CN109268106A - 一种用于dpf或车用催化转化器清理再生的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备和方法。本发明结构和操作简单，特别适合被车辆发动机黑烟堵塞DPF、GPF的清理，其设备系统监控载体内部温度、也由于设计使用了可以调节空气流量的风机、可控地导入氧气量从而可以防止烧毁载体的情况发生，也能清理堵塞的三元催化剂和DOC、SCR等，同时也可对增涂催化剂溶液、修复催化剂进行焙烧热处理。是一件对售后维护、修理催化剂载体的十分有效又方便的设备。实际使用结果证明本设备十分有效。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备和方法，属于机电领域。
背景内容
车用尾气后处理催化剂产品多种多样，汽油机主要使用三元催化转化器(TWC)和汽油颗粒捕集器(GPF)，柴油机主要使用氧化型催化剂(DOC)、颗粒捕集器(DPF)、选择还原型催化剂(SCR)和部分流氧化型颗粒捕集器(POC)等。使用中的催化剂会出现效率下降、涂层脱落、机械损坏等现象，其中颗粒捕集器(DPF、GPF)的功能主要是过滤颗粒物和黑烟，但随时间会越积越多导致堵塞、引起发动机背压急剧上升，影响发动机正常工作甚至导致熄火，最严重的是会导致非控再生发生(uncontrolled regeneration)，直接烧毁DPF 载体，造成损失和安全隐患。因此如果不能有效清除或氧化捕集的颗粒物和黑烟(即DPF和GPF的再生)就会发生黑烟和其他颗粒物的堵塞，严重影响发动机的正常工作和尾气治理，在严重情况下黑烟颗粒会突然被尾气温度点燃但如果不能及时排出热量就会导致DPF和 GPF载体的烧毁。所以必须在车辆运行过程中实时使用化学氧化的方法或其他方法(比如电加热)将这些颗粒物氧化成二氧化碳和水(消除过程称为DPF和GPF再生)，其再生方法有电加热、催化剂氧化、后喷提升尾气温度等，国内外有各种专利涉及DPF再生技术，如： US7498010B2、US7030054B2、CN105518267B、CN103261597B、CN103603710B等。
但30年来的DPF应用证明，即便现在的最先进再生技术也不能保证完全再生，发生堵塞和烧毁载体的现象时有发生。
载体堵塞后一般车辆OBD会对司机提出维护警告，司机将车送至维修站取下堵塞的载体进行清理，对此市面上有各种清洗液和其他方法清理堵塞，还有利用水进行清洗的设备(如 CN107335288A)但效果并不好，效率低成本也高，也有采用加热来清理DPF的设备(如专利CN107916971A、CN108316991A)，但与本发明均有很大不同。目前实施的堵塞DPF清理方法的缺点如下：
缺点1
一般清理堵塞的DPF、GPF和催化剂载体，都是将载体置入大型的工业炉中进行焙烧清理，在取出冷却后使用高压气体反向吹出剩余黑烟和灰分，再重新使用清理干净的催化剂载体。但这带来诸多不便，由于无法监控载体内部温度也不能调节炉内氧气含量，故不能保证DPF、GPF和催化剂载体中的颗粒物完全被焙烧干净，若未被焙烧干净，还需要再次培烧，不仅费时费力费电，而且连续焙烧容易降低其寿命，还有没烧坏的可能。其次很多维修点没有大型的工业焙烧炉，再其次大型炉耗电大、对DPF里外整体加热也不经济。
缺点2
专利CN107916971A描述了一种为DPF再生的设备，最重要的是缺乏对再生过程载体温度的有效控制机制，也没有控制载体内部温度的机制，空气从下端自由进入而仅靠空气自然热对流排出，有可能导致载体内部积碳加热升温太快、热量无法排出而烧损载体。
缺点3
在售后市场很多人用高压水枪进行清理，还有专用设备(如专利CN107335288A所描述),但柴油机尾气的黑烟和颗粒成分很复杂，不溶于水，而且DPF内部结构复杂、过滤壁孔细小(微米级)，用水或超声清洗无法彻底，载体微孔内残留物很难完全清理干净，最后还得通过干燥加热去除被载体吸附的水分才能重新使用。另外有人使用负压和加热系统(CN108316991A)，但系统比较复杂，负压系统成本也高。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，本发明公开了一种用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备和方法。本发明结构和操作简单，特别适合被车辆发动机黑烟堵塞DPF、GPF的售后服务清理，其设备系统监控载体内部温度、也由于设计使用了可以调节空气流量的风机、可控地导入氧气量从而可以防止烧毁载体的情况发生，也能清理堵塞的三元催化剂和DOC、SCR等，同时也可对增涂催化剂溶液、修复催化剂进行焙烧热处理。是一件对售后维护、修理催化剂载体的十分有效又方便的设备。实际使用结果证明本设备十分有效。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备，包括物件放置壳体，物件放置壳体的上端和下端开口；物件放置壳体下方安装有加热炉壳体，加热炉壳体内安装有电加热器，配合电加热器安装有吹风装置；物件放置壳体内的物件的细小通道内插入有第一温度感应器，加热炉体内安装有第二温度感应器。
