CN214944508U - 一种柴油机高硫尾气催化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及船用柴油机尾气后处理技术领域，具体涉及一种柴油机高硫尾气催化处理装置；柴油机高硫尾气催化处理装置包括主体壳体、尾气流管道和壁流式颗粒捕集器，主体壳体包括补气风机和喷淋装置，补气风机设置于主体壳体的一侧，且补气风机与主体壳体连通，喷淋装置则设置于主体壳体的两侧，且喷淋装置贯穿主体壳体，利用补气风机鼓入空气，以吹扫颗粒捕集器孔道壁上的颗粒物灰分，利用喷淋装置喷射清洗剂以清理壁流式颗粒捕集器，从而解决现有技术中催化剂耐硫性能差、维护周期短的问题。

Description

一种柴油机高硫尾气催化处理装置

技术领域

本实用新型涉及船用柴油机尾气后处理技术领域，尤其涉及一种柴油机高硫尾气催化处理装置。

背景技术

随着经济的快速发展，柴油机因具有功率覆盖范围广、相对油耗低、扭矩大和耐久可靠等优点，在交通运输中占据重要地位，尽管柴油机缸内净化技术和机外后处理技术已发展多年，但长期以来柴油机污染物排放控制技术仍有不少难点；

现有技术利用柴油机颗粒捕集器(DPF)来作为降低PM排放值的柴油机后处理装置，其采用物理性过滤吸附的原理捕集柴油机尾气中的颗粒物，并储存在基体内，以达到降低PM排放值的目的，但是其仍然有着催化剂耐硫性能差、维护周期短的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柴油机高硫尾气催化处理装置，以解决现有技术中出现的催化剂耐硫性能差、维护周期短的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种柴油机高硫尾气催化处理装置，所述柴油机高硫尾气催化处理装置包括主体壳体、尾气流管道和壁流式颗粒捕集器，所述主体壳体设置于所述壁流式颗粒捕集器的外周侧，所述尾气流管道则设置于所述主体壳体的一侧，且所述尾气流与所述主体壳体连通；

所述主体壳体包括补气风机和喷淋装置，所述补气风机设置于所述主体壳体的一侧，且所述补气风机与所述主体壳体连通，所述喷淋装置则设置于所述主体壳体的两侧，且所述喷淋装置贯穿所述主体壳体。

利用所述补气风机鼓入空气，以吹扫颗粒捕集器所述孔道壁上的颗粒物灰分，利用所述喷淋装置喷射清洗剂。

其中，所述主体壳体内还设置有两组导流板，通过控制导流板的伸缩来控制装置内气流的流动模式，所述流动模式包括流经壁流式颗粒捕集器的正向流动、反向流动和不流经颗粒捕集器的旁通流动三种模式。

通过控制所述导流板的伸缩来控制装置中柴油机尾气的流动模式，进而满足不同模式下的使用需要。

其中，每组所述导流板均包括正向导流板和反向导流板，所述正向导流板的一端与壁流式颗粒捕集器连接，所述正向导流板的另一端则与所述尾气流管道连接，所述反向导流板的一端与所述壁流式颗粒捕集器远离所述正向导流板的一端连接，所述反向导流板的另一端则与所述尾气流管道远离所述正向导流板的一侧连接，且所述正向导流板和所述反向导流板均被均分为等长的两节。

正向流动时，利用所述正向导流板来配合气体的正向流动，反向流动时，利用所述反向导流板来配合气体的反向流动。

其中，所述喷淋装置包括多个喷头、主流管和多个分流管，多个所述喷头与多个所述分流管一一对应设置，所述主流管内有清洗剂，且所述主流管连接多个所述分流管。

利用所述喷头喷出雾状清洗剂，从而提升清洁效果，利用所述主流管向多个所述分流管中分流清洗剂。

其中，所述主流管具有若干设有异径孔的加压板和连接凹槽，所述加压板沿所述主流管的延伸方向设置，所述连接凹槽则与所述加压板契合，且所述连接凹槽沿所述主流管的长度延伸方向设置，所述异径孔均贯穿所述加压板，且所述异径孔的孔径则沿清洗剂流通方向逐渐减小。

利用所述加压板来配合提升清洗剂在所述主流管中的流速，利用所述连接凹槽提升所述加压板在所述主流管中的稳定性。

其中，所述补气风机包括电加热装置和进气管道，电加热装置设置于所述进气管道的内侧，所述进气管道设置于所述主体壳体的一侧，且所述进气管道贯穿所述主体壳体。

利用电加热装置提供热风，利用所述进气管道输送空气。

其中，所述壁流式颗粒捕集器具有平行的孔道，所述壁流式颗粒捕集器相邻所述孔道两端交替开口和封闭；相邻所述孔道之间的所述孔道壁为微观多孔基体，所述壁流式颗粒捕集器的两端面分别标注为a端面和b端面；

