CN110388247A - 螺旋状电极等离子体协同木纤维滤芯净化柴油机排气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种螺旋状电极等离子体协同木纤维滤芯净化柴油机排气装置，它包括过滤体和等离子体发生装置。过滤体由导流罩、前密封盖、多层圆筒形木纤维滤芯、后密封盖等组成。等离子体发生装置采用介质阻挡放电技术，过滤室外壳搭铁，圆筒状石英玻璃管紧贴过滤室内壁，玻璃管内部是螺旋形高压电极。将过滤体置于等离子体发生装置中，在保证过滤体和等离子体发生装置同轴的前提下，使过滤体的后密封盖与过滤室出口接口密封。将整个装置置于排气系统温度较低的区域，柴油机排气经导流罩流入滤芯外侧，再由滤芯外表面流入内部空腔，进而流出出气口；当柴油机排气流经该装置时，等离子体去除氮氧化物，木纤维滤芯过滤颗粒物从而实现净化。
Description
技术领域：
本发明属于一种氮氧化物(NOX)和碳烟颗粒(PM)净化装置，等离子发生器与木纤维滤芯协同作用，可以通过等离子体净化氮氧化物，通过木纤维滤芯过滤碳烟颗粒，主要用于柴油机排放污染物的净化。
背景技术：
近年来，机动车柴油机排气及船舶排放的污染物已成为除工业企业污染之外的主要大气污染源。2016年我国首次设立船舶污染排放控制区，并发布了《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》；2017年开始实行国家第五阶段机动车污染物排放标准，其中柴油车氮氧化物排放限值为0.18g/km，颗粒物浓度排放限值0.0045g/km，因此，急需有效的净化装置。机动车柴油机排气、船舶大气排放的主要排放物是PM、NOx和硫化物。目前，常用的去除PM的有效方式是微粒捕集器。主流的微粒捕集器是在堇青石蜂窝陶瓷或碳化硅表面涂敷贵金属催化剂，但柴油机排气中的硫会使金属中毒失效，并且制造复杂、成本较高、PM的积存导致排气背压增大。木纤维由于具有对碳烟颗粒的吸附效率高，价格低廉，便于加工、排气背压小等特点，是去除PM的理想材料。研究发现，低温等离子体在去除氮氧化物方面有极其显著的效率，而介质阻挡放电技术是常温常压下产生低温等离子体的最有效方式之一。介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电。本装置采用外壳搭铁做接地极，内部接高压电极，两者之间插入介质石英玻璃管的方式实现。
发明内容
本发明涉及一种螺旋状电极等离子体协同木纤维滤芯净化柴油机排气装置，它包括过滤体和等离子体发生装置。过滤体由导流罩、前密封盖、多层圆筒形木纤维滤芯、后密封端盖等组成。等离子体发生装置采用介质阻挡放电，过滤室外壳搭铁，圆筒状石英玻璃管紧贴过滤室内壁，玻璃管内部是高压电极。高压电极是将直径2mm的铜丝从中间对折缠绕成螺旋形，螺旋直径是玻璃管内径和过滤体外径总和的二分之一。将过滤体置于等离子体发生装置中，在保证过滤体、等离子体发生装置同轴的前提下，使过滤体的后密封盖与过滤室出口接口密封。将整个净化装置置于排气温度较低的区域。柴油机排气经导流罩流入滤芯外侧的等离子体发生区，再由滤芯外表面渗透到内部空腔，进而由出气口排出；当柴油机排气流经该装置时，等离子体去除氮氧化物，木纤维滤芯过滤颗粒物，最终实现柴油机排气净化。过滤体达到使用极限后，根据不同大小的滤芯的实际情况选择性的更换滤芯。
附图说明
图1是柴油机排气净化装置的过滤体结构示意图，1导流罩、2前密封盖、3不同直径的圆筒形滤芯、4后密封盖、5环形凹槽。
图2是等离子体发生装置结构示意图，6绝缘电极接口、7前端盖、8法兰、9圆筒形过滤室外壳、10石英玻璃管、11螺旋状高压电极。
具体实施方式：
将金属网制成圆筒形内外骨架，将厚度为0.05-1mm、宽度为1-10mm、长度30-50mm的长木纤维放入内外骨架中间，制成厚度为7mm的圆筒形滤芯，滤芯与外壳之间留20mm的间隙。再以相同的方式制作其它的滤芯，滤芯厚度不变，滤芯直径在已制成的滤芯直径的基础上等差减小，相邻滤芯间距5-7mm最小滤芯内径与出气口直径相同。滤芯木纤维的填充率随直径的减小而增大，填充率低的滤芯过滤大颗粒，填充率高的滤芯过滤小颗粒。
密封盖厚度0.3mm，其上有比滤芯直径稍大的环形凹槽来限制滤芯的位置，将制作好的滤芯插入前密封盖和后密封盖相对应的环形凹槽内，前密封盖放置导流罩。
过滤室为圆筒形，外壳搭铁作为接地极，前端盖与外壳之间采用法兰连接，在前端盖距进气口边缘30mm处打孔，安装绝缘电极接口，过滤室插入厚度为2mm的石英玻璃管，其外壁与过滤室外壳的内壁紧密贴合。
高压电极是将直径2mm铜丝从中间对折，目的是消除通电螺旋线产生的磁场，其对折后两部分铜丝的间距为3mm，然后缠绕成螺旋状，螺距12mm，螺旋直径是过滤体外径和石英玻璃管内径总和的二分之一，将其接到绝缘电极接口。
将过滤体置于等离子体发生装置内部，在保证过滤体和等离子体发生装置同轴的前提下，使过滤体的后密封盖与过滤室出口接口密封。将安装好过滤体的净化装置置于柴油机排气温度较低的区域，柴油机排气经导流罩流入过滤体外侧，与产生的等离子体反应后，由过滤体外表面渗透到内部空腔，进而流出出气口，实现氮氧化物和颗粒物的净化。
Claims (3)
1.螺旋状电极等离子体协同木纤维滤芯净化柴油机排气装置，其特征是：它包括过滤体和等离子体发生装置；过滤体由导流罩、前密封盖、多层圆筒形木纤维滤芯、后密封端盖等组成；等离子体发生装置由螺旋状高压电极、圆筒形石英玻璃管和过滤室搭铁外壳组成；将过滤体置于等离子体发生装置内部，在保证过滤体和等离子体发生装置同轴的前提下，使过滤体的后密封盖与过滤室出口接口密封；将整个净化装置置于排气系统温度较低的区域。
2.根据权利要求1所述的螺旋状电极等离子体协同木纤维滤芯净化柴油机排气装置，其特征在于过滤体由多个滤芯组成，滤芯由网状圆柱形内外骨架支撑，装入木纤维制成圆筒形滤芯，滤芯与外壳之间留20mm的间隙；再以相同的方式制作其它的滤芯，滤芯厚度不变，滤芯直径在已制成的滤芯直径的基础上等差减小，相邻滤芯间距5-7mm，最小滤芯内径与出气口直径相同；滤芯木纤维的填充率随直径的减小而增大；然后将各个滤芯插入前后密封盖相对应的环形凹槽中。
3.根据权利要求1所述的螺旋状电极等离子体协同木纤维滤芯净化柴油机排气装置，其特征在于将等离子体发生装置的高压电极从中间对折，其对折后两部分的间距为3mm，然后缠绕成螺旋状，其螺距为12mm，螺旋直径是玻璃管内径和过滤体外径总和的二分之一。
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