CN210057645U - 一种低温等离子再生dpf的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及颗粒捕集系统，公开了一种低温等离子再生DPF的系统，其包括供风机、第一供风管、第一NTP发生器、DPF和紫外转化器，供风机的出口与第一NTP发生器的进口通过第一供风管连接，紫外转化器内设有转化流道和向转化流道发生并照射紫外光的紫外光发生模块，紫外光发生模块发生光波长为180‑262nm，第一发生模块的出口与转化流道的进口连接，DPF上游管路内壁上固定有朝向下游的喷嘴，转化流道的出口与喷嘴相连通，在紫外转化过程中牺牲O3将NO转化为NO2，提高NO2的浓度，提高单位体积下转化后气流所能降解PM的量，使得转化后的气体相同流速下对DPF的再生效率提高，提高本系统再生效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及DPF系统，特别涉及一种低温等离子再生DPF的系统。
背景技术
随着我国汽车市场潜力持续释放，2016年全国机动车保有量已达3亿辆，其中汽车1.9亿辆；机动车驾驶人达3.5亿人，其中汽车驾驶人超过3亿人。汽车工业的飞速发展，不仅提高了国民的生活质量，也是推进社会进步的一大动力。但与此同时，随之带来的排放物污染问题逐渐凸显，己引起国民的广泛关注。与汽油机相比，柴油机排放的HC(碳氢化合物)和CO较低，通常仅为汽油机的十几分之一；NOx排放量与汽油机大致处于同一数量级；但其颗粒物(Particulate Matter，PM)排放水平远高于汽油机，约为汽油机的30-80倍。所以，对柴油机PM排放进行控制显得尤为重要。PM可分为不可溶性有机物和可溶性有机物(SoluableOrganic Fraction，SOF)两部分。其中，不可溶性有机物的主要部分是碳烟、硫酸盐、润滑油产生的颗粒；可溶性有机物来自不完全燃烧的燃料和润滑油。
为减少来自于移动源的污染物排放，我国于2001年起制定了系列法律法规及排放限值，倒逼移动源尾气净化技术的升级。目前，最严格的《国家第六阶段机动车污染物排放标准》拟定在2020年7月1日实施，面对当下严峻环境提出的要求，柴油机尾气排放处理技术改革如今迫在眉睫。
DPF是实现柴油车尾气中PM排放达到国六标准的必然选择。DPF利用物理方式将柴油机排气中的PM进行截留捕集，进而减少PM排放。如当下最为常见的结构为壁流式滤芯构造(Wall-Flow)，通常采用圆柱形陶瓷结构，在轴向上形成许多细小、平行通道，在过滤层相邻的通道中，选择两端中的任意一端堵塞，强迫废气通过多孔壁面，实现对PM的捕集。DPF将柴油机排气中的PM与气流分离，通过过滤的方式使其停留在捕集器上。
同时DPF在设计时需考虑能够承受一定负载率的碳烟，如果堆积的碳烟量超过其最大负载能力，DPF内部的颗粒物就会对气流产生阻碍，从而使得压力降增加，严重时会导致DPF堵塞，使发动机和车辆停止运行。所以必须适时对DPF进行再生，去除沉积在通道内的PM避免堵塞通道内壁，保持正常的捕集效率，以免造成较高的排气背压。
低温等离子体(Non-thermal Plasma，NTP)技术已成为DPF再生方面的研发热点。例如授权公告号CN105221220B的中国专利“一种基于NTP技术的DPF再生方法”，包括NTP发生器，智能电子冲击机，电动气泵，PID控制器，DPF，质量流量传感器，气体分析仪和喷嘴。空气经NTP发生器放电产生具有强氧化性的活性物质，经喷嘴雾化后进入排气管道中，随排气一起进入DPF氧化分解PM。
同时根据文献(施蕴曦.NTP低温再生DPF的机理及影响因素研究[D].2017.)，在空气中进行等离子体放电可产生具有强氧化性的O3、NO2以及O*、OH*自由基等活性物质。含活性物质的气体流经DPF时，气体中的O3和NO2可与PM中的DS、SOF发生反应，将其转化为气态的CO2和H2O等，以实现DPF再生。但这种方式中，仅有NTP中产生的长寿命活性物种(在使用环境中保持一定时间内稳定存在的产物)，如O3和NO2等，进入DPF并氧化PM。这两种物质的浓度受NTP产生方式和电场强度影响，而NTP中产生的大量短寿命高活性的自由基物种如O*、N*、OH*等自由基在进入DPF前即发生淬灭，无法参与PM氧化反应，故而再生效率受限，该方法仍有待改进。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种低温等离子再生DPF的系统，可利用NTP的活性物种更多、活性更强，对DPF再生效率更高。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种低温等离子再生DPF的系统，包括供风机、第一供风管、第一NTP发生器和DPF，还包括紫外转化器，所述供风机的出口与第一NTP发生器的进口通过第一供风管连接，所述紫外转化器内设有转化流道和向转化流道发生并照射紫外光的紫外光发生模块，所述紫外光发生模块发生光波长为180-262nm，所述第一NTP发生器的出口与转化流道的进口连接，所述DPF上游管路内壁上固定有朝向下游的喷嘴，所述转化流道的出口与喷嘴相连通。
