CN205744068U - 一种重载车辆尾气净化处理装置 - Google Patents

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刘谦
杨军伟
陈路明
唐修检
张征
吴志远
董意
高腾腾
顾程
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Abstract

本实用新型涉及一种重载车辆尾气净化处理装置，其特征在于：包括微粒过滤装置、控制单元、温度传感器、气压传感器、加热装置、电源和催化剂载体；所述的微粒过滤装置采用导电型SiC多孔陶瓷材料形成多条通道，控制单元连接温度传感器和电源，电源连接加热装置；所述的加热装置中的金属丝置于导电型SiC多孔陶瓷材料形成的通道的壁中。本实用新型在净化阶段通过微粒过滤器有效降低尾气中细微粒子含量，解决柴油机工作时尤其是大负荷低转速工况下燃烧不良造成尾气排放有毒有害物质严重的问题；在处理阶段通过氧化还原反应，将尾气中的CO、HC、NOX转变成无害的CO2、H2O和N2等，从而减少环境污染。

Description

一种重载车辆尾气净化处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种新型的重载车辆尾气净化处理装置。
背景技术
矿车等重载车辆的主要动力装置均为柴油机。相较于汽油机，柴油机有较好的燃油经济性和可靠性。但是，由于脱硫及其它处理技术的限制，柴油机的污染问题一直是制约其发展的主要因素。柴油机除与汽油机一样产生CO、HC、NOX等污染物外，还散发微粒物质，微粒排放量是汽油车辆的50倍。这些悬浮粒子属于小于2.5um的细微粒子，当车辆低速或减速行驶时，细微粒子的排放量是汽油车辆的20-90倍，是天然气车辆的60-370倍。如表1所示为汽油机与柴油机有害物质排放对比。
表1汽油机与柴油机有害物质排放对比
污染物 柴油机 汽油机
CO 0.1％ 10％
HC 300ppm 1000ppm
NOX 1000-4000ppm 2000-4000ppm
PM 0.5g/m3 0.01g/m3
为保证重载车辆驾乘人员及重载车辆作业区域周边人民群众的身体健康，减少柴油机的排放，在保证作业质量和车辆性能的前提下，需要设计一种新型的重载车辆尾气处理净化装置，以达到减排的目的。
本实用新型公开的一种新型的重载车辆尾气净化处理装置，在净化阶段通过微粒过滤器有效降低尾气中细微粒子含量，解决柴油机工作时尤其是大负荷低转速工况下燃烧不良造成尾气排放有毒有害物质严重的问题；在处理阶段通过氧化还原反应，将尾气中的CO、HC、NOX转变成无害的CO2、H2O和N2等，从而减少环境污染。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决传统坦克装甲尾气直接排入大气造成的环境污染问题，提供一种新型的尾气处理装置。
一种重载车辆尾气处理净化装置，其特征在于：包括微粒过滤装置、控制单元、温度传感器、加热装置、电源和催化剂载体；所述的微粒过滤装置采用导电型SiC多孔陶瓷材料形成多条通道，控制单元连接温度传感器和电源，电源连接加热装置；所述的加热装置中的金属丝置于导电型SiC多孔陶瓷材料形成的通道的壁中；所述的微粒过滤装置入口处设置一个气压传感器，催化剂载体入口处设置另一个气压传感器，两个气压传感器都连接控制单元。
更进一步，所述的温度传感器采用负温度系数的热敏电阻。
所述的控制单元由DSP芯片、AD/DA和DA/AD转换组件构成，
所述的电源采用车载电池。
导电型SiC多孔陶瓷材料形成多条通道，其中每一通道在一端开口,而另一端则封闭。
本实用新型的优点包括：
(1)该装置是由微粒过滤装置和催化反应装置集成，兼有尾气净化和处理两种功能，在过滤颗粒物的同时对废气进行催化反应。
(2)微粒过滤装置具有自我再生功能，可以根据碳烟浓度确定加热燃烧开关情况，在寿命周期内免维护。
(3)加热装置可在发动机冷启动阶段工作，将初始低温尾气加热到300度，提高催化反应装置工作效率，最大限度转化为无害气体。
(4)陶瓷材料内部采用的多孔蜂窝状结构，具有气体阻力小、表面积大、机械强度高、热稳定性好等优点，方便涂覆较薄的活性涂层。
附图说明
图1为尾气净化处理装置示意图；
图2为微粒过滤装置示意图；
图3为催化反应装置示意图。
1、尾气入口
