CN115030799A - 矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放技术领域，具体涉及一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，解决了煤矿井下用防爆柴油发动机产生碳颗粒对作业人员危害大，且捕集效果、使用寿命差，无法有效实现再生的问题，包括废气进口法兰、废气扩张区、燃油加热区、远红外加热区、捕集器不锈钢芯部、捕集后区、废气收缩区和废气出口法兰，依次通过废气扩张区、燃油加热区和远红外加热区后进入捕集器不锈钢芯部，完成对废气中的碳颗粒进行捕捉。本发明能够有效降低煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放，净化井下的作业环境，提高颗粒捕集装置的捕集效果和使用寿命，实现燃油燃烧主动再生，具有较高的使用和推广价值。

Description

矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置
技术领域
本发明属于煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放技术领域，具体涉及一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置。
背景技术
目前以矿用防爆柴油机为动力的矿用防爆车辆已经成为煤矿井下无轨辅助运输的主要设备，目前防爆柴油发动机的排放要求和工程机械用柴油机一样，但排放技术严重滞后于工程机械用柴油机和道路用柴油机，并且这些技术应用于煤矿井下还需要符合防爆要求。排放物对煤矿井下作业人员的身体健康有很大的危害，尤其是排放物中含有大量的碳烟，其主要成分是未完全燃烧的碳颗粒。碳颗粒的理化特性决定其对大气能见度和人体健康的影响程度，直径小于50nm的核模态颗粒物不但可以通过人体的呼吸直达肺部并沉积下来，甚至可进入血液循环并流向大脑和心脏，对人体的呼吸、免疫系统产生危害。直径大于50nm积聚模态颗粒对颗粒物质量浓度具有显著贡献，是导致大气能见度下降的重要因素。同时，颗粒物具有很强的吸附能力，易吸附有毒物质并为其化学反应提供场所。
此外，目前市场上没有煤矿井下用的颗粒捕集装置，只有相关方面的技术研究，但这些相关技术研究并不适用于煤矿井下的工作环境。常州新吉大矿用设备制造有限公司公开的实用新型专利“矿用防爆柴油机尾气颗粒物捕捉装置”通过颗粒捕捉装置进行碳颗粒的捕集，没有再生方面的阐述和研究，其表面温度是通过隔热棉来实现，并没有采用冷却水的方式来实现，法兰部分没有隔热装置，不能保证法兰的温度不超过150℃，严格意义上不符合煤矿标准。常州新吉大矿用设备制造有限公司公开的发明专利“矿用防爆柴油机尾气颗粒物捕捉装置再生系统”通过通风加热对装置进行再生，对系统的表面温度处理方法没有阐述，对加热方式没有具体阐述，对具体加热的温度也没有阐述。因此不能体现煤矿井下易燃易爆环境下的安全性和具体的实施方法。
可见，设计一款用于低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，用以降低煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放，净化井下的作业环境，保护井下作业人员的身体健康、同时能提高捕集效果、使用寿命且实现有效再生就显得极其重要。
发明内容
