CN218598252U - 一种颗粒物捕捉器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种颗粒物捕捉器，具体涉及柴油发动机后处理技术领域，包括壳体和加热装置，壳体具有进气口、出气口和腔室，腔室一端与进气口连接并连通，腔室另一端与出气口连接并连通，加热装置与壳体密封固定连接且加热装置固定在腔室内，加热装置用于对腔室内加热，加热装置包括第一加热单元和第二加热单元，第一加热单元的中心线与腔室的轴线重合，第二加热单元环绕第一加热单元设置且位于第一加热单元与腔室内壁面之间，第一加热单元和第二加热单元从腔室一端延伸至另一端。本实用新型能够提高颗粒物捕捉器内温度的分布均匀度，提高颗粒物捕捉器的再生效率，避免颗粒物捕捉器堵塞，同时延长颗粒物捕捉器使用寿命，降低运维费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及柴油发动机后处理技术领域，特别是涉及一种颗粒物捕捉器。
背景技术
全球约80％的国际贸易是通过海运实现的，内河船舶年货运量也在不断增加，船舶动力主要来自大功率柴油发动机，在航行和停泊过程中会排放出包括硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和颗粒物(PM)等大气污染物。船用柴油机排放的废气会导致航线周边形成高浓度的污染带，对航道周边的大气环境和人体健康造成了巨大威胁。
船用柴油发动机的尾气控制技术与机动车柴油发动机相同，采用前处理技术、机内净化技术和末端治理技术。前处理技术主要采用LNG船舶替代、混合动力替代、电动替代的方式实现污染物减排；机内净化技术主要通过提高喷油压力，改善油气混合质量等方式，优化燃烧过程，降低初始碳烟粒子的形成；后处理技术主要采用用于氧化尾气碳氢化合物和一氧化碳的柴油氧化催化剂(DOC)装置+颗粒物捕捉器(DPF)+选择性催化还原NOx催化剂(SCR)装置实现船用柴油机污染物减排。其中，DPF可以在微小颗粒物进入大气之前将其进行捕捉，可以减少70％-90％的微粒物排放，降低对大气的污染。在DPF中把收集来的尾气、有害颗粒进行过滤、氧化的过程就叫做再生，当DPF被收集的颗粒堵塞时，可以通过主动再生或被动再生实现DPF的通畅，避免影响发动机的性能。
DPF被动再生是通过在DPF结构表面涂覆催化剂来降低微粒的着火温度,使微粒能在正常的柴油机排气温度下着火燃烧。被动再生在正常的驾驶条件下一直都在进行，只是由于排气温度不同，被动再生的速度有所不同而已，在尾气的温度下，一定程度可以实现颗粒物的再生，但仍然有少量需高温氧化的颗粒物不能再生，长时间运行，DPF仍然面临堵塞的风险。DPF主动再生是利用外界能量来提高颗粒捕捉器内的温度，使碳烟着火燃烧，从而消除掉DPF内部的积碳，保持DPF长时间的运行。
目前提高DPF温度采用电加热技术，主要分为两种，一种是如专利“CN109931126A-一种颗粒捕集器、颗粒捕集器的再生系统及再生方法”中公开的在DPF前端增设电阻加热丝，通过加热提升尾气温度，实现DPF再生，由于船舶尾气排气流量较大，前置电阻加热丝与尾气接触时间非常短，前端增设的电阻加热丝对尾气加热有限，导致一部分尾气温度不能间接使DPF达到再生温度，即使提高电阻加热丝温度来达到预设的再生温度，高温度的电阻加热丝对DPF装置的材料要求也高，所需的成本也随之增加；另外一种电加热技术是通过在DPF外表面增设电加热套提高DPF温度，实现DPF再生，但因DPF装置较大，会出现DPF装置靠近电加热套的部位温度高，DPF内部加热不够的状况，即DPF内部加热不均匀，仍然会导致堵塞发生。
因此，亟需一种能耗低，且能够均匀加热的DPF装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种颗粒物捕捉器，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高颗粒物捕捉器内温度的分布均匀度，提高颗粒物捕捉器的再生效率，避免颗粒物捕捉器堵塞，同时延长颗粒物捕捉器使用寿命，降低运维费用。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
本实用新型提供一种颗粒物捕捉器，包括壳体和加热装置，所述壳体具有进气口、出气口和腔室，所述腔室一端与所述进气口连接并连通，所述腔室另一端与所述出气口连接并连通，所述加热装置与所述壳体密封固定连接且所述加热装置固定在所述腔室内，所述加热装置用于对所述腔室内加热，所述加热装置包括第一加热单元和第二加热单元，所述第一加热单元的中心线与所述腔室的轴线重合，所述第二加热单元环绕所述第一加热单元设置且位于所述第一加热单元与所述腔室内壁面之间，所述第一加热单元和所述第二加热单元从所述腔室一端延伸至另一端。
优选的，还包括控制器、温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和所述压力传感器均伸入到所述壳体内部且固定，所述温度传感器和所述压力传感器与所述控制器信号连接并用于将检测的所述壳体内的温度和压力输送至所述控制器，所述控制器与所述加热装置信号连接并控制所述加热装置的开启和关闭。
