕集器的最外周位置开始吹扫，在吹扫完一圈之后以特定步距向中心步进，直至最后到达微粒捕集器的中心。当然，喷嘴管也可以从中心开始吹扫，然后以特定步距外移，对微粒捕集器的孔进行扫描式逐个吹扫，直至吹扫完所有的孔。在一个实施方案中，特定步距等于微粒捕集器的孔直径。
在另一实施方案中，在所述方法的步骤2)中，当所述旋转台7带动所述微粒捕集器开始旋转时，所述喷嘴管以螺旋方式从微粒捕集器的中心向外周以扫描方式行进，或者以螺旋方式从所述微粒捕集器的外周向中心行进。以这样的方式，所述喷嘴管能够以螺旋方式对微粒捕集器进行吹扫，其中螺旋的曲率可以根据需要进行调整，从而调节吹扫完成的时间。例如，当微粒捕集器累积的烟灰较少、堵塞较轻或背压较低时，可以降低螺旋的曲率(从而实现较大的步进距离)，以加快吹扫的速率；而当微粒捕集器累积的烟灰较少、堵塞较轻或背压较低时，可以增加螺旋的曲率，以降低吹扫的速率，实现完全、彻底的吹扫。
实施例1
利用图1所示再生装置对累积有烟灰的微粒捕集器进行再生。首先称量干净的微粒捕集器的重量W0，积灰，称重W1，再生，再次称重W2，以计算烟灰的清除率。同时记录再生前和再生后微粒捕集器两端的压差ΔP。记录再生完成的时间。一共再生10个微粒捕集器，计算各项指标的平均值。烟灰清除率按下式计算。
烟灰清除率％＝(W1-W2)/(W1-W0)*100％
对比例1
采用CN201610608683.8中公开的反吹清理装置来对积有烟灰的微粒捕集器进行再生。首先称量干净的微粒捕集器的重量，积灰，称重，再生，再次称重，以计算烟灰的清除率。同时记录再生前和再生后微粒捕集器两端的压差。记录再生完成的时间。一共再生10个微粒捕集器，计算各项指标的平均值。
实施例1和对比例1的实验结果在下表中示出。
由表1的结果可以看出，与对比文件中公开的反吹清理装置相比，尽管再生时间略长，但是根据本发明的再生装置能够显著提高烟灰的清除率，并且使得再生之后的微粒捕集器两端的压差较低。这表明根据本发明的再生装置能够更为有效地清除累积在微粒捕集器中的烟灰，从而使微粒捕集器再生更为彻底，延长其使用寿命，并有利于车辆发动机的正常运行。
Claims (9)
1.一种用于离线吹扫车载微粒捕集器的再生装置，其包括
机架，所述机架分成上层、中层和下层；
设置在所述中层上的旋转台，其用于支承微粒捕集器并且可使其沿微粒捕集器的中心线旋转；
设置在所述旋转台上方的负压密封罩，其能够沿垂直方向移动以密封旋转台或将其露出；
喷嘴管，其设置在所述负压密封罩的顶部，对准所述旋转台，并且与设置在机架上层上的储气管连通；
设置在所述负压密封罩上的XZ移动台，其能够驱动喷嘴管沿着X轴方向平移或沿Z轴方向上下移动；
设置在所述旋转台下方且与所述旋转台连通的吸尘漏斗；和
通过管道与所述吸尘漏斗连通的集尘机。
2.根据权利要求1所述的再生装置，其还设置有旋转电机，用于使所述旋转台旋转。
3.一种利用根据权利要求1或2所述的再生装置使微粒捕集器再生的方法，所述方法包括以下步骤：
1)测试并记录需要再生的微粒捕集器两端的压差；
2)将所述微粒捕集器放置在旋转台上，用负压密封罩密封，利用XZ移动台控制喷嘴管全方位扫描吹扫微粒捕集器的每个孔，直至吹扫完所有的孔；
3)将吹扫过的微粒捕集器取下，进行压差测试，并与预先设定的可容许压差比较，如果小于所述可容许压差，则结束清洗，如果压差大于可容许压差，则进行第二次吹扫，直至压差小于所述可容许压差。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述可容许压差为4.5-5.5kPa。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述可容许压差为5.4kPa或5.1kPa。
6.根据权利要求3所述的方法，其还包括在必要的情况下将需要再生的微粒捕集器放入再生炉(加热炉)中并加热至700-800摄氏度，以进行热清洗。
7.根据权利要求3所述的方法，其中在步骤2)中，当所述旋转台带动所述微粒捕集器开始旋转时，所述喷嘴管从微粒捕集器的最外周位置开始吹扫，在吹扫完一圈之后以特定步距向中心步进，直至最后到达微粒捕集器的中心。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述特定步距等于微粒捕集器的孔直径。
9.根据权利要求3的方法，其中在步骤2)中，当所述旋转台带动所述微粒捕集器开始旋转时，所述喷嘴管以螺旋方式从微粒捕集器的中心向外周以扫描方式行进，或者以螺旋方式从所述微粒捕集器的外周向中心行进。
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