本发明为了解决煤矿井下用防爆柴油发动机工作时产生碳颗粒排放对井下作业人员危害较大，且现有同类型装置的捕集效果、使用寿命较差，无法有效实现再生的问题，提供了一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，包括捕集装置主体，捕集装置主体为两端收口的环形套筒结构，捕集装置主体沿着废气流动方向依次包括废气进口法兰、废气扩张区、燃油加热区、远红外加热区、捕集器不锈钢芯部、捕集后区、废气收缩区和废气出口法兰，燃油加热区和捕集后区在捕集装置主体的外部连接有不锈钢压差管，不锈钢压差管上设置有本安隔爆型压差传感器，位于捕集装置主体顶部且靠近废气出口法兰的一侧设置有出水口，位于捕集装置主体底部且靠近废气进口法兰的一侧设置有进水口；防爆柴油机排出的废气经水冷涡轮增压器排出后，通过废气进口法兰依次通过废气扩张区、燃油加热区和远红外加热区后进入捕集器不锈钢芯部，捕集器不锈钢芯部对废气中的碳颗粒进行捕捉，剩余废气进入废气收缩区后经废气出口法兰进入下一个装置。
进一步的，捕集装置主体的环形套筒结构包括位于内圈的环板Ⅲ和位于外圈的环板Ⅰ、环板Ⅱ，其中环板Ⅰ的两端分别连接有扩张环板Ⅰ和收缩环板Ⅰ，捕集装置主体的环形套筒结构的环形空腔内设密封环，密封环包括紧贴废气进口法兰设置的密封环Ⅰ，紧贴废气出口法兰设置的密封环Ⅳ，以及设置在捕集装置主体变径位置的密封环Ⅱ和密封环Ⅲ。
进一步的，燃油加热区包括环板Ⅰ、环板Ⅱ、冷却水Ⅱ、真空腔Ⅱ、密封环Ⅱ、密封环Ⅲ、保温板Ⅱ、环板Ⅲ、引流板、高压喷嘴、高压不锈钢油管、火花生成器和阻燃电缆Ⅰ，其中高压喷嘴和火花生成器设置在燃油加热区的内部，高压喷嘴通过高压不锈钢油管与外部油泵连接，火花生成器通过阻燃电缆Ⅰ与外部电路连接，捕集器不锈钢芯部的内壁随着捕集碳颗粒增加导致捕集器不锈钢芯部堵塞，废气无法通过，本安隔爆型压差传感器感知燃油加热区和捕集后区的压差过大时，启动燃油加热区的高压喷嘴喷出高压的雾化柴油，启动火花生成器点燃雾化柴油加热废气至大于550℃，通过远红外加热区进入捕集器不锈钢芯部，使得内壁上集聚的碳颗粒燃烧生成CO2后随尾气排出；捕集器不锈钢芯部通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。
进一步的，保温板Ⅱ设置在环板Ⅲ的外侧，保证燃油加热腔内废气的温度不被降低，环板Ⅰ和环板Ⅱ包裹着冷却水Ⅱ，冷却水Ⅱ保证环板Ⅰ的表面温度不高于150℃，环板Ⅱ、密封环Ⅱ、保温板Ⅱ和密封环Ⅲ围成真空腔Ⅱ，真空腔Ⅱ用于隔离水套和燃油加热腔，使燃油加热腔内的废气温度不被降低且环板Ⅰ的表面温度不超过150℃。
进一步的，废气扩张区包括扩张环板Ⅰ、扩张环板Ⅱ、密封环Ⅰ、保温板Ⅰ、扩张环板Ⅲ、真空腔Ⅰ、扩张腔和冷却水Ⅰ，保温板Ⅰ使扩张环板Ⅲ内部扩张腔废气的温度不被降低；扩张环板Ⅰ和扩张环板Ⅱ包裹着冷却水Ⅰ，冷却水Ⅰ保持扩张环板Ⅰ的表面温度不高于150℃；扩张环板Ⅱ、密封环Ⅰ、保温板Ⅰ、和密封环Ⅱ围成真空腔Ⅰ，真空腔Ⅰ隔离水套和扩张腔，使扩张腔内废气的温度不被降低且扩张环板Ⅰ的表面温度不超过150℃。
进一步的，远红外加热区包括环板Ⅰ、环板Ⅱ、冷却水Ⅱ、真空腔Ⅱ、密封环Ⅱ、密封环Ⅲ、保温板Ⅱ、环板Ⅲ、远红外加热装置、阻燃电缆Ⅱ，捕集器不锈钢芯部堵塞后，本安隔爆型压差传感器感知燃油加热区和捕集后区的压差过大时，启动远红外加热装置加热进入的废气，废气被加热至大于550℃后进入捕集器不锈钢芯部，远红外加热装置发射的远红外被与其波长一致的碳颗粒吸收，使其内部分子和原子发生共振，碳颗粒温度提高发生燃烧生成CO2后随尾气一同排出，捕集器不锈钢芯部通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。