正向流动周期内，尾气沿正向流动路径，自所述壁流式颗粒捕集器的a端面进入，尾气中颗粒物被所述孔道壁面和基体捕集后，尾气穿越所述孔道壁，自b端面排出；

反向流动周期内，尾气沿反向流动路径，自所述壁流式颗粒捕集器的b端面进入，尾气中颗粒物被所述孔道壁面和基体捕集后，尾气穿越所述孔道壁，自a端面排出。

利用平行的所述孔道来实现对尾气的清洁。

其中，所述柴油机高硫尾气催化处理装置还包括布袋，所述布袋设置于所述主体壳体的下侧，且与所述主体壳体连通，所述布袋用于收集吹扫后沉降的残留物。

利用所述布袋收集含有吹扫后沉降的灰分、烟尘等。

本实用新型的一种柴油机高硫尾气催化处理装置，利用补气风机鼓入空气，以吹扫颗粒捕集器所述孔道壁上的颗粒物灰分，利用喷淋装置喷射清洗剂以清理壁流式颗粒捕集器，从而解决现有技术中催化剂耐硫性能差、维护周期短的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的一种柴油机高硫尾气催化处理装置的俯向剖视结构示意图。

图2是本实用新型提供的一种柴油机高硫尾气催化处理装置的正视结构示意图。

图3是本实用新型提供的一种柴油机高硫尾气催化处理装置的壁流式颗粒捕集器的结构示意图。

图4是本实用新型提供的一种柴油机高硫尾气催化处理装置的主流管的结构示意图。

1-主体壳体、2-尾气流管道、3-壁流式颗粒捕集器、4-布袋、11-补气风机、12-喷淋装置、13-导流板、31-孔道、111-进气管道、121-喷头、122-主流管、123-分流管、124-加压板、125-连接凹槽、126-异径孔、131-正向导流板、132-反向导流板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种柴油机高硫尾气催化处理装置，所述柴油机高硫尾气催化处理装置包括主体壳体1、尾气流管道2和壁流式颗粒捕集器3，所述主体壳体1设置于所述壁流式颗粒捕集器3的外周侧，所述尾气流管道2则设置于所述主体壳体1的一侧，且所述尾气流与所述主体壳体1连通；

所述主体壳体1包括补气风机11和喷淋装置12，所述补气风机11设置于所述主体壳体1的一侧，且所述补气风机11与所述主体壳体1连通，所述喷淋装置12则设置于所述主体壳体1的两侧，且所述喷淋装置12贯穿所述主体壳体1。

在本实施方式中，所述主体壳体1用以配合并输送气体，所述尾气流管道2则用以输送尾气，所述壁流式颗粒捕集器3则用以对尾气中的颗粒物进行捕集，利用所述补气风机11鼓入空气，以吹扫颗粒捕集器所述孔道31壁上的颗粒物灰分，利用所述喷淋装置12喷射清洗剂。

进一步的，所述主体壳体1内还设置有两组导流板13，通过控制导流板13的伸缩来控制装置内气流的流动模式，所述流动模式包括流经壁流式颗粒捕集器3的正向流动、反向流动和不流经颗粒捕集器的旁通流动三种模式；

每组所述导流板13均包括正向导流板131和反向导流板132，所述正向导流板131的一端与壁流式颗粒捕集器3连接，所述正向导流板131的另一端则与所述尾气流管道2连接，所述反向导流板132的一端与所述壁流式颗粒捕集器3远离所述正向导流板131的一端连接，所述反向导流板132的另一端则与所述尾气流管道2远离所述正向导流板131的一侧连接，且所述正向导流板131和所述反向导流板132均被均分为等长的两节。

在本实施方式中，所述导流板13分为正向导流板131和反向导流板132，每块导流板13均分为等长的两节，可电动控制其伸缩，如附图1所示，正向流动时，反向导流板132自虚线处缩回，正向导流板131伸出至实线位置；相反，反向流动时，正向导流板131缩回，反向导流板132伸出。

进一步的，所述喷淋装置12包括多个喷头121、主流管122和多个分流管123，多个所述喷头121与多个所述分流管123一一对应设置，所述主流管122内有清洗剂，且所述主流管122连接多个所述分流管123；

所述主流管122具有若干设有异径孔126的加压板124和连接凹槽125，所述加压板124沿所述主流管122的延伸方向设置，所述连接凹槽125则与所述加压板124契合，且所述连接凹槽125沿所述主流管122的长度延伸方向设置，所述异径孔126均贯穿所述加压板124，且所述异径孔126的孔径则沿清洗剂流通方向逐渐减小。