通过采用上述技术方案，第一NTP发生器以空气为气源，通过介质阻挡放电的方式产生高压放电获得低温等离子体，第一NTP发生器出口端所出气流内含有NO、NO2、O2、O3以及自由基O*、OH*；该气流通过紫外转化器时，受到紫外光照射，其中的O3和O2得到活化，发生以下的反应：
NO+O3→NO2+O2
3O2→2O3
O2+O*→O3
故气流经过紫外转化器后，其中的对PM无氧化作用的NO与臭氧反应，转化为具有较强氧化性且对PM具有氧化效果的NO2，获得更高的NO2浓度；此外，紫外光的活化功能可以产生更多的O3和自由基O*、OH*，减少气流流动过程中自由基浓度的降低。
随O3的反应消耗，气流中O2与O3之间的组成平衡发生变化，并且受到紫外光照射，O2活化，O2向O3转化，补充O3浓度，减缓O3因与NO反应而导致的浓度下降，由此浓度下降减缓的O3与浓度提高的NO2使得单位体积或单位质量的气流所能氧化PM的有效成分量浓度更大，促使PM氧化反应初始速率增大，在DPF中相同流速下，本申请对PM氧化效率更高、相同时间再生效果更佳；
同时由于O3浓度提高后，在DPF中氧化PM时，NO2反应后的产物NO可更快受O3氧化为NO2，增大NO2对PM氧化过程中反应的正向进程，提高NO2氧化PM的速率，进而提高再生效率；
由此本申请的低温等离子体的DPF再生系统，对DPF中沉积的PM具有更高的氧化效率和更好的氧化效果，DPF再生效率更高。
本实用新型进一步设置为：所述紫外光发生模块分为第一发生模块和第二发生模块，所述第一发生模块位于转化流道内气流流动路径的前半段，且所述第一发生模块发生紫外光波长248-262nm，所述第二发生模块位于转化流道内气流流动路径的后半段，所述第二发生模块发生紫外光波长为180-195nm。
通过采用上述技术方案，紫外光波长248-262nm对应O3的紫外吸收波长，气流内的O3吸收能量活化，加快NO、NO2向NO2转化的反应速率，而紫外光波长180-190nm为紫外光下O2反应生成O3的适宜波长，由此提高O3转化速率，由此本申请设置将进入转化流道的气流先通过第一发生模块照射，再经第二发生模块照射。先进行NO、NO2向NO2转化，降低O3的浓度和提高O2的浓度，使得再进行紫外光下O2反应生成O3，减缓O3分解的逆反应速率，可进一步提高紫外转化器所出气流中O3浓度。
本实用新型进一步设置为：所述DPF还包括伴热组件和温度检测控制组件，所述DPF再生时DPF温度控制为0-250℃。
通过采用上述技术方案，与现有DPF再生系统采用高温氧化再生技术中300℃以上的燃烧氧化温度相比，本申请的DPF再生温度要求低，且由于作为主要氧化PM的有效成分NO2和O3，其中温度在0-500℃内时NO2的稳定性随温度波动变化不大，而臭氧在温度大于225℃后其稳定性明显下降，故本申请中将DPF再生温度控制在0-250℃，延长O3在气流中的存在时间，对本申请利用臭氧氧化NO2氧化产物提高PM氧化效率、清除效率以及利用臭氧稳定性提高对PM的氧化效率、清除效率具有明显的能效提高。
本实用新型进一步设置为：DPF再生系统还包括氮氧化物吸附器，所述DPF出口的下游与氮氧化物吸附器安装连通，所述氮氧化物吸附器内安装有用于吸附氮氧化物的沸石板。
通过采用上述技术方案，对DPF工作或再生过程中产生的氮氧化物进行吸附，减少排出尾气中的氮氧化物浓度，减少对大气的污染，而氮氧化物吸附可通过定期拆卸的发生进行离线再生。
本实用新型进一步设置为：DPF再生系统还包括脱附装置，所述脱附装置包括第二NTP发生器、第二气流管、第三气流管和氮气罐，所述第二NTP发生器的进口与氮气罐的出口通过第二气流管相连通，所述第三气流管的一端连接第二NTP发生器的出口，所述第三气流管的另一端与氮氧化物吸附器的进口连通，所述氮氧化物吸附器出口连接有启闭均可控的排空管和排除管，所述排除管连接有用于吸收氮氧化物的吸收瓶。
通过采用上述技术方案，以氮气为气源进行在第二NTP发生器内进行低温等离子体的发生，再通入氮氧化物吸附器内，促进氮氧化物脱附，并由排除管通过吸收瓶吸收，由此实现氮氧化物吸附器的在线再生和解决了氮氧化物脱附后的收蓄问题。
本实用新型进一步设置为：所述第二气流管上安装有湿度补偿器。