2、温度传感器
3、控制单元
4、电源
5、金属壳体
6、催化反应装置
7、尾气出口
8、气压传感器(后)
9、加热装置
10、微粒过滤装置
11、气压传感器(前)
12、加热金属丝
13、SiC陶瓷壁
14、陶瓷塞
15、尾气入口
16、尾气出口
17、尾气入口
18、活性涂层
19、催化剂载体
20、尾气出口
21、催化剂
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提出的一种新型的重载车辆尾气处理净化装置，包括微粒过滤器、温度传感器、加热装置、催化剂载体、活性涂层、催化剂和壳体等部件。其中微粒过滤装置用来捕捉和焚烧尾气中的碳烟颗粒；温度传感器用来实时监测尾气净化装置内部温度；加热装置用来提高SiC多孔陶瓷材料温度，促进碳烟燃烧；催化剂用来提高化学反应速度；催化剂载体用来氧化柴油车废气中的CO和HC，还原废气中的NOx。
活性涂层采用Al2O3涂层，涂覆于载体空隙表明而获得高的接触面积，用以附着催化剂。
催化剂采用三效催化剂，主要由为铂、铑、钯三种贵金属作为原材料，应用于CO和HC的氧化反应以及NOx的还原反应过程，用于提高化学反应速度。
壳体采用铝合金金属外壳。
发动机冷起动时，尾气温度不高，催化剂活性较低。催化剂在300度左右才能发挥最大效果，因此为提高初始尾气处理效率，首先将加热装置投入工作，将电源接通，首先对金属丝进行加热，而后将温度传到微粒过滤装置中的SiC多孔陶瓷材料，通过温度传感器实时监测过滤室的温度，确保达到预定的高效工作温度(约300度)。
发动机起动后，柴油机工作排放的尾气首先通过进气孔进入所述的尾气净化处理装置，流经微粒过滤器后，其中的碳烟颗粒附着在SiC多孔陶瓷孔壁上，流出经过净化的低颗粒物含量的尾气；当碳烟浓度堆积到一定程度时，可以启动加热装置，充分燃烧碳烟颗粒，实现净化装置的自我再生。
自我再生过程由电源、控制单元、温度传感器、气压传感器和加热装置共同完成，气压传感器微粒过滤装置前后压力差，传递给控制单元，当前后压力差达到20KPa时，开启加热装置，通过温度传感器实施检测过滤室的温度，确保达到预定的再生工作温度(约500度)。
净化后的尾气进入催化反应装置，在陶瓷孔壁上CO和HC的发生氧化反应、NOx发生还原反应，最终排出无污染的气体，实现尾气高效处理。在这个过程中，CO和HC与NOx互为氧化剂和还原剂。
上面所述的实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种重载车辆尾气净化处理装置，其特征在于：包括微粒过滤装置、控制单元、温度传感器、气压传感器、加热装置、电源和催化剂载体；所述的微粒过滤装置采用导电型SiC多孔陶瓷材料形成多条通道，控制单元连接温度传感器和电源，电源连接加热装置；所述的加热装置中的金属丝置于导电型SiC多孔陶瓷材料形成的通道的壁中。
2.根据权利要求1所述的一种重载车辆尾气净化处理装置，其特征在于：所述的温度传感器采用负温度系数的热敏电阻。
3.根据权利要求1所述的一种重载车辆尾气净化处理装置，其特征在于：所述的控制单元由DSP芯片、AD/DA和DA/AD转换组件构成。
4.根据权利要求1所述的一种重载车辆尾气净化处理装置，其特征在于：所述的电源采用车载电池。
5.根据权利要求1所述的一种重载车辆尾气净化处理装置，其特征在于：导电型SiC多孔陶瓷材料形成多条通道，其中每一通道在一端开口,而另一端则封闭。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107288716A (zh) * 2017-07-10 2017-10-24 浙江交通职业技术学院 电涡流均匀加热的壁流式陶瓷颗粒捕集器装置
CN107749234A (zh) * 2017-12-11 2018-03-02 伊婕 一种教学用尾气排减模拟装置
CN108590819A (zh) * 2018-06-03 2018-09-28 郑州大学 有效去除车辆启动阶段尾气污染的催化器
CN112295398A (zh) * 2020-03-02 2021-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 尾气处理系统及装置

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