在本实施方式中，所述喷头121用以喷洒清洗剂，利用清洗剂一方面清除DPF所述孔道31壁表面长期捕集的颗粒物灰分(包括积碳、硫酸盐、硝酸盐等)，另一方面则是在切换气流方向时喷洒，以快速沉降气流反吹造成的烟尘，因而大大延长了其维护周期，提高了运行可靠性，所述主流管122则用以输送清洁剂，所述分流管123则用以将清洁剂进行分流，所述加压板124则用以提升清洁剂在进入到所述分流管123中的压力，从而使得清洁剂在喷出所述喷头121时能产生更均匀的雾，所述连接凹槽125则用以配合所述加压板124，从而使得所述加压板124能卡接固定在所述主流管122中。

进一步的，所述补气风机11包括电加热装置和进气管道111，电加热装置设置于所述进气管道111的内侧，所述进气管道111设置于所述主体壳体1的一侧，且所述进气管道111贯穿所述主体壳体1。

在本实施方式中，电加热装置用以加热空气(附图中未画出)，空气温度不高于250℃，所述进气管道111则用以输送空气，帮助吹扫颗粒捕集器所述孔道31壁上的颗粒物灰分；加热空气的作用是增加催化装置内部尾气的氧含量和调整温度分布，以协助提高对尾气中HC、CO的氧化能力和颗粒物的再生速度。

进一步的，所述壁流式颗粒捕集器3具有平行的孔道31，所述壁流式颗粒捕集器3相邻所述孔道31两端交替开口和封闭；相邻所述孔道31之间的所述孔道31壁为微观多孔基体，所述壁流式颗粒捕集器3的两端面分别标注为a端面和b端面；

正向流动周期内，尾气沿正向流动路径，自所述壁流式颗粒捕集器3的a端面进入，尾气中颗粒物被所述孔道31壁面和基体捕集后，尾气穿越所述孔道31壁，自b端面排出；

反向流动周期内，尾气沿反向流动路径，自所述壁流式颗粒捕集器3的b端面进入，尾气中颗粒物被所述孔道31壁面和基体捕集后，尾气穿越所述孔道31壁，自a端面排出。

在本实施方式中，将所述壁流式颗粒捕集器3的两端面分别定义为a端面和b端面，有一半所述孔道31为a端开口、b端封闭，将其定义为正向流动路径，气流方向用实线标示；反之，另一半所述孔道31为a端封闭、b端开口，将其定义为反向流动路径，气流方向在附图1中用虚线标示；

所述导流板13分为正向导流板131和反向导流板132，每块所述导流板13均分为等长的两节，可电动控制其伸缩；

正向流动周期内，尾气沿正向流动路径，自所述壁流式颗粒捕集器3的a端面进入，其中颗粒物被所述孔道31壁面和基体捕集后，尾气穿越所述孔道31壁，自b端面排出，全程进行HC和CO的氧化反应；

反向流动周期内，尾气沿反向流动路径，自所述壁流式颗粒捕集器3的b端面进入，其中颗粒物被所述孔道31避免和基体捕集后，尾气穿越所述孔道31壁，自a端面排出，全程进行HC和CO的氧化反应。

进一步的，所述柴油机高硫尾气催化处理装置还包括布袋4，所述布袋4设置于所述主体壳体1的下侧，且与所述主体壳体1连通，所述布袋4用于收集吹扫后沉降的残留物。

在本实施方式中，所述布袋4与所述主体壳体1连通，用于收集含有吹扫后沉降的灰分、烟尘等。

所述壁流式颗粒捕集器3是由陶瓷材料，碳化硅(SiC)、堇青石、钛酸铝(AT)、或莫来石制成，孔密度在50目-300目之间，孔隙率在20-90％之间，平均孔径在8-50微米之间；

在所述壁流式颗粒捕集器3轴向方向的一部分或全部长度上涂覆有催化涂层，并且所述催化涂层包含活性成分，涂层材料是氧化铝、二氧化硅、钛氧化物、钒氧化物、锆氧化物和/或它们的混合物或者混合氧化物，用量在0.1-50g/L之间，涂层材料含有稀土元素，所述稀土元素是铈、锆、谰、钕和/或它们的混合物，稀土元素的重量占涂层材料重量的0.1-25％，涂层材料中的活性成分是铂、钯和/或它们的混合物，铂的用量在0.1-50g/cft之间，钯的用量在0.1-50g/cft之间，铂和钯的用量比在40:1和1：10之间；

如图3所示，正向流动周期内，尾气进入装置后沿实线方向流动，自DPF的a端面进入通道1a，穿过具有贯通微观孔隙结构的所述孔道31壁，流入相邻的通道1b中并流向出气口，尾气中大部分颗粒物被捕集并沉积在所述孔道31壁面的1a通道一侧，在持续气流的高温作用下，积累在通道1a壁面上的碳烟颗粒物持续被动再生，同时尾气中的HC和CO等成分被氧化，不可燃的灰分、重金属灰尘、硫酸盐和硝酸盐等物质也沉积在所述孔道31壁通道1a一侧；