通过采用上述技术方案，可向气流内混入H2O(g)，在第二NTP发生器中H2O(g)转化为自由基OH*，有利于促进氮氧化物的氧化和脱附，提高脱附效率。
本实用新型进一步设置为：所述湿度补偿器包括与第二气流管连通的补偿蓄水腔，所述补偿蓄水腔内储蓄有水，所述补偿蓄水腔外侧底部安装有超声波震荡器。
通过采用上述技术方案，采用超声波震荡器振荡补充蓄水腔内的水，对氮气进行加湿，其可使用现有的电路控制模块进行控制，控制简单，加湿强度调整方便。
本实用新型进一步设置为：所述湿度补偿器为吸水凝胶管，所述吸水凝胶管包括外管体和容置在内部的内管体，所述内管体为已吸水的吸水凝胶或已吸水的吸水树脂。
通过采用上述技术方案，采用已吸水的吸水凝胶或吸水树脂制成管体，供空气通过，通过气流流动以及气流中的饱和湿度，自行调节向空气中添加H2O(g)，避免水汽凝结。
本实用新型进一步设置为：所述内管体内侧固定有支撑网架。
通过采用上述技术方案，支撑网架固定内管体并支撑内管体强度，防止内管体因脱水而松动。
本实用新型进一步设置为：所述DPF包括滤芯，所述滤芯内分布有多个滤孔，所述DPF还包括等离子放电板组件，所述等离子放电板组件相耦接的独立放电电源和放电电极板组件，所述放电极板组件包括插入滤孔内的第一电极板、第二电极板和放电介质。
通过采用上述技术方案，等离子放电板组件在独立放电电源控制下于再生过程中放电，在利用紫外转化器产生的O3和NO2的同时，进一步生成O*、OH*和N*等自由基，以高DPF再生效果。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
1.供风机驱动空气源流入第一NTP发生器并向柴油机排气管流动，同时第一NTP发生器以空气为气源，通过介质阻挡放电的方式转化获得低温等离子体，第一NTP发生器出口端所出气流内含有NO、NO2、O2、O3以及自由基O*、H*，当该气流从转化器进口进入紫外转化器时，受到紫外光照射，消耗O3将NO向NO2转化，同时紫外光下O2反应生成O3，NO3浓度提高且减缓O3因与NO反应而导致的浓度下降，由此浓度下降减缓的O3与浓度提高的NO2使得单位体积或单位质量的气流所能氧化PM的有效成分量浓度更大，促使PM氧化反应初始速率增大，在DPF中相同流速下，本申请对PM氧化效率更高、相同时间再生效果更佳；
2.由于O3浓度提高后，在DPF中氧化PM时，NO2反应后的产物NO可更快受O3氧化为NO2，增大NO2对PM氧化过程中反应的正向进程，提高NO2氧化PM的速率，进而提高再生效率；
3.先由进入转化流道的气流先通过第一发生模块照射，再经第二发生模块照射。先进行NO、NO2向NO2转化，降低O3的浓度和提高O2的浓度，再进行紫外光下O2反应生成O3，减缓O3分解的逆反应速率，提高最终所得气流中O3浓度；
4.对DPF工作或再生过程中产生的氮氧化物进行吸附，减少排出尾气中的氮氧化物浓度，减少对大气的污染，而氮氧化物吸附可通过定期拆卸的发生进行离线再生；
5.以氮气为气源进行在第二NTP发生器内进行低温等离子体的发生，再通入氮氧化物吸附器内，促进氮氧化物脱附，并由排除管通过吸收瓶吸收，由此实现氮氧化物吸附器的在线再生和解决了氮氧化物脱附后的收蓄问题；
6.可向氮气内混入H2O(g)，在第二NTP发生器H2O(g)转化为自由基H*和OH*，有利于促进氮氧化物的脱附，提高脱附效率。
附图说明
图1为实施例一中DPF再生系统的示意图；
图2为DPF的组成示意图；
图3为紫外转化器的示意图；
图4为臭氧在标准大气压下不同温度时停降解情况的测试结果图；
图5为500ppmO3和500ppmNO标准大气压下混合反应平衡时不同温度下NO氧化率测试结果图；
图6为实施例二中DPF再生系统的示意图；
图7为实施例三中DPF再生系统的示意图；
图8为实施例三中氮氧化物吸附器的示意图；
图9为实施例四中DPF再生系统的示意图；
图10为实施例五中氮氧转化器示意图；
图11为实施例五中加湿补偿器的示意图；
图12为实施例六中DPF再生系统的示意图；
图13为实施例六中加湿补偿器的示意图；
图14为实施例七中DPF的示意图；
图15为实施例七中DPF再生系统的示意图；
图16为实施例七中放电极板组件的结构示意图。