进一步的，捕集器不锈钢芯部的两端分别为捕集器不锈钢芯部前端面和捕集器不锈钢芯部后端面，捕集器不锈钢芯部前端面上设置有废气进气孔，捕集器不锈钢芯部后端面上设置有废气出气孔，废气进气孔为正六边形，每个废气进气孔周围的六个通道为废气出气通道，这六个通道在前端面是封闭的，每六个废气出气孔中间夹着一个通道为废气进气通道，废气进气通道在后端面是封闭的，这种布置方式相比传统的四边形增大了捕集面积，减小了排气处理，延长了再生周期，减少再生次数；被加热的废气从废气进气孔进入并流向周围六个出气通道时，废气中的碳颗粒被这六个出气通道的小孔捕集，废气继续流出，流入出气通道的废气从废气出气孔流出后进入捕集后区。
进一步的，废气收缩区包括收缩环板Ⅰ、收缩环板Ⅱ、冷却水Ⅲ、密封环Ⅳ、真空腔Ⅲ、保温板Ⅲ、收缩环板Ⅲ，保温板Ⅲ保证收缩环板Ⅲ内收缩腔的废气温度不被降低，收缩环板Ⅰ和收缩环板Ⅱ包裹着冷却水Ⅲ，冷却水Ⅲ使得收缩环板Ⅰ的表面温度不高于150℃，收缩环板Ⅱ、密封环Ⅲ、保温板Ⅲ和密封环Ⅳ围成真空腔Ⅲ，真空腔Ⅲ用于隔离水套和收缩腔，保证收缩腔内的废气温度不被降低的同时保证收缩环板Ⅰ表面温度不超过150℃。
进一步的，出水口、扩张环板Ⅰ、扩张环板Ⅱ、环板Ⅰ、环板Ⅱ、收缩环板Ⅰ、收缩环板Ⅱ、冷却水Ⅰ、冷却水Ⅱ、冷却水Ⅲ、进水口组成了智能高效复合再生颗粒捕集装置的冷却循环降温系统，用于保障装置整体的表面温度不超过150℃。
进一步的，远红外加热装置采用在前后左右四个方向交错布设的方式，增加了加热装置和废气的热交换时间，废气能够在短时间内加热至大于550℃，降低了冷却循环降温系统的热负荷。
本发明相比现有技术具有的特定技术特征及有益效果是：
本发明公开了一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，能够有效降低煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放，净化井下的作业环境，保护井下作业人员的身体健康；同时，本发明能够提高颗粒捕集装置的捕集效果和使用寿命；此外，本发明在矿用车辆行驶时可实现颗粒捕集装置燃油燃烧主动再生以及矿用车辆在静止时实现远红外的主动再生，具有较高的使用和推广价值。
附图说明
图1为本发明智能高效复合再生颗粒捕集装置的结构示意图；
图2为本发明再生颗粒捕集装置后端面的结构示意图；
图3为本发明再生颗粒捕集装置前端面的结构示意图；
图4为本发明远红外加热装置的结构示意图。
图中标号：1-废气进口法兰，2-废气扩张区，3-燃油加热区，4-远红外加热区，5-捕集器不锈钢芯部，6-捕集后区，7-废气收缩区，8-废气出口法兰，9-本安隔爆型压差传感器，10-不锈钢压差管，11-出水口，12-进水口，2.1-扩张环板Ⅰ，2.2-扩张环板Ⅱ，2.3-密封环Ⅰ，2.4-保温板Ⅰ，2.5-扩张环板Ⅲ，2.6-真空腔Ⅰ，2.7-扩张腔，2.8-冷却水Ⅰ，3.1-环板Ⅰ；3.2-环板Ⅱ，3.3-冷却水Ⅱ，3.4-真空腔Ⅱ，3.5-密封环Ⅱ，3.6-密封环Ⅲ，3.7-保温板Ⅱ，3.8-环板Ⅲ，3.9-引流板，3.10-高压喷嘴，3.11-高压不锈钢油管，3.12-火花生成器，3.13-阻燃电缆Ⅰ，4.1-远红外加热装置，4.2-阻燃电缆Ⅱ，5.1-捕集器不锈钢芯部前端面，5.1.1-废气进气孔，5.2-捕集器不锈钢芯部后端面，5.2.1-废气出气孔，7.1-收缩环板Ⅰ，7.2-收缩环板Ⅱ，7.3-冷却水Ⅲ，7.4-密封环Ⅳ，7.5-真空腔Ⅲ，7.6-保温板Ⅲ，7.7-收缩环板Ⅲ。
