CN215633270U - 内燃机车尾气污染排放净化装置 - Google Patents

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宋泽峰
代佳宁
马胜元
陈佳临
侯永林
黄丘陵
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Abstract

本实用新型涉及一种内燃机车尾气污染排放净化装置，包括尾气净化模块，所述的尾气净化模块与柴油机尾气的排放管路连接；所述的尾气净化模块包括柴油燃烧器和燃烧腔室，柴油机尾气在燃烧腔室通过柴油燃烧器进行二次燃烧；所述的燃烧腔室的输出端连接催化剂室，所述的催化剂室内设置有柴油机氧化催化器和柴油颗粒过滤器，所述的催化剂室的输出端设置有排烟口；二次燃烧后的气体通过柴油机氧化催化器以及柴油颗粒过滤器后由排烟口排出。本实用新型通过增加柴油燃烧器的方式，对内燃机车尾气进行二次燃烧以达到净化，使得过滤效率可以达到85％以上，排烟黑度值达到小于林格曼黑度1级，并且满足国家对环保排放的要求。

Description

内燃机车尾气污染排放净化装置
技术领域
本实用新型涉及内燃机车技术领域，尤其是一种内燃机车尾气污染排放净化装置。
背景技术
随着国家对环保排放的重视，机车、固定源、非道路等排放已在环保抽查范围内，目前国内各大钢铁企业使用的牵引内燃机车排放指标普遍只能达到国Ⅱ标准，且冒黑烟现象严重，无法满足国家对环保的要求。
并且，现有内燃机车的尾气排放还存在以下问题：1、窜机油现象，容易堵塞滤芯，导致短时间内就会形成排烟不畅，背压增大问题，使DOC+DPF无法真正发挥作用；2、柴油机启动时，排烟问题无法快速达到DOC及DPF工作温度，导致滤芯维护周期缩短；3、尾气中存在大量碳颗粒，DOC及DPF过滤负担较大，需使用大量滤芯以提高过滤质量，滤芯维护周期会相应缩短；4、大多时候温度未达到最佳工作温度，催化剂无法真正发挥作用；5、机油负担+碳颗粒负担，维护周期较短，状态差时需1-2天维护一次。
虽然道路用尾气净化装置技术已比较成熟，但该技术在内燃机车领域尚未有运用先例，而且通过验证，由于使用环境、工况以及内燃机车本身特性，原道路用尾气净化装置并不适用于该领域，需要研制出新的适用于解决内燃机车尾气污染排放问题的净化系统，使内燃机车尾气排放达到非道路移动机械排放第Ⅲ阶段标准(GB20891-2014)。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种内燃机车尾气污染排放净化装置，以解决机车柴油机窜机油导致排烟含机油及排烟温度达不到DOC和DPF的工作温度等问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内燃机车尾气污染排放净化装置，包括尾气净化模块，所述的尾气净化模块与柴油机尾气的排放管路连接；所述的尾气净化模块包括柴油燃烧器和燃烧腔室，柴油机尾气在燃烧腔室通过柴油燃烧器进行二次燃烧；所述的燃烧腔室的输出端连接催化剂室，所述的催化剂室内设置有柴油机氧化催化器和柴油颗粒过滤器，所述的催化剂室的输出端设置有排烟口；二次燃烧后的气体通过柴油机氧化催化器以及柴油颗粒过滤器后由排烟口排出。
进一步的说，本实用新型所述的柴油燃烧器包括电磁阀、点火装置以及监控装置；所述的柴油燃烧器连接供油油泵以及供风风机。
进一步的说，本实用新型所述的供油油泵和供风风机分别提供燃料和助燃风。
进一步的说，本实用新型所述的电磁阀进行油路的自动通断控制。
进一步的说，本实用新型所述的点火装置为点火变压器，进行自动点火控制。
进一步的说，本实用新型所述的监控装置为火检和压力变送器，进行火焰检测和压力监测。
进一步的说，本实用新型还包括电控系统，所述的电控系统由电气控制柜和控制面板组成，所述的电气控制柜通过PLC接收外部信号。
进一步的说，本实用新型还包括防水罩，所述的防水罩设置于柴油燃烧器的前端。
进一步的说，本实用新型还包括支撑架，所述的支撑架设置于尾气净化模块的底部。
本实用新型的有益效果是，解决了背景技术中存在的缺陷，通过增加柴油燃烧器的方式，对内燃机车尾气进行二次燃烧以达到净化，使得过滤效率可以达到85％以上，排烟黑度值达到小于林格曼黑度1级，并且满足国家对环保排放的要求。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型尾气净化模块的结构示意图。
图中：1、尾气净化模块；2、供油油泵；3、供风风机；4、电控系统；11、柴油燃烧器；12、燃烧腔室；13、催化剂室；14、排烟口；15、防水罩；16、支撑架。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1-图2所示的一种内燃机车尾气污染排放净化装置，包括尾气净化模块1，所述的尾气净化模块1与柴油机尾气的排放管路连接；所述的尾气净化模块包括柴油燃烧器11和燃烧腔室12，柴油机尾气在燃烧腔室12通过柴油燃烧器11进行二次燃烧；所述的燃烧腔室12的输出端连接催化剂室13，所述的催化剂室13内设置有柴油机氧化催化器和柴油颗粒过滤器，所述的催化剂室的输出端设置有排烟口14；二次燃烧后的气体通过柴油机氧化催化器以及柴油颗粒过滤器后由排烟口14排出。防水罩15设置于柴油燃烧器的前端。支撑架16设置于尾气净化模块的底部。
柴油燃烧器包括电磁阀、点火装置以及监控装置；柴油燃烧器连接供油油泵2以及供风风机3。油泵和风机提供燃料和助燃风，电磁阀实现油路的自动通断控制。点火装置,主要为点火变压器，实现自动点火控制，监控装置主要为火检和压力变送器，实现火焰检测和压力监测，保证设备能更安全有效地运行。电控系统4由电气控制柜和控制面板柜组成，其中电气控制柜，主要控制单元由西门子PLC接收外部信号，控制器负责点火时序控制，PLC与控制器联合控制外部设备，实现设备的时序控制、负荷调节及报警反应。
在尾气处理的过程中，在柴油机的尾气出烟口的装置之间增加一尾气净化模块，尾气净化模块中的柴油燃烧器将柴油机尾气温度提升到350～400℃，将混在尾气中机油汽化，并大部分燃烧掉；同时将大颗粒碳颗粒进行二次燃烧，并大部分烧掉；燃烧过的废气进入DOC，工作温度380℃左右，在DOC催化剂的作用下，将废气中的HC、CO、颗粒物中的可溶性有机物(SOF)氧化成CO2和水。
之所以采用柴油燃烧机，是因为钢厂工矿条件下其内燃机车柴油机(不论新旧)均存在或轻或重的窜机油现象，机油的开口闪点一般在200～240℃之间，而燃点大约高出30℃，也就是机油的燃点在230℃～270℃之间，但是，没有明火引燃，机油是不会燃烧的。基于此，采用有明火燃烧的柴油燃烧机，而不采用电加热的方式。另外，机车柴油机的排气温度较低，排气到车顶的温度大概在200℃，这个温度不足以支持DOC和DPF的工作温度。
采用柴油燃烧器，可解决以下几个方面的问题：(1)尾气中的机油是液滴状，这些液滴会吸附颗粒物(PM)，形成粘稠的大颗粒团，这些颗粒团将会黏附在DOC的表面，使DOC失活；进入到DPF的颗粒团也黏附在DPF壁面，使DPF失活，DPF将迅速堵塞，导致排气背压迅速上升。实际上，会导致整个后处理设备迅速失去功能；(2)以上的结果将导致DOC和DPF需要频繁维护，不得不将DOC和DPF拆卸采用离线再生的方式对DOC和DPF进行再生；(3)频繁的拆卸维护工作量非常大，还会影响DOC和DPF，乃至整个后处理设备的使用寿命；(4)燃烧掉大部分碳颗粒，防止大颗粒堵塞；(5)排气温度不足以支持DOC和DPF的工作温度。
柴油燃烧器将柴油机尾气温度提升到350～400℃，将混在尾气中机油汽化，并大部分燃烧掉；废气进入DOC，工作温度380℃左右，在DOC催化剂的作用下，将废气中的HC、CO、颗粒物中的可溶性有机物(SOF)氧化成CO2和水。
采用柴油燃烧器与DOC以及DPF结合的方式，具有以下优点：
1、可将带出机油引燃，燃烧、气化。消除机油堵塞滤芯问题。
2、燃烧器引燃后，瞬间升温，可解决冷机问题。柴油机启动时，排烟问题无法快速达到DOC及DPF工作温度，导致滤芯维护周期缩短。增加燃烧器后可解决该问题。
3、燃烧器可在燃烧仓内将尾气中大部分碳颗粒燃烧掉，减少滤芯过滤负担。
4、采用燃烧器后，可使DOC及DPF达到最佳工作温度，过滤效率可达到最佳状态。
5、采用燃烧器后，滤芯维护周期延长，可以实现几个月维护一次。
以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。