附图标记：1、柴油机；11、柴油机排气管；2、供风机；21、供风机进口；22、供风机出口；23、第一供风管；3、第一NTP发生器；31、第一进口；32、第一出口；4、紫外转化器；41、转化器壳体；411、转化流道；412、转化器进口；413、转化器出口；42、紫外光发生模块；42a、第一发生模块；42b、第二发生模块；421、紫外光发射灯；43、第一喷射管路；44、喷嘴；5、DPF；51、DPF壳体；511、DPF进口；512、DPF出口；52、滤芯；521、滤孔；53、压力检测机构；531、压力检测器；54、等离子放电板组件；541、独立放电电源；542、放电极板组；5421、第一电极板；5422、第二电极板；5423、放电介质；6、伴热组件；7、温度检测控制组件；8、氮氧化物吸附器；81、吸附器壳体；811、吸附器进口；812、吸附器出口；813、排空管；814、排除管；82、沸石吸附板组；821、沸石板；9、脱附装置；91、第二NTP发生器；911、第二进口；912、第二出口；92、第二气流管；93、第三气流管；94、氮气罐；95、吸收瓶；96、湿度补偿器；961、补偿器壳体；9611、补偿蓄水腔；9612、加湿口；9613、超声波震荡器；962、吸水凝胶管；9621、外管体；9621-1、进气管口；9621-2、出气管口；9622、内管体；9623、支撑网架；9624、吸水纤维层；9625、加湿喷头；9626、供水管。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例一，
如附图1所示，一种低温等离子再生DPF的系统，用于柴油机1尾气处理系统内，包括供风机2、第一NTP发生器3、DPF5和紫外转化器4。
如附图2所示，其中DPF5为现有的柴油机颗粒捕捉器，可根据实际情况进行选择，包括DPF壳体51、容置在DPF壳体51内的滤芯52和压力检测机构53。DPF壳体51根据实际情况而定，DPF壳体51内部中空且两端开口，两开口分别为DPF进口511和DPF出口512。
如附图1和附图2所示，DPF进口511与柴油机1的排气口之间由柴油机排气管11相连通，柴油机排气管11连通为现有技术，可根据实际情况进行布置。柴油机1燃烧柴油燃料和空气的混合产生动力，燃烧后产生的排气中含带有大量的PM，排气沿柴油机排气管11最终进入DPF5内。排气中的PM经过DPF5时，被滤芯52截留积聚，进而分离排气中的PM。
滤芯52可根据实际情况而对现有技术进行选择，此处采用为堇青石陶瓷制得的壁流式滤芯52，其负载有催化剂。
如附图2所示，压力检测机构53为现有技术，此处仅做简要阐述，其包括两个压力检测器531，两压力检测器531分别安装于DPF5内位于滤芯52的上下游处，以检测DPF5内位于滤芯52上下游之间的压差。同时压力检测机构53还作为本系统再生起始的开关，其还与系统内的供风机2、第一NTP发生器3、DPF5和紫外转化器4等之间电连接，其电连接实施方式为现有技术，此处仅对电连接做简要阐述，即当压力检测机构53检测得出DPF5内位于滤芯52上下游之间的压差达到阈值后，压力检测机构53向外输出电信号，经处理或直接传输至与其电连接的系统组成。
如附图1所示，供风机2设有供风机进口21和供风机进口22，供风机进口21与空气源连通，供风机进口22用于出风。空气源根据实际情况而定，可为压缩空气或外界大气或外界大气过滤后的空气等，此处为外界大气过滤后的空气，过滤方式可根据实际情况而选择现有技术，其非本实用新型的创新点，故在此不做进一步阐述。
第一NTP发生器3包括第一进口31和第一出口32，第一进口31和供风机进口22之间连接有连通两者的第一供风管23，第一供风管23和其上安装的控制阀可根据实际需求进行布置。第一NTP发生器3内设有NTP发生模块，NTP发生模块为现有技术，此处优选为介质阻挡放电NTP发生模块，其选用介质阻挡放电方式产生低温等离子体，产生的低温等离子体较现有其他方式产生的等离子体具有更为稳定、折合电场强度大的优点。
如附图3所示，紫外转化器4安装于第一NTP发生器3的下游，其包括转化器壳体41和紫外光发生模块42。转化器壳体41的形状可根据实际情况而定，此处转化器壳体41为柱状，内部中空。转化器壳体41内设有转化流道411，且转化器壳体41在转化流道411的两端分别开有转化器进口412和转化器出口413。
紫外光发生模块42为现有技术，可根据实际情况进行选择，此处为多条平行第一气流转化流道411的紫外光发射灯421。紫外光发生模块42还分为第一发生模块42a和第二发生模块42b，第一发生模块42a和第二发生模块42b均为围绕转化流道411轴心均匀分布的紫外光发射灯421。其中第一发生模块42a位于转化流道411的前半段，第一发生模块42a发射紫外线波长为248-262nm；发生模块位于转化流道411的后半段，第二发生模块42b发射紫外光波长为180-195nm。
转化器进口412与第一出口32通过管道连接，转化器出口413连接有第一喷射管路43。
如附图1和附图2所示，柴油机排气管11与DPF进口511连接的一端内侧固定安装有位于有喷嘴44，喷嘴44的数量可根据实际情况而定，喷嘴44与第一喷射管路43下游的一端连通，且喷嘴44朝向DPF5方向。为提高气流分布均匀和气流混合效果，此处优选设置多个喷嘴44，且喷嘴44以喷嘴阵列形式分布，其阵列发生可为圆形阵列或矩形阵列。