具体实施方式
参照图1～图4对本发明进行进一步阐述，一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，包括捕集装置主体，捕集装置主体为两端收口的环形套筒结构，捕集装置主体沿着废气流动方向依次包括废气进口法兰1、废气扩张区2、燃油加热区3、远红外加热区4、捕集器不锈钢芯部5、捕集后区6、废气收缩区7和废气出口法兰8，燃油加热区3和捕集后区6在捕集装置主体的外部连接有不锈钢压差管10，不锈钢压差管10上设置有本安隔爆型压差传感器9，位于捕集装置主体顶部且靠近废气出口法兰8的一侧设置有出水口11，位于捕集装置主体底部且靠近废气进口法兰1的一侧设置有进水口12；防爆柴油机排出的废气经水冷涡轮增压器排出后，通过废气进口法兰1依次通过废气扩张区2、燃油加热区3和远红外加热区4后进入捕集器不锈钢芯部5，捕集器不锈钢芯部5对废气中的碳颗粒进行捕捉，剩余废气进入废气收缩区7后经废气出口法兰8进入下一个装置。
捕集装置主体的环形套筒结构包括位于内圈的环板Ⅲ3.8和位于外圈的环板Ⅰ3.1、环板Ⅱ3.2，其中环板Ⅰ3.1的两端分别连接有扩张环板Ⅰ2.1和收缩环板Ⅰ7.1，捕集装置主体的环形套筒结构的环形空腔内设密封环，密封环包括紧贴废气进口法兰1设置的密封环Ⅰ2.3，紧贴废气出口法兰8设置的密封环Ⅳ7.4，以及设置在捕集装置主体变径位置的密封环Ⅱ3.5和密封环Ⅲ3.6。
燃油加热区3包括环板Ⅰ3.1、环板Ⅱ3.2、冷却水Ⅱ3.3、真空腔Ⅱ3.4、密封环Ⅱ3.5、密封环Ⅲ3.6、保温板Ⅱ3.7、环板Ⅲ3.8、引流板3.9、高压喷嘴3.10、高压不锈钢油管3.11、火花生成器3.12和阻燃电缆Ⅰ3.13，其中高压喷嘴3.10和火花生成器3.12设置在燃油加热区3的内部，高压喷嘴3.10通过高压不锈钢油管3.11与外部油泵连接，火花生成器3.12通过阻燃电缆Ⅰ3.13与外部电路连接，捕集器不锈钢芯部5的内壁随着捕集碳颗粒增加导致捕集器不锈钢芯部5堵塞，废气无法通过，本安隔爆型压差传感器9感知燃油加热区3和捕集后区6的压差过大时，启动燃油加热区3的高压喷嘴3.10喷出高压的雾化柴油，启动火花生成器3.12点燃雾化柴油加热废气至大于550℃，通过远红外加热区4进入捕集器不锈钢芯部5，使得内壁上集聚的碳颗粒燃烧生成CO2后随尾气排出；捕集器不锈钢芯部5通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。
保温板Ⅱ3.7设置在环板Ⅲ3.8的外侧，保证燃油加热腔内废气的温度不被降低，环板Ⅰ3.1和环板Ⅱ3.2包裹着冷却水Ⅱ3.3，冷却水Ⅱ3.3保证环板Ⅰ3.1的表面温度不高于150℃，环板Ⅱ3.2、密封环Ⅱ3.5、保温板Ⅱ3.7和密封环Ⅲ3.6围成真空腔Ⅱ3.4，真空腔Ⅱ3.4用于隔离水套和燃油加热腔，使燃油加热腔内的废气温度不被降低且环板Ⅰ3.1的表面温度不超过150℃。