进一步的改进，所述吹风装置为可调气源，所述可调气源为可调流量的小型鼓风机或风扇。
进一步的改进，所述物件为DPF或车用催化转化器载体或封装总成；所述加热炉壳体外表包有绝热层；加热炉壳体由不锈钢制成，除上端开口其余封闭；物件放置壳体的上端和下端安装有开口法兰。
进一步的改进，所述吹风装置通过输风管与加热炉下端相连，将空气送入加热炉中，起到加热氧化从而清理物件中的黑烟和其他颗粒物，同时在加热清理完后继续冷却物件的作用。
进一步的改进，所述加热炉壳体下方安装有控制柜，吹风装置在控制柜内，控制柜上安装有第一温度感应器温度显示仪、第二温度感应器温度显示仪、电加热开关、吹风装置气量调节旋钮、电插座、电流表和电压表。
进一步的改进，所述第一温度感应器和第二温度感应器通过电线与控制柜上的温控仪电连接。
一种用于DPF或车用催化转化器清理再生的方法，包括如下步骤：
步骤一、将待处理DPF或车用催化转化器载体或封装总成安装到物件放置壳体；
步骤二、启动电加热器，第二温度感应器感应温度到达设定阈值时，吹风装置启动将被加热的空气吹向车用催化转化器载体或封装总成；
步骤三、控制第二温度感应器的感应温度处于500-600℃之间进行焙烧，保持吹风装置运行至第一温度感应器感应到车用催化转化器载体或封装总成顶部的温度≥200℃后保持焙烧2～3小时；
步骤四、关闭电加热器，调大吹风装置使得车用催化转化器载体或封装总成冷却降温。
进一步的改进，还包括步骤五、将降温后的车用催化转化器载体或封装总成取出，自车用催化转化器载体或封装总成出气端向进气端方向用高压气吹，清除通道内的残留物。
进一步的改进，所述步骤三中，通过控制吹风装置的风量调节加热温度并避免DPF出现烧毁的情况发生。
进一步的改进，所述步骤四中，关闭电加热器后，保持吹风装置 4处于开启状态至DPF或车用催化转化器温度≤100℃。
本发明的优点：
1.本发明结构和操作简单，特别适合被车辆发动机黑烟堵塞DPF、 GPF的清理，其设备系统监控载体内部温度、也由于设计使用了可以调节空气流量的风机、可控地导入氧气量从而可以防止烧毁载体的情况发生。
2.清理堵塞的三元催化剂和DOC、SCR等，同时也可对失效催化剂载体增涂催化剂溶液、修复催化剂进行焙烧热处理。
3.通过风机提供加热空气，将热量和氧气传送集中在被DPF收集的黑烟颗粒处，节省能量，再生效率高，且通过吹送的压力将氧化后的表面颗粒逐渐吹出，从而有利于内部颗粒的快速氧化清洁。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图。
其中，物件放置壳体1、加热炉壳体2、电加热器3、吹风装置4；第一温度感应器5、第二温度感应器6、物件7、输风管9、控制柜 10、第一温度感应器温度显示仪11、第二温度感应器温度显示仪12、电加热开关13、可调吹风装置旋钮14、电插座15、电线16、电流表 17、电压表18。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的本发明操作步骤如下：
将待处理DPF或催化转化器安装到位。
将控制柜电源插头插入220V电源插孔，此时电流电压表和两个温控仪均应正常显示，可调风机也通电启动。此时加热炉内的电加热器尚未通电。
设置需要的炉温温控仪至所需的温度(按温控仪上的按键至要求设定值即可)。
再次检查所有安装部件是否正确无误。
接通电加热控制开关开始加温。温控仪将控制加温过程，通过交流继电器控制炉内加热器达到并保持所需温度。此时通过面板上的电位器旋钮调节风机风量大小。风量大温度上升慢，风量小温度上升快。
电加热室炉温达到设置温度后，观察DPF或催化剂温度。若DPF 或催化剂温度过低，可以调节散热风机风量。DPF再生炉设置温度、催化剂载体温度推荐值见下表所示。
DPF再生设置温度、催化剂载体温度推荐值
催化剂温度达到合适再生温度并保持所需时间(2～3小时，须视 DPF收集的颗粒物多少而定)后DPF再生或催化剂清理完成，此时请关闭电加热控制开关，电加热停止。风机继续工作并起到为催化剂载体和加热炉降温的作用，直到载体降至低于100℃左右。待炉温和催化剂温度降到安全合适温度值后关闭系统电源(拔下电源插座)。