实施例一的工作原理：第一NTP发生器3以空气为气源，通过介质阻挡放电的方式转化获得低温等离子体，第一NTP发生器3出口端所出气流内含有NO、NO2、O2、O3以及自由基O*、H*；该气流通过紫外转化器4时，受到紫外光照射，其中的O3和O2得到活化，发生以下的反应：
NO+O3→NO2+O2
3O2→2O3
O2+O*→O3
故气流经过紫外转化器4后，其中的对PM氧化作用的NO与臭氧反应，转化为具有强氧化性且对PM具有氧化效果的NO2，减少气流流动过程中NO2浓度的降低，并且获得更高的NO2浓度；随O3的反应消耗，气流中O2与O3之间的组成平衡发生变化，并且受到紫外光照射，O2活化，O2向O3转化，补充O3浓度，减缓O3因与NO反应而导致的浓度下降，由此浓度下降减缓的O3与浓度提高的NO2使得单位体积或单位质量的气流所能氧化PM的有效成分量浓度更大，促使PM氧化反应初始速率增大，在DPF5中相同流速下，本申请对PM氧化效率更高、相同时间再生效果更佳；
同时由于O3浓度提高后，在DPF中氧化PM时，NO2反应后的产物NO可更快受O3氧化为NO2，增大NO2对PM氧化过程中反应的正向进程，提高NO2氧化PM的速率，进而提高再生效率；
由此本申请的低温等离子体的DPF再生系统，对DPF5中沉积的PM具有更高的清除效率和更好的清除效果，提高DPF5再生效率。
对比例一，
一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例一的基础上，其区别之处在于，第一发生模块42a和第二发生模块42b发生的紫外光波均为248-262nm。
对比例二，
一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例一的基础上，其区别之处在于，第一发生模块42a和第二发生模块42b发生的紫外光波均为180-195nm。
对比例三，
一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例一的基础上，其区别之处在于，第一发生模块42a和第二发生模块42b再生过程中不启动，即不发生紫外光。
对比例四，
一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例一的基础上，其区别之处在于，第一NTP发生器3再生过程中不启动，即不产生低温等离子体。
对实施例一、对比例一至对比例四进行模拟试验。试验中柴油机1为单缸风冷直喷式，缸径为86mm，活塞行程为70mm，压缩比为19，标定功率为6kW，标定转速为3600r/min，排量为0.418L。选用的DPF5体积为0.76L，满足要求。试验前，检测无PM沉积下再生系统开启时DPF5的气阻压降，记录为ΔP0。
模拟试验时柴油机1转速稳定为2500r/min，负荷为75％，连续运转240min。柴油机1停止运转时，进行采用，记录压力检测机构53中反馈的压力差ΔP1，对比每次采样后对比压力差ΔP1偏差，若偏差量大于5％，则将试样再生完全重新采样或检查DPF5是否损坏，损坏则重新更换DPF5对前试验在内进行重新试验。
待DPF5冷却后，主动启动再生系统进行再生，供风机2流量5L/min，再生连续运转60min，期间记录10min、20min、30min、50min、60min下压力检测机构53中即时反馈的压力差ΔP2。单次试验结束后，保持再生进程直至压力检测机构53中即时反馈的压力差稳定，且与原ΔP0偏差小于1.0％，再停止再生进程，并记录压力差作为下次试验的ΔP0。
试验结果以(ΔP2-ΔP0)/ΔP0表示。试验结果如表1所示。
表1
实施例二，
一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例一的基础上进行改进。
如附图4所示，由于较在管道内环境下的NO2而言，O3的稳定性较差，故本申请还对臭氧在不同温度下停留时间情况进行了实验测试，发现臭氧在不同温度下的停留时间不同，随温度升高，停留时间减少。
如附图5所示，同时O3对NO氧化的反应进度受温度影响，本申请对O3在不同温度下氧化NO时NO氧化率进行的试验，当反应环境温度小于300℃时，NO氧化率近乎保持100％，当反应环境温度大于300℃后，NO氧化率大幅度减小。
如附图6所示，故实施例二在实施例一的基础上增设伴热组件6和温度检测控制组件7。伴热组件6安装于供风机2和第一NTP发生器3之间，其为现有技术，可根据实际情况而定，如套在第一供风管23外或插入第一供风管23内的电热丝、或者套在第一供风管23外的电热套管。