废气扩张区2包括扩张环板Ⅰ2.1、扩张环板Ⅱ2.2、密封环Ⅰ2.3、保温板Ⅰ2.4、扩张环板Ⅲ2.5、真空腔Ⅰ2.6、扩张腔2.7和冷却水Ⅰ2.8，保温板Ⅰ2.4使扩张环板Ⅲ2.5内部扩张腔2.7废气的温度不被降低；扩张环板Ⅰ2.1和扩张环板Ⅱ2.2包裹着冷却水Ⅰ2.8，冷却水Ⅰ2.8保持扩张环板Ⅰ2.1的表面温度不高于150℃；扩张环板Ⅱ2.2、密封环Ⅰ2.3、保温板Ⅰ2.4、和密封环Ⅱ3.5围成真空腔Ⅰ2.6，真空腔Ⅰ2.6隔离水套和扩张腔，使扩张腔内废气的温度不被降低且扩张环板Ⅰ2.1的表面温度不超过150℃。
远红外加热区4包括环板Ⅰ3.1、环板Ⅱ3.2、冷却水Ⅱ3.3、真空腔Ⅱ3.4、密封环Ⅱ3.5、密封环Ⅲ3.6、保温板Ⅱ3.7、环板Ⅲ3.8、远红外加热装置4.1、阻燃电缆Ⅱ4.2，捕集器不锈钢芯部5堵塞后，本安隔爆型压差传感器9感知燃油加热区3和捕集后区6的压差过大时，启动远红外加热装置4.1加热进入的废气，废气被加热至大于550℃后进入捕集器不锈钢芯部5，远红外加热装置4.1发射的远红外被与其波长一致的碳颗粒吸收，使其内部分子和原子发生共振，碳颗粒温度提高发生燃烧生成CO2后随尾气一同排出，捕集器不锈钢芯部5通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。采用远红外装置在捕集器不锈钢芯部前端进行加热，具有能耗低，清洁环保，加热时间短，温度高的优点。该远红外装置发射出的选择性辐射的频率与被加热碳颗粒的振动一致，能量被碳颗粒吸收而不被其他物质吸收，碳颗粒温度升高，能量传递效率高，升温快。远红外加热装置采用前后左右交错布置，延缓了废气通过时间，增大装置的加热面积，增加了加热装置和废气的热交换时间，保证了废气的加热效率，缩短了加热时间，同时可降低水套的冷却负荷。
捕集器不锈钢芯部5的两端分别为捕集器不锈钢芯部前端面5.1和捕集器不锈钢芯部后端面5.2，捕集器不锈钢芯部前端面5.1上设置有废气进气孔5.1.1，捕集器不锈钢芯部后端面5.2上设置有废气出气孔5.2.1，废气进气孔5.1.1为正六边形，每个废气进气孔5.1.1周围的六个通道为废气出气通道，这六个通道在前端面是封闭的，每六个废气出气孔5.2.1中间夹着一个通道为废气进气通道，废气进气通道在后端面是封闭的，这种布置方式相比传统的四边形增大了捕集面积，减小了排气处理，延长了再生周期，减少再生次数；被加热的废气从废气进气孔5.1.1进入并流向周围六个出气通道时，废气中的碳颗粒被这六个出气通道的小孔捕集，废气继续流出，流入出气通道的废气从废气出气孔5.2.1流出后进入捕集后区6。捕集芯部的界面采用六边形蜂窝状，一个进气孔周围连着六个出口孔，增大了捕集面积，延长了再生周期，减少再生次数，具有较好的通过性，具有较低的排气背压，保证了防爆柴油机的功率不受损失。捕集器不锈钢芯部5采用不锈钢材料，具有防锈，防污染物集聚，热传导性好，结构强度高，抗震性好的优点。
本发明颗粒捕集装置可以在低排气温度环境下(200℃)，实现碳颗粒的连续捕集和捕集装置再生，通过燃油燃烧和远红外管发热加热废气达到了再生发生的温度(550℃以上)；通过保温材料保证了废气扩张区2、燃油加热区3、远红外加热区4、捕集器不锈钢芯部5这几个区域内部的温度；通过水套保证了颗粒捕集装置的表面温度低于150℃，满足煤矿标准的要求；通过真空腔隔离了水套和燃油加热区3，即隔离了高温区和低温区，使得各区域温度均满足要求。
