Opis patentowy opublikowano: 20.01,X984 121502 Int. Cl3 FOIN 3/10 FOIN 3/28 B01D 53/34 [CZYItLNlA] ^ 1 U -N*l fatfUOWCgO \f • t* ¦ » » t—Hf 1 Twórcy wynalazku: Jerzy Wojciechowski, Jerzy Bachowski, Józef Ksiezarek, Mieczyslaw Zawadzki, Boguslaw Nowicki, Pawel Bodynek, Henryk Gierello Uprawniony z patentu: Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni Polskiej Akademii Nauk, Kraków (Polska) Urzadzenie do katalitycznego oczyszczania spalin z silników wysokopreznych Przedmiotem wyrlalazku jest urzadzenie do ka¬ talitycznego oczyszczania spalin z silników wyso¬ kopreznych od zanieczyszczen toksycznych^ glów- nie tlenku wegla i weglowodorów.Gazy spalinowe z silników wysokopreznych za-, wieraja toksyczne zanieczyszczenia, z których naj¬ grozniejsze dla zdrowia ludzi sa tlenek wegla i weglowodory.Zawartosc tych zanieczyszczen mozna obnizyc przepuszczajac spaliny przez urzadzenie katalitycz¬ ne, w którym tlenek wegla i weglowodory utlenia¬ ne sa do nietoksycznych zwiazków jak dwutlenek wegla i woda.Przy prawidlowej pracy silnika wysokopreznego tzn. gdy spalanie paliwa w komorach spalania za¬ chodzi praktycznie calkowicie, co ma miejsce przy stalych wysokich obrotach i zachowaniu wlasci¬ wych parametrów obslugi silnika znane urzadze¬ nia katalityczne pracuja skutecznie oczyszczajac spaliny ze sprawnoscia 80—9019/©.* Stopien oczyszczania spalin w urzadzeniu kata¬ litycznym ulega pogorszeniu jezeli silnik nie jest prawidlowo wyregulowany i gdy pracuje przy czestych zmianach obrotów. Paliwo nie ulega wte¬ dy calkowitemu utlenianiu i jego czesc uchodzi razem ze spalinami do urzadzenia katalitycznego gdzie osadza sie na aktywnej powierzchni kataliza¬ tora obnizajac skutecznosc jego pracy. Obserwuje sie wtedy krótkotrwaly wzrost zanieczyszczen w 10 15 20 25 30 spalinach az do czasu odparowania tego paliwa z powierzchni katalizatora.Polski opis patentowy nr 106 220 przedstawia urzadzenie katalityczne do dwustopniowego oczysz¬ czania spalin z silników wysokopreznych. Urza¬ dzenie to sklada sie z dwóch komór katalitycznych, z których jedna napelniona jest katalizatorem two¬ rzacym zloze o niskiej porowatosci, a komora dru¬ ga katalizatorem tworzacym zloze o wysokiej po¬ rowatosci.Gazy spalinowe z silnika przeplywaja najpierw przez zloze o niskiej porowatosci, gdzie ulegaja wstepnemu oczyszczeniu, glównie od zawiesin nie- spalonego paliwa, które osiadaja sie na kataliza¬ torze jak na filtrze, ulegajac jednoczesnie stopnio¬ wemu utlenieniu, po czym przechodzi na zloze o wysokiej porowatosci gdzie ulegaja utlenieniu zanieczyszczenia gazowe.Wada tego urzadzenia sa jego stosunkowo duze rozmiary geometryczne, wynikajace z koniecznosci umiejscowienia w dopalaczu dwóch komór katali¬ tycznych.Wady tej pozbawione jest urzadzenie wedlug wy¬ nalazku.W urzadzeniu wedlug wynalazku w wewnetrz¬ nym cylindrze perforowanym znajduje sie 1 do 3 siatek zwinietych w ksztalcie cylindra o srednicy mniejszej od perforowanego cylindra wewnetrzne¬ go o 0,l-i-4 mm pokrytych masa katalityczna za¬ wierajaca krzemian sodu lub potasu i platyne, 121 502121 502 3 10 15 25 przy czym srednica. efektywna oczek jest od 0,5-r- -j-2 mm. W urzadzeniu tym spaliny kierowane sa najpierw na siatke lub kilka siatek metalowych pokrytych aktywna masa katalityczna a pózniej przechodza przez perforowana oslone na zloze ka¬ talizatora.Stwierdzono, ze jezeli wymiary oczek siatek sa dostatecznie male, to na siatkach osadza sie nie w pelni spalone paliwo, które pózniej, odparowuje i ulega utlenieniu. Zjawisko to powoduje, ze zloze katalizatora nie ulega juz lub ulega w mniejszym stopniu oklejaniu sie czastkami niespalonego pa¬ liwa, co podwyzsza* skutecznosc spalania.Urzadzenie wg wynalazku przedstawiono na ry¬ sunku na którym Fig. 1 przedstawia