温度检测控制组件7安装于紫外转化器4的下游，其为现有技术，包括有插入第一喷射管内的温度检测器，温度检测控制组件7与伴热组件6电连接，温度检测控制组件7控制伴热组件6的加热功率。在再生过程中温度检测控制组件7实时检测紫外转化器4下游所出气流温度，对伴热组件6进行反馈调节。
控制气流温度在0-500℃内进行模拟试验，其中低于常温的气流温度由对供风机2所出气流制冷得到，制冷方式采用套接在第一供风管23外的冷却换热器。
温度检测控制组件7实时检测并稳定的紫外转化器4下游所出气流温度记为T，试验结果以(ΔP2-ΔP0)/ΔP0表示。试验结果如表2所示。
表2
由表2可知，通过紫外转化器下游所出气流的温度进行控制，在100-250℃内时，本实用新型的再生系统再生效率得到提高，同时由于对能量利用率以及再生效率的需求而言，实际工作过程中，本实用新型的再生系统在0-250℃内均可较高效的进行DPF5再生，与现有技术NTP中需要的300℃及以上温度低，便于本申请的再生系统推广使用。
实施例三，
如附图7所示，一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例二的基础上进行改进，其区别之处在于，DPF再生系统包括氮氧化物吸附器8。
如附图8所示，氮氧化物吸附器8包括吸附器壳体81和沸石吸附板组82。吸附器壳体81的形状可根据实际情况而定，其包括分别位于两端的吸附器进口811和吸附器出口812，吸附器进口811与DPF出口512连通，吸附器出口812连接有连通大气的排空管813。
沸石吸附板组82包括多个沸石板821，沸石板821固定在吸附器壳体81内，固定方式可根据实际情况而定，此处为卡接。沸石板821与吸附器壳体81内气流流动方向平行，相邻的沸石板821垂直气流流动方向间隔分布。
实施例三改进之处：氮氧化物吸附器8对DPF5工作或再生过程中产生的氮氧化物进行吸附，减少排出尾气中的氮氧化物浓度，减少对大气的污染。
实施例四，
如附图9所示，一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例三的基础上进行改进，其区别之处在于，DPF再生系统包括脱附装置9。
脱附装置9包括第二NTP发生器91、第二气流管92、第三气流管93、氮气罐94和吸收瓶95。氮气罐94内储有压缩氮气。
第二NTP发生器91的结构与第一NTP发生器3相同，此处不做进一步阐述。第二NTP发生器91包括第二进口911和第二出口912。第二进口911与氮气罐94通过第二气流管92相连通，第二气流管92安装有对应控制氮气流动截止的控制阀，控制阀为现有技术，为电动阀、气动阀等，且非本实用新型的创新点，故在此不做进一步阐述。
第三气流管93的一端连接第二出口912，第三气流管93的另一端与吸附器进口811连通。
同时吸附器出口812还连接有排除管814，排空管813和排除管814上均安装有控制阀，使排空管813和排除管814启闭可控。吸收瓶95内储蓄有吸收液，吸收液为水或碱液，排除管814连接吸收瓶95并插入吸收液内。
实施例四的改进之处：氮氧化物吸附器8使用在线再生方式再生，以氮气为气源进行在第二NTP发生器91内进行低温等离子体发生，再通入氮氧化物吸附器8内，促进氮氧化物脱附，并由排除管814通过吸收瓶95吸收，由此实现氮氧化物吸附器8的在线再生和解决了氮氧化物脱附后的收蓄问题。
实施例五，
如附图10所示，一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例四的基础上进行改进，其区别之处在于第二气流管92上安装有湿度补偿器96。
如附图11所示，湿度补偿器96包括补偿器壳体961，补偿器壳体961可根据实际情况而定，此次补偿器壳体961为长方体，且补偿器壳体961内设置有补偿蓄水腔9611。补偿器壳体961的上顶面上开有加湿口9612。
如附图10和附图11所示，加湿口9612的下端与补偿蓄水腔9611连通，其上端与第二气流管92连通。
如附图10所示，补偿蓄水腔9611内储蓄有水，水位高度大于补偿蓄水腔9611内液面可达最高处的1/2，小于补偿蓄水腔9611内液面可达最高处4/5。
补偿器壳体961的底部还安装有多个超声波震荡器9613，超声波震荡器9613的数量可根据实际情况需求而定。超声波震荡器9613为现有技术可根据实际情况而定，且其由现有的电路控制模块进行控制，控制简单，加湿强度调整方便。
实施例五的改进效果：在氮气进入第二NTP发生器91内前，可向氮气内混入H2O(g)，H2O(g)在第二NTP发生器91H2O(g)转化为自由基H*和OH*，促进氮氧化物脱附。
实施例六，