废气收缩区7包括收缩环板Ⅰ7.1、收缩环板Ⅱ7.2、冷却水Ⅲ7.3、密封环Ⅳ7.4、真空腔Ⅲ7.5、保温板Ⅲ7.6、收缩环板Ⅲ7.7，保温板Ⅲ7.6保证收缩环板Ⅲ7.7内收缩腔的废气温度不被降低，收缩环板Ⅰ7.1和收缩环板Ⅱ7.2包裹着冷却水Ⅲ7.3，冷却水Ⅲ7.3使得收缩环板Ⅰ7.1的表面温度不高于150℃，收缩环板Ⅱ7.2、密封环Ⅲ3.6、保温板Ⅲ7.6和密封环Ⅳ7.4围成真空腔Ⅲ7.5，真空腔Ⅲ7.5用于隔离水套和收缩腔，保证收缩腔内的废气温度不被降低的同时保证收缩环板Ⅰ7.1表面温度不超过150℃。本发明颗粒捕集装置采用了燃油加热和远红外加热两种再生方式的有机结合。
出水口11、扩张环板Ⅰ2.1、扩张环板Ⅱ2.2、环板Ⅰ3.1、环板Ⅱ3.2、收缩环板Ⅰ7.1、收缩环板Ⅱ7.2、冷却水Ⅰ2.8、冷却水Ⅱ3.3、冷却水Ⅲ7.3、进水口12组成了智能高效复合再生颗粒捕集装置的冷却循环降温系统，用于保障装置整体的表面温度不超过150℃。当车辆行驶时，柴油机处于工作状态采用燃油加热再生方式，同时柴油冷却系统的冷却水进入该颗粒捕集装置水套中形成闭式循环系统并对其进行冷却，保证表面温度不超过150℃；当车辆停止时，采用远红外加热再生方式，清洁环保不产生污染物，此时仅利用柴油机上的水泵、散热装置、冷却水形成单独等冷却系统对该颗粒捕集装置进行冷却。
其中，引流板3.9使大部分的废气从燃油加热区3、远红外加热区4、捕集器不锈钢芯部5的中部通过，避免废气滞留在壁面并与壁面发生摩擦，影响废气的通过，增大排气背压，从而影响发动机功率和再生效率。
本发明专利发明了一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，可以有效降低防爆柴油机的碳颗粒排放，可以通过两种方法复合实现车辆在行驶和静止两种状态下颗粒捕集装置的再生，可以在低排气温度环境下实现颗粒捕集装置的再生，使防爆的颗粒捕集装置持续具有捕集能力。同时该装置符合煤矿标准的要求，可以应用于煤矿井下防爆柴油机车辆。
本发明可对防爆柴油机的颗粒捕集装置进行再生，延长了颗粒捕集装置的使用时间，提高了颗粒捕集装置的使用寿命，避免了颗粒捕集装置的定期更换，降低了防爆柴油机废气处理的成本。同时也净化了煤矿井下的工作环境，对煤矿井下环境的保护有着非常重大的意义。

Claims (10)

1.一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，包括捕集装置主体，其特征在于：捕集装置主体为两端收口的环形套筒结构，捕集装置主体沿着废气流动方向依次包括废气进口法兰(1)、废气扩张区(2)、燃油加热区(3)、远红外加热区(4)、捕集器不锈钢芯部(5)、捕集后区(6)、废气收缩区(7)和废气出口法兰(8)，燃油加热区(3)和捕集后区(6)在捕集装置主体的外部连接有不锈钢压差管(10)，不锈钢压差管(10)上设置有本安隔爆型压差传感器(9)，位于捕集装置主体顶部且靠近废气出口法兰(8)的一侧设置有出水口(11)，位于捕集装置主体底部且靠近废气进口法兰(1)的一侧设置有进水口(12)；防爆柴油机排出的废气经水冷涡轮增压器排出后，通过废气进口法兰(1)依次通过废气扩张区(2)、燃油加热区(3)和远红外加热区(4)后进入捕集器不锈钢芯部(5)，捕集器不锈钢芯部(5)对废气中的碳颗粒进行捕捉，剩余废气进入废气收缩区(7)后经废气出口法兰(8)进入下一个装置。
