CN110107380A - 一种柴油机尾气碳颗粒收集器的除碳方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油机尾气碳颗粒收集器（DPF）的除碳方法与装置，本方法将通过水电解产生氢氧气，与经过超声波雾化后的甲醇混合后，在自动点火装置的控制下燃烧，经火嘴喷出，利用DPF旋转工作台后部的引风机形成风道，使氢氧焰对碳颗粒收集器内壁进行燃烧清洗，利用活性氢离子与氢氧根离子的催化燃烧特性，将碳颗粒收集器内壁上的积碳燃烧熔解并在氢氧焰燃烧后形成的水气冲刷下排出，本发明具有除碳效率高，对碳颗粒收集器内壁无损伤，使用成本低，对环境无污染等优点。本发明的装置包括水电解氢氧气系统、甲醇超声波雾化装置、三通连接器、自动点火器、燃烧喷嘴、DPF旋转工作台，引风机和电气控制装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油机尾气碳颗粒收集器的氢氧气除碳方法与装置，通过氢氧焰对碳颗粒收集器内壁进行燃烧清洗，利用氢离子与氢氧根离子的催化燃烧特性，将吸附在陶瓷过滤器上的碳颗粒熔解，在氢氧气燃烧后形成的水蒸气的冲刷作用下脱落，消除DPF上的积碳。
背景技术
汽车尾气是造成大气污染重要因素，为了根治雾霾，我国实施了严格的尾气排放标准。相较于汽油机，柴油机一氧化碳和碳氢化合物的排放较低，而氮氧化合物和颗粒物比汽油机严重许多，目前满足国五排放标准的柴油发动机，出厂时配置有氧化催化转换器与DPF系统。对于之前的国三和国四标准的柴油发动机，国家也要求加装DPF系统。
柴油机运行过程中排出的含有碳颗粒的黑烟，通过专门的管道进入发动机尾气DPF颗粒捕集器，DPF利用交互堵塞的蜂窝通道之间的多孔间壁，捕集柴油机废气中的黑烟微颗粒物，经过其内部密集设置的过滤器，将碳烟颗粒吸附在陶瓷过滤器上，其缺点也很明显，柴油机运行一段时间后需要定期将拦截的碳颗粒物清理，目前，对DPF的清洗有两种方法，均需要将DPF拆卸下来。一种是用溶剂进行冲刷清洗，另一种是用天然气火焰将吸附在上面的碳烟颗粒烧掉，变成二氧化碳排出。由于天然气的火焰温度仅1000多度，DPF中吸附的碳颗粒燃烧分解并不充分，处理时间长，效果一般。而氢氧气的火焰温度可达到3000度左右，再加上水电解氢氧气具有独特的催化燃烧特性，将碳颗粒收集器内壁上的积碳充分燃烧熔解并在氢氧焰燃烧后形成的水气冲刷下排出，具有除碳效率高，对碳颗粒收集器内壁无损伤，使用成本低，对环境无污染等优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对目前天然气火焰燃烧清洗DPF不彻底的情况，提供一种以氢氧气作为火焰的DPF催化燃烧除碳方法与装置，提高处理效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：将由水电解氢氧气系统产生的氢氧气经过三通与经过超声波雾化后的甲醇气雾混合后，在自动点火装置的控制下点燃。与天然气相比，氢氧气具有燃烧温度高，燃烧速度快，火焰集中，燃烧过程没有排放，燃烧产物为水，清洁环保的特点。此外水电解氢氧气还具有独特的催化燃烧特性，当氢氧气燃烧形成一个分子的水时，就得到2个新的中间活性物H+、OH-。碳在燃烧过程中，产生的CO等挥发物质与空气混合物的燃烧速度不高，一氧化碳的氧化链锁反应成立的条件是必须有H+和OH-等原子团组成的活化中心参与反应，由于水电解氢氧气对燃烧中间产物氧化反应的链锁推进，提高了CO等挥发物质的氧化反应速度。
在掺杂5-10%的甲醇气雾后，氢氧火焰长度增加并向四周发散。一方面扩大燃烧处理面积，另一方面，降低氢氧火焰温度，不会对DPF内壁造成损伤。DPF被固定在旋转工作台上，工作台后部安装有引风机形成风道，对氢氧火焰进行牵引，使氢氧焰对碳颗粒收集器内壁进行充分的燃烧清洗，不留死角。
本发明提供的一种柴油机尾气碳颗粒收集器（DPF）的除碳装置包括：水电解氢氧气系统、甲醇超声波雾化装置、三通连接器、自动点火器、燃烧喷嘴、DPF旋转工作台，引风机和电气控制装置。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
1、利用水电解氢氧气的燃烧温度高并具有独特的催化燃烧特性，提高碳在燃烧过程中产生的CO等挥发物的燃烧速度，可形成局部高温燃烧环境，有利于吸附在陶瓷过滤器上的碳颗粒燃尽，在氢氧气燃烧后形成的水蒸气的冲刷作用下脱落，消除DPF上的积碳，除碳过程快速彻底，空气污染小。
2、通过添加5-10%的经过超声波雾化的甲醇气雾，增加氢氧气火焰长度的
并使火焰向四周发散。一方面扩大燃烧处理面积，另一方面，降低氢氧火焰温度，不会对DPF内壁造成损伤。