如附图12所示，一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例四的基础上进行改进，其区别之处在于第二气流管92上安装有湿度补偿器96。
如附图13所示，湿度补偿器96包括吸水凝胶管962，其包括外管体9621和容置在内部的内管体9622。
外管体9621为呈中空柱状的金属管体，其两端分别位置有进气管口9621-1和出气管口9621-2，进气管口9621-1和出气管口9621-2的直径相等，且进气管口9621-1和出气管口9621-2的直径小于外管体9621主体的直径。
内管体9622为已吸水的吸水凝胶或已吸水的吸水树脂定型或压制而成，其内径与进气管口9621-1的直径相等，其外径小于外管体9621主体的内径。
内管体9622内侧还相贴设置有用支撑网架9623，支撑网架9623呈管状，其外侧面嵌合固定于管体的内侧，支撑网架9623固定内管体9622并支撑内管体9622强度，防止内管体9622因脱水而松动。
内管体9622外侧面上还包裹有吸水纤维层9624，吸水纤维层9624材料为吸水材料制成，可根据实际情况而定，此处为吸水透水无纺布。外管体9621中端内侧围绕外管体9621轴心还均匀分布有多个加湿喷头9625，加湿喷头9625朝向吸水纤维层9624。加湿喷头9625为根据实际情况选择的不同型号大小的喷头，其结构为现有技术，非本实用新型的创新点，故在此不做详细阐述。
外管体9621外侧还设置有与加湿喷头9625连通的供水管9626，供水管9626与压力水源连接，压力水源可根据实际情况而定，如自来水管路、车载水箱等。
实施例六的改进效果：在氮气进入第二NTP发生器91内前，可向氮气内混入H2O(g)，H2O(g)在第二NTP发生器91H2O(g)转化为自由基H*和OH*，促进氮氧化物脱附。
采用已吸水的吸水凝胶或吸水树脂制成管体，供空气通过，通过气流流动以及气流中的饱和湿度，自行调节向空气中添加H2O(g)，避免水汽凝结。同时当内管体9622内需要补水，由加湿喷头9625喷水且吸水纤维层9624作为过渡进行补水，使得内管体9622均匀缓慢吸水水分，防止内管体9622局部因吸水量过多而膨胀变形。
实施例七，
如附图14所示，一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例一的基础上进行改进，其区别之处在于DPF5内还安装有等离子放电板组件54。
如附图15和附图16所示，等离子放电板组件54包括独立放电电源541和多组放电极板组542，独立放电电源541与第一NTP发生器3的电源之间的控制参数如电压、电频等均可调设置，调整发生为现有技术，如电路控制等，此处不做进一步设置。
多组放电极板组542并联且同时与独立放电电源相541耦接。放电极板组件542一一对准插入滤芯52的滤孔521中，其包括第一电极板5421、第二电极板5422和放电介质5423。此处滤芯52的滤孔521呈长条形，第一电极板5421、第二电极板5422和放电介质5423亦呈长条形，第一电极板5421和第二电极板5422相平行设置，且第一电极板5421和第二电极板5422相背的一面嵌入固定于滤孔521的侧壁。放电介质5423贴合固定于第一电极板5421朝向第二电极板5422的一侧。
实例例七的改进之处：等离子放电板组件54在独立放电电源541控制下于再生过程中放电，进一步提高DPF5再生效率和效果。
实施例八，
一种低温等离子再生DPF的系统，基于实施例五的基础上进行改进，其区别之处在于DPF5内还安装有等离子放电板组件。等离子放电板组件结构与实施例七中等离子放电板组件相同。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种低温等离子再生DPF的系统，包括供风机（2）、第一供风管（23）、第一NTP发生器（3）和DPF（5），其特征在于，还包括紫外转化器（4），所述供风机（2）的出口与第一NTP发生器（3）的进口通过第一供风管（23）连接，所述紫外转化器（4）内设有转化流道（411）和向转化流道（411）发生并照射紫外光的紫外光发生模块（42），所述紫外光发生模块（42）发生光波长为180-262nm，所述第一NTP发生器（3）的出口与转化流道（411）的进口连接，所述DPF（5）上游管路内壁上固定有朝向下游的喷嘴（44），所述转化流道（411）的出口与喷嘴（44）相连通。
2.根据权利要求1所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，所述紫外光发生模块（42）分为第一发生模块（42a）和第二发生模块（42b），所述第一发生模块（42a）位于转化流道（411）内气流流动路径的前半段，且所述第一发生模块（42a）发生紫外光波长248-262nm，所述第二发生模块（42b）位于转化流道（411）内气流流动路径的后半段，所述第二发生模块（42b）发生紫外光波长为180-195nm。
