CN1693682A - 逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于环保设备范围的一种逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器。在外壳内，复合金属网板过滤层以一定角度倾斜，通过挡板连接成“WW”型结构。在进气口和复合金属网板过滤层之间设置扩张室，扩张室连接扫气阀和炭烟二次收集装置；在出气口一边的气动碟阀、反吹腔和压缩空气贮气筒与外壳接通。发动机排出的废气从捕集器入口进入，经过“WW”型复合金属网板，废气中的颗粒物被截留捕集。当颗粒物沉积达到一定数量后，排气背压上升，逆向喷气再生装置启动，将累积的颗粒物从过滤体中吹出，被二次收集，并在收集器内集中燃烧。本发明结构简单实用，成本低廉，净化效果好再生效果好，寿命长，是值得大力推广的好产品。

Description

逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器

技术领域

本发明属于车辆尾气净化设备范围，特别涉及一种逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器。

背景技术

柴油机是一种具有良好的动力性、经济性和耐久性能、并被广泛应用的动力装置。但是柴油机排放的有害颗粒物比汽油机高许多，特别是直径为0.01～10微米的微细颗粒有致癌作用，严重威胁人体健康，这已成为制约柴油机进一步应用的瓶颈之一。目前，在柴油机排气管路上安装微粒捕集器是一种有效而经济的后处理技术。它通过拦截、沉积等手段将柴油机排气中微粒聚集在过滤器中，当微粒积累到一定程度后，再用燃烧等手段将其除去，也就是所谓的再生。微粒捕集器采用的过滤材料和过滤结构对整个系统的性能(如压力降、传热和传质特性、强度和过滤效率)有很大的影响。

目前所采用的过滤材料大多数为陶瓷材料，例如堇青石、莫来石和碳化硅等，但是陶瓷材料具有不可克服的导热性差、抗机械振动能力差等缺点。以FeCrAl耐热耐蚀合金编织的金属丝网代替陶瓷基过滤材料，在强度、韧性、导热性、抗机械振动和抗高温冲击性能等方面具有较大优势。

近年来再生方式的研发热点是催化燃烧。影响催化再生的一个关键因素是尽可能扩大催化剂与颗粒物的接触面积，这对于以表面过滤为主要机理的壁流式蜂窝体会产生过度的背压损失。这一技术需要使用含硫量低于50×10^-6的柴油，而目前我国柴油含硫量为500×10^-6～2000×10^-6，容易导致催化剂中毒失效。在催化剂作用下，颗粒物在300℃以上开始氧化燃烧，但现代柴油车的排气温度工况往往低于300℃，催化剂不易起燃。针对热再生方法存在的局限性，逆向喷气再生具有较明显的优势：(1)颗粒物不在过滤体中燃烧，避免了热再生方法普遍存在的过滤体热疲劳损坏问题；(2)可清除过滤体中的不可燃烧物质(主要是空气中的灰尘和燃烧产生的硫酸盐)，避免不可燃烧物质堵塞过滤体。

柴油机尾气微粒捕集器一般有壁流式、轴向过滤式和径向过滤式三种过滤结构。壁流式结构是目前研究和应用最广的过滤体结构形式，国外已有该结构形式的标准化产品。该结构的过滤效率很高，通常可达到90％，但对过滤材料的机械强度要求较高。目前应用轴向式过滤方式的过滤材料一般采用多孔结构，过滤体内通道曲折复杂，微粒主要沉积在过滤体的前端，所以过滤材料利用率较低，而且微粒的沉积造成孔道很快堵塞，需要进行频繁的再生。径向式过滤多采用纤维毡为过滤材料，具有韧性好，过滤效率高等优点，但由于纤维的密集分布，再生过程较为缓慢。

本发明综合了各种过滤材料、过滤结构和再生方式的优点，提出一种壁流式金属网板柴油机排气微粒捕集器，并采用逆向喷气方式对沉积在金属网板上的微粒进行反吹再生。

发明内容

本发明的目的是提供对柴油机排放尾气中的颗粒物进行过滤捕集，减少微粒排放造成污染的一种逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器，所述壁流式金属网板微粒捕集装置是外壳1两端为进气口10和出气口7，外壳1内固定复合金属网板过滤层2，并通过前档板5、后挡板6连接成“WW”型结构，在复合金属网板过滤层2两边形成进气通道3和排气通道4；其特征在于：在进气口10和复合金属网板过滤层2之间设置扩张室8，扩张室8上端连接扫气阀11，下端连接碳烟则二次收集装置9；外壳1的出气口7一边设置气动碟阀15，并且在过滤层2和气动碟阀15之间通过反吹腔16、电磁脉冲阀14和压缩空气贮气筒13接通。