Claims (9)

1.一种内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：包括尾气净化模块，所述的尾气净化模块与柴油机尾气的排放管路连接；所述的尾气净化模块包括柴油燃烧器和燃烧腔室，柴油机尾气在燃烧腔室通过柴油燃烧器进行二次燃烧；所述的燃烧腔室的输出端连接催化剂室，所述的催化剂室内设置有柴油机氧化催化器和柴油颗粒过滤器，所述的催化剂室的输出端设置有排烟口；二次燃烧后的气体通过柴油机氧化催化器以及柴油颗粒过滤器后由排烟口排出。
2.如权利要求1所述的内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：所述的柴油燃烧器包括电磁阀、点火装置以及监控装置；所述的柴油燃烧器通过管路分别连接供油油泵以及供风风机。
3.如权利要求2所述的内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：所述的供油油泵和供风风机分别提供燃料和助燃风。
4.如权利要求2所述的内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：所述的电磁阀进行油路的自动通断控制。
5.如权利要求2所述的内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：所述的点火装置为点火变压器，进行自动点火控制。
6.如权利要求2所述的内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：所述的监控装置为火检和压力变送器，进行火焰检测和压力监测。
7.如权利要求1所述的内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：还包括电控系统，所述的电控系统由电气控制柜和控制面板组成，所述的电气控制柜通过PLC接收外部信号。
8.如权利要求1所述的内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：还包括防水罩，所述的防水罩设置于柴油燃烧器的前端。
9.如权利要求1所述的内燃机车尾气污染排放净化装置，其特征在于：还包括支撑架，所述的支撑架设置于尾气净化模块的底部。
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