3.根据权利要求1所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，所述DPF（5）还包括伴热组件（6）和温度检测控制组件（7），所述DPF（5）再生时DPF（5）温度控制为0-250℃。
4.根据权利要求3所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，还包括氮氧化物吸附器（8），所述DPF（5）出口的下游与氮氧化物吸附器（8）安装连通，所述氮氧化物吸附器（8）内安装有用于吸附氮氧化物的沸石板（821）。
5.根据权利要求4所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，还包括脱附装置（9），所述脱附装置（9）包括第二NTP发生器（91）、第二气流管（92）、第三气流管（93）和氮气罐（94），所述第二NTP发生器（91）的进口与氮气罐（94）的出口通过第二气流管（92）相连通，所述第三气流管（93）的一端连接第二NTP发生器（91）的出口，所述第三气流管（93）的另一端与氮氧化物吸附器（8）的进口连通，所述氮氧化物吸附器（8）出口连接有启闭均可控的排空管（813）和排除管（814），所述排除管（814）连接有用于吸收氮氧化物的吸收瓶（95）。
6.根据权利要求5所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，所述第二气流管（92）上安装有湿度补偿器（96）。
7.根据权利要求6所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，所述湿度补偿器（96）包括与第二气流管（92）连通的补偿蓄水腔（9611），所述补偿蓄水腔（9611）内储蓄有水，所述补偿蓄水腔（9611）外侧底部安装有超声波震荡器（9613）。
8.根据权利要求6所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，所述湿度补偿器（96）为吸水凝胶管（962），所述吸水凝胶管（962）包括外管体（9621）和容置在内部的内管体（9622），所述内管体（9622）为已吸水的吸水凝胶或已吸水的吸水树脂。
9.根据权利要求8所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，所述内管体（9622）内侧固定有支撑网架（9623）。
10.根据权利要求1所述的一种低温等离子再生DPF的系统，其特征在于，所述DPF（5）包括滤芯（52），所述滤芯（52）内分布有多个滤孔（521），所述DPF（5）还包括等离子放电板组件（54），所述等离子放电板组件（54）相耦接的独立放电电源（541）和放电电极板组件（542），所述放电电极板组件（542）包括插入滤孔（521）内的第一电极板（5421）、第二电极板（5422）和放电介质（5423）。
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|---|---|---|---|---|
| CN109966809A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 宁波大学 | 一种低温等离子再生dpf的系统 |
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2019
- 2019-04-03 CN CN201920449026.2U patent/CN210057645U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109966809A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 宁波大学 | 一种低温等离子再生dpf的系统 |
| CN109966809B (zh) * | 2019-04-03 | 2024-02-06 | 宁波大学 | 一种低温等离子再生dpf的系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20200214 Effective date of abandoning: 20240206 |
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