优选的，所述腔室内涂覆有铂基催化剂涂层或铈基催化剂涂层。
优选的，所述加热装置还包括法兰盘和支架，所述支架与所述法兰盘内环的侧壁固定连接，所述第一加热单元和所述第二加热单元的一端均与所述支架固定连接，所述法兰盘通过螺杆与所述壳体一端密封固定连接。
优选的，所述壳体材质为不锈钢。
优选的，所述第一加热单元和所述第二加热单元的材质为不锈钢。
优选的，所述法兰盘上设置有导电座，所述导电座与所述控制器信号连接并能够对所述第一加热单元和所述第二加热单元通电加热。
优选的，所述加热装置和所述控制器与发电机连接。
优选的，所述第一加热单元的功率大于所述第二加热单元的功率。
优选的，所述第一加热单元包括一个中心加热棒，所述第二加热单元包括多个周向加热棒，所述中心加热棒的轴线与所述壳体的轴线重合，多个所述周向加热棒均环绕所述中心加热棒均匀分布且到所述中心加热棒的距离相同。
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
本实用新型提供一种颗粒物捕捉器，通过在壳体内设置加热装置，能够对颗粒物捕捉器的整个腔室直接加热，且腔室中心的第一加热单元对腔室中心区域加热，位于第一加热单元与腔室内壁面之间且环绕第一加热单元设置的第二加热单元对腔室内壁面到腔室中心的区域加热，且第一加热单元和第二加热单元从腔室一端延伸至另一端能够使颗粒物捕捉器内部的加热温度均匀，实现颗粒物捕捉器的高效主动再生，避免颗粒物捕捉器的产生堵塞，延长颗粒物捕捉器的使用寿命。
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为本实用新型的颗粒物捕捉器的结构示意图；
图2为本实用新型的颗粒物捕捉器的爆炸图；
图3为本实用新型的颗粒物捕捉器的加热装置的正视图；
图4为本实用新型的颗粒物捕捉器的加热装置的侧视图。
图中：1-壳体；2-加热装置；3-第一加热单元；4-第二加热单元；5-压力传感器；6-温度传感器；7-导电座；8-进气口；9-出气口；10-腔室；11-法兰盘；12-支架；13-螺纹孔；14-螺杆。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种颗粒物捕捉器，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高颗粒物捕捉器内温度的分布均匀度，提高颗粒物捕捉器的再生效率，避免颗粒物捕捉器堵塞，同时延长颗粒物捕捉器使用寿命，降低运维费用。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型提供一种颗粒物捕捉器，如图1-2所示，包括壳体1和加热装置2，壳体1具有进气口8、出气口9和腔室10，腔室10一端与进气口8连接并连通，腔室10另一端与出气口9连接并连通，加热装置2与壳体1密封固定连接且加热装置2固定在腔室10内，加热装置2用于对腔室10内加热，加热装置2包括第一加热单元3和第二加热单元4，第一加热单元3的中心线与腔室10的轴线重合，第一加热单元3设置于腔室10中心能够对腔室的中心区域加热，第二加热单元4环绕第一加热单元3设置且位于第一加热单元3与腔室10内壁面之间，第二加热单元4能够对腔室内壁面到腔室中心的区域加热，第一加热单元3和第二加热单元4从腔室10一端延伸至另一端，在船舶DPF无法随时停机实现DPF装置被动再生的情况下，通过在壳体1内设置加热装置2，且第一加热单元3和第二加热单元4嵌入到腔室10内部，相较于在DPF前端设置的加热棒，通过加热棒先加热尾气，再间接加热DPF的方式，加热装置2直接对颗粒物捕捉器的整个腔室10加热，保证腔室10内的颗粒物在高温条件下氧化再生，在DPF长时间运行的情况下，降低DPF堵塞的风险，而且腔室10中心的第一加热单元对腔室中心区域加热，位于第一加热单元与腔室内壁面之间且环绕第一加热单元设置的第二加热单元对腔室内壁面到腔室中心的区域加热，且第一加热单元3和第二加热单元4从腔室10一端延伸至另一端能够使颗粒物捕捉器内部的加热温度均匀，实现颗粒物捕捉器的高效主动再生，避免颗粒物捕捉器的产生堵塞，延长颗粒物捕捉器的使用寿命。
本实用新型的实施方式中进一步优选的是，颗粒物捕捉器还包括控制器、温度传感器6和压力传感器5，温度传感器6和压力传感器5均伸入到壳体1内部且固定，温度传感器6和压力传感器5与控制器信号连接并用于将检测的壳体1内的温度和压力输送至控制器，控制器与加热装置2信号连接并控制加热装置2的开启和关闭，当DPF的温度低于设定值时，控制器控制加热装置2对DPF进行加热，达到设定值时控制器执行停止加热程序，船舶驾驶员和轮机长可随时观察DPF的温度和DPF的压力，确保发动机背压在安全值范围内，避免发动机熄火，确保航行安全，当DPF的压力增加至最大限值时，控制器向管控平台报警，提醒船舶驾驶员、轮机长以及产品运维单位，应开展DPF运维工作。