2.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：捕集装置主体的环形套筒结构包括位于内圈的环板Ⅲ(3.8)和位于外圈的环板Ⅰ(3.1)、环板Ⅱ(3.2)，其中环板Ⅰ(3.1)的两端分别连接有扩张环板Ⅰ(2.1)和收缩环板Ⅰ(7.1)，捕集装置主体的环形套筒结构的环形空腔内设密封环，密封环包括紧贴废气进口法兰(1)设置的密封环Ⅰ(2.3)，紧贴废气出口法兰(8)设置的密封环Ⅳ(7.4)，以及设置在捕集装置主体变径位置的密封环Ⅱ(3.5)和密封环Ⅲ(3.6)。
3.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：燃油加热区(3)包括环板Ⅰ(3.1)、环板Ⅱ(3.2)、冷却水Ⅱ(3.3)、真空腔Ⅱ(3.4)、密封环Ⅱ(3.5)、密封环Ⅲ(3.6)、保温板Ⅱ(3.7)、环板Ⅲ(3.8)、引流板(3.9)、高压喷嘴(3.10)、高压不锈钢油管(3.11)、火花生成器(3.12)和阻燃电缆Ⅰ(3.13)，其中高压喷嘴(3.10)和火花生成器(3.12)设置在燃油加热区(3)的内部，高压喷嘴(3.10)通过高压不锈钢油管(3.11)与外部油泵连接，火花生成器(3.12)通过阻燃电缆Ⅰ(3.13)与外部电路连接，捕集器不锈钢芯部(5)的内壁随着捕集碳颗粒增加导致捕集器不锈钢芯部(5)堵塞，废气无法通过，本安隔爆型压差传感器(9)感知燃油加热区(3)和捕集后区(6)的压差过大时，启动燃油加热区(3)的高压喷嘴(3.10)喷出高压的雾化柴油，启动火花生成器(3.12)点燃雾化柴油加热废气至大于550℃，通过远红外加热区(4)进入捕集器不锈钢芯部(5)，使得内壁上集聚的碳颗粒燃烧生成CO2后随尾气排出；捕集器不锈钢芯部(5)通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。
4.根据权利要求2所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：保温板Ⅱ(3.7)设置在环板Ⅲ(3.8)的外侧，保证燃油加热腔内废气的温度不被降低，环板Ⅰ(3.1)和环板Ⅱ(3.2)包裹着冷却水Ⅱ(3.3)，冷却水Ⅱ(3.3)保证环板Ⅰ(3.1)的表面温度不高于150℃，环板Ⅱ(3.2)、密封环Ⅱ(3.5)、保温板Ⅱ(3.7)和密封环Ⅲ(3.6)围成真空腔Ⅱ(3.4)，真空腔Ⅱ(3.4)用于隔离水套和燃油加热腔，使燃油加热腔内的废气温度不被降低且环板Ⅰ(3.1)的表面温度不超过150℃。
5.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：废气扩张区(2)包括扩张环板Ⅰ(2.1)、扩张环板Ⅱ(2.2)、密封环Ⅰ(2.3)、保温板Ⅰ(2.4)、扩张环板Ⅲ(2.5)、真空腔Ⅰ(2.6)、扩张腔(2.7)和冷却水Ⅰ(2.8)，保温板Ⅰ(2.4)使扩张环板Ⅲ(2.5)内部扩张腔(2.7)废气的温度不被降低；扩张环板Ⅰ(2.1)和扩张环板Ⅱ(2.2)包裹着冷却水Ⅰ(2.8)，冷却水Ⅰ(2.8)保持扩张环板Ⅰ(2.1)的表面温度不高于150℃；扩张环板Ⅱ(2.2)、密封环Ⅰ(2.3)、保温板Ⅰ(2.4)、和密封环Ⅱ(3.5)围成真空腔Ⅰ(2.6)，真空腔Ⅰ(2.6)隔离水套和扩张腔，使扩张腔内废气的温度不被降低且扩张环板Ⅰ(2.1)的表面温度不超过150℃。