小心取下DPF或催化载体。由于DPF的特殊结构，再生后需要由出气端向进气端方向用高压气吹，进一步清除通道内残余的黑烟、硫化物、重金属颗粒和灰分等。对其他催化器，也可以类似方法清除载体通道内的残留物。用高压气清理载体时应在出气端用合适尺寸的塑料袋或其他垃圾袋收集吹出的残余颗粒物。
实施例分析
使用本专利设计的设备，对客户提供的严重堵塞的碳化硅DPF进行了清理试验。清理前使用气泵提供的高压从进气端和出气端均进行了吹扫，由于DPF内部有大量的积碳和其他挥发性有机物、应该还有燃烧机油后进入尾气的金属添加物以及硫化物，无法使用高压气体吹出，DPF载体无法重新装车使用。
使用本设备，炉温控制在600-650℃，从DPF出气端的通道插入第一温度感应器至3-4cm深，检测到DPF出口端该位置温度达到300℃，说明内部已经开始热清理积碳，焙烧2小时后关闭加热开关，继续使用风机降温。冷却后使用高压气体很快清理出了残余积碳和其他颗粒物，清理干净的DPF重新装车后工作良好。
上述实例仅仅是本发明的一个具体实施方式，对其的简单变换、替换等也均在发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备，其特征在于，包括物件放置壳体(1)，物件放置壳体(1)的上端和下端开口；物件放置壳体(1)下方安装有加热炉壳体(2)，加热炉壳体(2)内安装有电加热器(3)，配合电加热器(3)安装有吹风装置(4)；物件放置壳体(1)内的物件(7)的细小通道内插入有第一温度感应器(5)，加热炉体(2)内安装有第二温度感应器(6)。
2.如权利要求1所述的用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备，其特征在于，所述吹风装置(4)为可调气源，所述可调气源为可调流量的小型鼓风机或风扇。
3.如权利要求1所述的用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备，其特征在于，所述物件(7)为DPF或车用催化转化器载体或封装总成；所述加热炉壳体(2)外表包有绝热层；加热炉壳体(2)由不锈钢制成，除上端开口其余封闭；物件放置壳体(1)的上端和下端安装有开口法兰。
4.如权利要求1所述的用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备，其特征在于，所述吹风装置(4)通过输风管(9)与加热炉下端相连，将空气送入加热炉(2)中，起到加热氧化从而清理物件(7)中的黑烟和其他颗粒物，同时在加热清理完后继续冷却物件(7)的作用。
5.如权利要求1所述的用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备，其特征在于，所述加热炉壳体(2)下方安装有控制柜(10)，吹风装置(4)在控制柜(10)内，控制柜(10)上安装有第一温度感应器温度显示仪(11)、第二温度感应器温度显示仪(12)、电加热开关(13)、吹风装置气量调节旋钮(14)、电插座(15)、电流表(17)和电压表(18)。
6.如权利要求5所述的用于DPF或车用催化转化器清理再生的设备，其特征在于，所述第一温度感应器(5)和第二温度感应器(6)通过电线(16)与控制柜(10)上的温控仪电连接。
7.一种用于DPF或车用催化转化器清理再生的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将待处理DPF或车用催化转化器载体或封装总成安装到物件放置壳体(1)；
步骤二、启动电加热器(3)，第二温度感应器(6)感应温度到达设定阈值时，吹风装置(4)启动将被加热的空气吹向车用催化转化器载体或封装总成；
步骤三、控制第二温度感应器(6)的感应温度处于500-600℃之间进行焙烧，保持吹风装置(4)运行至第一温度感应器(5)感应到车用催化转化器载体或封装总成顶部的温度≥200℃后保持焙烧2～3小时；
步骤四、关闭电加热器(3)，调大吹风装置(4)使得车用催化转化器载体或封装总成冷却降温。
8.如权利要求7所述的用于DPF或车用催化转化器清理再生的方法，其特征在于，还包括步骤五、将降温后的车用催化转化器载体或封装总成取出，自车用催化转化器载体或封装总成出气端向进气端方向用高压气吹，清除通道内的残留物。
9.如权利要求7所述的用于DPF或车用催化转化器清理再生的方法，其特征在于，所述步骤三中，通过控制吹风装置(4)的风量调节加热温度并避免DPF出现烧毁的情况发生。
10.如权利要求7所述的用于DPF或车用催化转化器清理再生的方法，其特征在于，所述步骤四中，关闭电加热器(3)后，保持吹风装置(4)处于开启状态至DPF或车用催化转化器温度≤100℃。
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