反向流动周期内，尾气进入装置后沿虚线方向流动，自DPF的b端面进入通道1b，穿过具有贯通微观孔隙结构的所述孔道31壁，流入相邻的通道1a中并流向出气口，尾气中大部分颗粒物被捕集并沉积在所述孔道31壁面的1b通道一侧，在持续气流的高温作用下，积累在通道1b壁面上的碳烟颗粒物持续被动再生，同时尾气中的HC和CO等成分被氧化，不可燃的灰分、重金属灰尘、硫酸盐和硝酸盐等物质也沉积在所述孔道31壁通道1b一侧；

尾气温度一般在300～400℃之间且波动较小，有利于DPF保持在良好的工作温度区间，本申请的DPF被动再生温度较低，平衡点温度低于300℃，因而在正常工作排温区间内，DPF能够实现维持其通道壁面附着的碳烟颗粒物的氧化分解、尾气中CO、HC和SOx的氧化转化，以及聚集在所述孔道31壁面上的灰分残余被反向气流清除，从而实现DPF的连续被动再生；而且，布置在壳体两侧的喷淋装置12可以喷射清洗剂，其作用一是清除DPF所述孔道31壁表面长期捕集的颗粒物灰分(包括积碳、硫酸盐、硝酸盐等)，二是在切换气流方向时喷洒，以快速沉降气流反吹造成的烟尘，因而大大延长了其维护周期，提高了运行可靠性；

另外，DPF被动再生时放出的热量可部分补偿选择性催化还原(SCR)脱硝装置进口气流的加热条件，DPF清除尾气中的碳烟颗粒物和硫酸盐，也有助于提高洗涤脱硝装置运行可靠性，降低积碳过多或硫中毒导致失活的风险。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种柴油机高硫尾气催化处理装置，其特征在于，

所述柴油机高硫尾气催化处理装置包括主体壳体、尾气流管道和壁流式颗粒捕集器，所述主体壳体设置于所述壁流式颗粒捕集器的外周侧，所述尾气流管道则设置于所述主体壳体的一侧，且所述尾气流与所述主体壳体连通；

所述主体壳体包括补气风机和喷淋装置，所述补气风机设置于所述主体壳体的一侧，且所述补气风机与所述主体壳体连通，所述喷淋装置则设置于所述主体壳体的两侧，且所述喷淋装置贯穿所述主体壳体。

2.如权利要求1所述的一种柴油机高硫尾气催化处理装置，其特征在于，

所述主体壳体内还设置有两组导流板。

3.如权利要求2所述的一种柴油机高硫尾气催化处理装置，其特征在于，

每组所述导流板均包括正向导流板和反向导流板，所述正向导流板的一端与壁流式颗粒捕集器连接，所述正向导流板的另一端则与所述尾气流管道连接，所述反向导流板的一端与所述壁流式颗粒捕集器远离所述正向导流板的一端连接，所述反向导流板的另一端则与所述尾气流管道远离所述正向导流板的一侧连接，且所述正向导流板和所述反向导流板均被均分为等长的两节。

4.如权利要求1所述的一种柴油机高硫尾气催化处理装置，其特征在于，

所述喷淋装置包括多个喷头、主流管和多个分流管，多个所述喷头与多个所述分流管一一对应设置，所述主流管内有清洗剂，且所述主流管连接多个所述分流管。

5.如权利要求4所述的一种柴油机高硫尾气催化处理装置，其特征在于，

所述主流管具有若干设有异径孔的加压板和连接凹槽，所述加压板沿所述主流管的延伸方向设置，所述连接凹槽则与所述加压板契合，且所述连接凹槽沿所述主流管的长度延伸方向设置，所述异径孔均贯穿所述加压板，且所述异径孔的孔径则沿清洗剂流通方向逐渐减小。

6.如权利要求1所述的一种柴油机高硫尾气催化处理装置，其特征在于，

所述补气风机包括电加热装置和进气管道，电加热装置设置于所述进气管道的内侧，所述进气管道设置于所述主体壳体的一侧，且所述进气管道贯穿所述主体壳体。

7.如权利要求1所述的一种柴油机高硫尾气催化处理装置，其特征在于，

所述壁流式颗粒捕集器具有平行的孔道，所述壁流式颗粒捕集器相邻所述孔道两端交替开口和封闭；相邻所述孔道之间的所述孔道壁为微观多孔基体，所述壁流式颗粒捕集器的两端面分别标注为a端面和b端面。

8.如权利要求1所述的一种柴油机高硫尾气催化处理装置，其特征在于，

所述柴油机高硫尾气催化处理装置还包括布袋，所述布袋设置于所述主体壳体的下侧，且与所述主体壳体连通，所述布袋用于收集吹扫后沉降的残留物。

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