6.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：远红外加热区(4)包括环板Ⅰ(3.1)、环板Ⅱ(3.2)、冷却水Ⅱ(3.3)、真空腔Ⅱ(3.4)、密封环Ⅱ(3.5)、密封环Ⅲ(3.6)、保温板Ⅱ(3.7)、环板Ⅲ(3.8)、远红外加热装置(4.1)、阻燃电缆Ⅱ(4.2)，捕集器不锈钢芯部(5)堵塞后，本安隔爆型压差传感器(9)感知燃油加热区(3)和捕集后区(6)的压差过大时，启动远红外加热装置(4.1)加热进入的废气，废气被加热至大于550℃后进入捕集器不锈钢芯部(5)，远红外加热装置(4.1)发射的远红外被与其波长一致的碳颗粒吸收，使其内部分子和原子发生共振，碳颗粒温度提高发生燃烧生成CO2后随尾气一同排出，捕集器不锈钢芯部(5)通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。
7.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：捕集器不锈钢芯部(5)的两端分别为捕集器不锈钢芯部前端面(5.1)和捕集器不锈钢芯部后端面(5.2)，捕集器不锈钢芯部前端面(5.1)上设置有废气进气孔(5.1.1)，捕集器不锈钢芯部后端面(5.2)上设置有废气出气孔(5.2.1)，废气进气孔(5.1.1)为正六边形，每个废气进气孔(5.1.1)周围的六个通道为废气出气通道，这六个通道在前端面是封闭的，每六个废气出气孔(5.2.1)中间夹着一个通道为废气进气通道，废气进气通道在后端面是封闭的，这种布置方式相比传统的四边形增大了捕集面积，减小了排气处理，延长了再生周期，减少再生次数；被加热的废气从废气进气孔(5.1.1)进入并流向周围六个出气通道时，废气中的碳颗粒被这六个出气通道的小孔捕集，废气继续流出，流入出气通道的废气从废气出气孔(5.2.1)流出后进入捕集后区(6)。
8.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：废气收缩区(7)包括收缩环板Ⅰ(7.1)、收缩环板Ⅱ(7.2)、冷却水Ⅲ(7.3)、密封环Ⅳ(7.4)、真空腔Ⅲ(7.5)、保温板Ⅲ(7.6)、收缩环板Ⅲ(7.7)，保温板Ⅲ(7.6)保证收缩环板Ⅲ(7.7)内收缩腔的废气温度不被降低，收缩环板Ⅰ(7.1)和收缩环板Ⅱ(7.2)包裹着冷却水Ⅲ(7.3)，冷却水Ⅲ(7.3)使得收缩环板Ⅰ(7.1)的表面温度不高于150℃，收缩环板Ⅱ(7.2)、密封环Ⅲ(3.6)、保温板Ⅲ(7.6)和密封环Ⅳ(7.4)围成真空腔Ⅲ(7.5)，真空腔Ⅲ(7.5)用于隔离水套和收缩腔，保证收缩腔内的废气温度不被降低的同时保证收缩环板Ⅰ(7.1)表面温度不超过150℃。
9.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：出水口(11)、扩张环板Ⅰ(2.1)、扩张环板Ⅱ(2.2)、环板Ⅰ(3.1)、环板Ⅱ(3.2)、收缩环板Ⅰ(7.1)、收缩环板Ⅱ(7.2)、冷却水Ⅰ(2.8)、冷却水Ⅱ(3.3)、冷却水Ⅲ(7.3)、进水口(12)组成了智能高效复合再生颗粒捕集装置的冷却循环降温系统，用于保障装置整体的表面温度不超过150℃。
10.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：远红外加热装置(4.1)采用在前后左右四个方向交错布设的方式，增加了加热装置和废气的热交换时间，废气能够在短时间内加热至大于550℃，降低了冷却循环降温系统的热负荷。
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