本实用新型的实施方式中进一步优选的是，腔室10内涂覆有铂基催化剂涂层或铈基催化剂涂层，铂基催化剂或铈基催化剂能够提高颗粒物捕捉器中捕捉的炭烟颗粒进行催化氧化的效率，DPF的腔室10涂覆催化剂后所需的再生温度更低，再生程度更彻底。
本实用新型的实施方式中进一步优选的是，如图3-4所示，加热装置2还包括法兰盘11和支架12，支架12与法兰盘11内环的侧壁固定连接，第一加热单元3和第二加热单元4的一端均与支架12固定连接，法兰盘11通过螺杆14与壳体1一端密封固定连接，第一加热单元3和第二加热单元4直接嵌入到DPF内，对DPF的整个腔室进行直接加热。
本实用新型的实施方式中进一步优选的是，壳体1材质为不锈钢，第一加热单元3和第二加热单元4的材质为不锈钢。
本实用新型的实施方式中进一步优选的是，法兰盘11上设置有导电座7，导电座7与控制器信号连接并能够对第一加热单元3和第二加热单元4通电加热。
本实用新型的实施方式中进一步优选的是，加热装置2和控制器与发电机连接，利用船舶自身富余的柴油发电机发的电实现DPF主动再生，避免增加用电成本。
本实用新型的实施方式中进一步优选的是，第一加热单元3的功率大于第二加热单元4的功率，通过不同功率的第一加热单元3和第二加热单元4，保证DPF加热速率高，且加热温度均匀，实现DPF高效主动再生，延长DPF使用寿命。
本实用新型的实施方式中进一步优选的是，第一加热单元3包括一个中心加热棒，第二加热单元4包括多个周向加热棒，中心加热棒的轴线与壳体1的轴线重合，多个周向加热棒均环绕中心加热棒均匀分布且到中心加热棒的距离相同，其中支架12为十字架状与法兰盘11内环的侧壁固定连接，十字架中心固定中心加热棒，四个周向加热棒均环绕中心加热棒均匀固定在十字架上，中心加热棒的功率大于周向加热棒的功率，能够达到对DPF均匀加热的目的。
本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种颗粒物捕捉器，其特征在于：包括壳体和加热装置，所述壳体具有进气口、出气口和腔室，所述腔室一端与所述进气口连接并连通，所述腔室另一端与所述出气口连接并连通，所述加热装置与所述壳体密封固定连接且所述加热装置固定在所述腔室内，所述加热装置用于对所述腔室内加热，所述加热装置包括第一加热单元和第二加热单元，所述第一加热单元的中心线与所述腔室的轴线重合，所述第二加热单元环绕所述第一加热单元设置且位于所述第一加热单元与所述腔室内壁面之间，所述第一加热单元和所述第二加热单元从所述腔室一端延伸至另一端。
2.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：还包括控制器、温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和所述压力传感器均伸入到所述壳体内部且固定，所述温度传感器和所述压力传感器与所述控制器信号连接并用于将检测的所述壳体内的温度和压力输送至所述控制器，所述控制器与所述加热装置信号连接并控制所述加热装置的开启和关闭。
3.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：所述腔室内涂覆有铂基催化剂涂层或铈基催化剂涂层。
4.根据权利要求2所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：所述加热装置还包括法兰盘和支架，所述支架与所述法兰盘内环的侧壁固定连接，所述第一加热单元和所述第二加热单元的一端均与所述支架固定连接，所述法兰盘通过螺杆与所述壳体一端密封固定连接。
5.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：所述壳体材质为不锈钢。
6.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：所述第一加热单元和所述第二加热单元的材质为不锈钢。
7.根据权利要求4所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：所述法兰盘上设置有导电座，所述导电座与所述控制器信号连接并能够对所述第一加热单元和所述第二加热单元通电加热。
8.根据权利要求2所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：所述加热装置和所述控制器与发电机连接。
9.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：所述第一加热单元的功率大于所述第二加热单元的功率。
10.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于：所述第一加热单元包括一个中心加热棒，所述第二加热单元包括多个周向加热棒，所述中心加热棒的轴线与所述壳体的轴线重合，多个所述周向加热棒均环绕所述中心加热棒均匀分布且到所述中心加热棒的距离相同。
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