所述过滤层2针对发动机的具体排放量，由6～16层的不同目数的金属丝网板匹配复合而成。

所述复合金属网板过滤层2在捕集器内可安装6～10片。

本发明的有益效果是发动机排气进入微粒捕集装置后，排气中的颗粒被截留在过滤层上，从而实现降低排气污染，保护环境的目的。采用金属丝网的制造成本较低；结构简单，易于制造；微粒的过滤效率可达到70％以上；排气背压损失小，捕集容量高；机械强度高，易于采用反吹再生技术，再生效果好。

附图说明

图1为逆向喷气再生装置的壁流式金属网板柴油机排气微粒捕集器的结构示意图。

图2为扩张室内部结构之一种示意图。

具体实施方式

本发明提供对柴油机排放尾气中的颗粒物进行过滤捕集，减少微粒排放造成污染的一种逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器。在图1所示的逆向喷气再生装置的壁流式金属网板柴油机排气微粒捕集器的结构示意图中，外壳1两端为进气口10和出气口7，外壳1内，复合金属网板过滤层2以一定角度倾斜，并通过前档板5、后挡板6连接成“WW”型结构，固定在外壳1内；在复合金属网板过滤层2两边形成进气通道3和排气通道4；在进气口10和复合金属网板过滤层2之间设置扩张室8，扩张室8上端连接扫气阀11，下端连接碳烟则二次收集装置9；外壳1的出气口7一边设置气动碟阀15，并且在过滤层2和气动碟阀15之间通过反吹腔16、电磁脉冲阀14和压缩空气贮气筒13接通。

图2所示为扩张室内部结构之一种示意图。在扩张室8的内部腔室固定横隔板17，将扩张室8分成三个腔室，其扩张室是用来降低压缩空气的压力和流速。扩张室的内部结构可以是多种形式，但其基本原理都是利用隔板，引导高速流动的反吹气流，使反吹气流可以到达扩张室各个部分，不是直接流向扫气阀，从而增强扫气效果，充分利用扩张室的空间，从而提高再生效率。高速气流经过降速，完成扫气过程后，经过滤排入大气。

所述复合金属网板过滤层2在捕集器内可安装6～10片。

针对发动机的具体排量，可通过调节金属丝网的目数和层数来匹配。一般由6～16层的不同目数的金属丝网板匹配复合而成。发动机排气经进气口10进入微粒捕集装置的扩张室8依次经过进气通道3、复合金属网板过滤层2、排气通道4，排气中的颗粒被截留在过滤层2上，从而实现降低排气污染，保护环境的目的。

当颗粒物沉积达到一定数量后，排气背压上升，自动控制装置12控制扫气阀11、电磁脉冲阀14启动逆向喷气反吹再生，在过滤体过滤过程中，排气进入扩张室8，由于在正常排气状态下，扫气阀为常闭状态，气动碟阀15为常开状态，绝大部分排气流经过滤体2，经过气动碟阀15排到大气中。当过滤体需要再生时，气动碟阀15关闭，扫气阀11打开，大部分排气从扫气阀11直接排入大气。当电磁脉冲阀14打开时，压缩空气从贮气筒13通过过滤层2后端的反吹腔16从与排气流向相反的方向喷入过滤层2，扫气阀11仍保持开启状态，直到压缩气体将原来扩张室8内的气体挤出时，将累积的颗粒物从过滤层2中吹出，扫气阀11立刻关闭，而后压缩空气经金属丝网过滤后排到大气中，碳烟则存集在二次收集装置9中，并在收集器内集中燃烧完成过滤的再生过程。上述过滤层2采用焊接方式固定在外壳1上。过滤材料为多层复合金属网板，由不同疏密程度的金属丝网按一定顺序叠放，经压制、烧结或铆接而成。

Claims (3)

1.一种逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器，所述壁流式金属网板微粒捕集装置是外壳(1)两端为进气口(10)和出气口(7)，外壳(1)内固定复合金属网板过滤层(2)，并通过前档板(5)、后挡板(6)连接成“WW”型结构，在复合金属网板过滤层(2)两边形成进气通道(3)和排气通道(4)；其特征在于：在进气口(10)和复合金属网板过滤层(2)之间设置扩张室(8)，扩张室(8)上端连接扫气阀(11)，下端连接碳烟则二次收集装置(9)；外壳(1)的出气口(7)一边设置气动碟阀(15)，并且在过滤层(2)和气动碟阀(15)之间通过反吹腔(16)、电磁脉冲阀(14)和压缩空气贮气筒(13)接通。

2.根据权利要求1所述逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器，其特征在于：所述过滤层(2)针对发动机的具体排放量，由6～16层的不同目数的金属丝网板匹配复合而成。

3.根据权利要求1所述所述逆向喷气再生的壁流式金属网板柴油车排气微粒捕集器，其特征在于：所述复合金属网板过滤层(2)在捕集器内安装6～10片。

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