3、设计有旋转工作台，并在旋转台后部安装有引风机形成风道，对氢氧火焰进行牵引，使氢氧焰对DPF内壁进行充分的燃烧清洗，没有死角。
附图说明
图1. 一种柴油尾气碳颗粒收集器的除碳装置原理图
图2. 一种柴油尾气碳颗粒收集器的除碳装置系统结构示意图。
图中：1.水电解氢氧气系统；2.甲醇雾化装置；3. 三通管道；4.电磁阀；5.燃烧喷嘴；6. 引弧针；7. 点火成功检测探针；8.自动点火器；9.DPF旋转工作台；10.引风机；11.除碳开始按钮；12.蜂鸣器；13. 除碳停止按钮；14. 定时器；15.系统总电源开关； 16.交流接触器；17.交流接触器；18.交流接触器；19.控制箱。
具体实施方式
如图2所示，本发明的柴油尾气碳颗粒收集器除碳装置，包括水电解氢氧气系统，甲醇雾化装置，三通管道，自动点火器，DPF旋转工作台、引风机、电气控制系统。
水电解氢氧气系统1与甲醇雾化装置2通过三通管道3连接，三通管道3输出口与燃烧嘴5之间安装有电磁阀4，燃烧嘴5前端安装有引弧针6和点火成功检测探针7，DPF旋转工作台9后部设计有引风机10。控制箱19的面板上装有除碳开始按钮11、蜂鸣器12、除碳停止按钮13、定时器14和系统总电源开关15，控制箱19内部安装有自动点火器8、交流接触器18、19和20。
本发明使用时，合上控制箱19上的系统总电源开关15，按下控制箱19上的除碳开始按钮11，定时器14开始倒计时，同时交流接触器16接通，水电解氢氧气系统1开始工作，甲醇雾化装置2启动，水电解氢氧气系统1产生的氢氧气与甲醇雾化装置2经过超声波雾化后形成的甲醇气雾通过三通管道3混合，除碳开始按钮11按下30秒后，电磁阀4打开，同时自动点火器8在引弧针6处产生高压，对燃烧喷嘴5放电，点燃作为火源的氢氧气，氢氧气火焰在5-10%的甲醇气雾的作用，其火焰长度增加并向四周扩散，由于氢氧气燃烧后的产物为水，所以点火成功检测探针7通过检测其与燃烧喷嘴5之间的水蒸气电阻，可判断点火是否成功，如果点火未成功，自动点火器8以一秒的时间间隔开始下次高压放电，共持续20秒，如果仍未成功，通过蜂鸣器12给出短促的报警信号，同时关闭水电解氢氧气系统1、甲醇雾化装置2和电磁阀4，停止氢氧气输出。如果点火成功，交流接触器17得电，DPF旋转工作台9开始转动，交流接触器18得电，引风机10启动，氢氧气火焰在引风机10形成的风道作用下进一步伸长，对DPF内壁进行燃烧清洗，利用活性氢离子与氢氧根离子的催化燃烧特性，将碳颗粒收集器内壁上的积碳燃烧熔解并随氢氧焰燃烧后形成的水气排出，20分钟后，在定时器14控制下，同时关闭水电解氢氧气系统1、甲醇雾化装置2、电磁阀4、DPF旋转工作台9和引风机10，完成DPF的除碳工作，蜂鸣器12长鸣30秒，提示除碳完成。如果在除碳过程中，产生意外，按下除碳停止按钮13，除碳过程马上停止，同时会关闭水电解氢氧气系统1、甲醇雾化装置2、电磁阀4、DPF旋转工作台9和引风机10。
Claims (5)
1.一种柴油机尾气碳颗粒收集器的除碳方法，利用由水电解产生氢氧混合气，经与甲醇混合后燃烧，火焰经火嘴喷出，通过引风机形成的风道，使氢氧焰对碳颗粒收集器内壁进行燃烧清洗，利用活性氢离子与氢氧根离子的催化燃烧特性，将碳颗粒收集器内壁上的积碳燃烧熔解并随氢氧焰燃烧后形成的水气排出，具有除碳效率高，对碳颗粒收集器内壁无损伤，使用成本低，对环境无污染等优，由于氢氧气燃烧速度比较快，火焰集中，通过添加以5%-10%的甲醇后，火焰发散并且温度降低，一方面扩大燃烧处理面积，同时也不会对柴油机尾气碳颗粒收集器内壁造成损伤。
2.一种柴油机尾气碳颗粒收集器的除碳装置，可清除DPF内壁的积碳，该装置包括水电解氢氧气系统、甲醇雾化装置、自动点火器、燃烧喷嘴、DPF旋转工作台，引风机和电气控制装置。
3.根据权利要求2所述的装置，水电解氢氧气系统产生体积比为2:1的氢氧气作为催化剂和火焰用于DPF碳颗粒的催化燃烧处理。
4.根据权利要求2所述的装置，设计有甲醇雾化装置，通过超声波震荡将甲醇雾化后，以5-10%的配比与水电解氢氧气混合，使氢氧气火焰长度增加和发散，火焰温度也有所降低，一方面可扩大燃烧处理面积，同时也不会对柴油机尾气碳颗粒收集器内壁造成损伤。
5.根据权利要求2所述的装置，设计有旋转工作台和引风机，旋转工作台将DPF夹紧并固定，同时带着DPF一起缓慢旋转，旋转工作台后部的引风机形成的风道使氢氧焰进一步伸长和发散，使氢氧焰对碳颗粒收集器内壁进行充分的燃烧清洗，不留死角。
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