przekrój po¬ dluzny, a Fig. 2 — przekrój poprzeczny urzadzenia.I Urzadzenie* ma cylindryczna obudowe 1 z po¬ krywa górna 2, w której znajduja sie dwa krócce.Króciec 3 sluzy do polaczenia urzadzenia z rura wydechowa silnika spalinowego, króciec 4 do za¬ sypywania i uzupelnienia katalizatora w komorze katalitycznej 5. Komore katalityczna 5 ograniczaja dwie wspólsrodkowe cylindryczne oslony z blachy perforowanej, z których jedna wewnetrzna 6 ogra¬ nicza zloze katalizatora od strony wlotu spalin a druga zewnetrzna 7 ogranicza zloze katalizatora . od strony wylotu spalin.Wewnatrz cylindrycznej oslony 6 wmontowano co najmniej jedna siatke metalowa $ zwinieta w ksztalt cylindra o srednicy zblizonej do srednicy oslony. Siatka wykonana jest ze stali kwasoodpor- nej lub zaroodpornej a srednica efektywna otwo¬ rów jest nie wieksza od srednicy efektywnej otwo¬ rów w oslonie 6. Siatke pokryto masa katalityczna, na która skladal sie krzemian sodu lub potasu za¬ impregnowany kwasem chloroplatynowym.Spaliny z silnika wprowadzone sa do urzadzenia króccem wlotowym 3 i przed wlotem na zloze ka¬ talizatora musza przejsc przez otwory siatki gdzie ulegaja wstepnemu oczyszczeniu od zawiesiny nie spalonego paliwa pojawiajacego sie w spalinach przy zmianach obrotów silnika. W chwile pózniej paliwo odparowuje i ulega utlenieniu na zlozu katalizatora w komorze katalitycznej.Urzadzenie wedlug wynalazku sprawdzono do¬ swiadczalnie montujac go do silnika wysokoprez¬ nego o. mocy 28 KM porównujac skutecznosc jego oczyszczania ze skutecznoscia oczyszczania urza¬ dzenia bez siatek z masa katalityczna.W doswiadczeniu zastosowano katalizator platy¬ nowy o srednicy efektywnej 3,3 mm i uzywany w praktyce do dopalania gazów spalinowych z sil¬ ników wysokopreznych. Urzadzenie posiadalo na¬ stepujace wymiary: srednica perforowanej oslony cylin¬ drycznej wewnetrznej 40 mm wysokosc perforowanej oslony cylin¬ drycznej wewnetrznej 250 mm srednica perforowanej oslony cylin¬ drycznej zewnetrznej 124 mm wysokosc perforowanej oslony cylin¬ drycznej zewnetrznej 250 mm srednica perforowanej oslony cylin¬ drycznej zewnetrznej 124 mm 65 35 40 45 50 55 60 wysokosc perforowanej oslony cylin¬ drycznej zewnetrznej objetosc komory katalitycznej wymiary siatki metalowej pokrytej masa katalityczna i zwinietej w ksztalt cylindra: srednica wysokosc srednica otworów 124 mm 2,5 1 - 39 mm 300 mm 2 mm wymiary otworów w perforowanych czlonach: 2 mm X 20.Siatke uprzednio pokryto masa aktywna zanu¬ rzajac ja do 3-procentowego wodnego roztworu krzemianu sodowego przez okres 60 min. a na¬ stepnie po wysuszeniu wyprazono przez okres 60 min. w temperaturze 500°C i po schlodzeniu za¬ nurzono w 0,1% wodnym roztworze kwasu chloro- platynowego i po wysuszeniu wyprazono w temp. 500°C w strumieniu goracych spalin.Jako miare sprawnosci dzialania dopalacza przy¬ jeto zawartosc tlenku wegla w spalinach za i przed dopalaczem. Wyniki doswiadczen podano w ta-* beli 1.Tabela 1 Obroty niskie obroty srednie obroty zmienne obroty Dopalacz z siatka zawartosc CO °/o przed 0,1 0,08 0,1 za dopala¬ czem 0,1 0,005 0,007 Dopalacz bez siatki zawartosc CO °/o przed 0,1 0,08 0,1 za dopala¬ czem 0,1 0,07 0,08 Doswiadczenie powyzsze powtórzono zmieniajac stezenie wodnego roztworu krzemianu sodu na l°/o oraz stezenie kwasu chloroplatynowego na 0,01% jak równiez stosujac zamiast krzemianu* sodu krzemianu potasu. Wyniki podano w tabeli 2.Tabela 2 Obroty niskie obroty srednie obroty zmienne obroty Dopalacz z siatka zawartosc CO % przed 0,1 0,08 o,i za dopala¬ czem 0,11 0,06 0,008 Dopalacz bez siatki zawartosc CO % przed 0,1 0,08 0,1 za 1 dopala¬ czem 0,1 0,07 0,08 We wszystkich tych doswiadczeniach stwierdzo¬ no, ze dopalacz z siatka z masa katalityczna pra¬ cuje skuteczniej od dopalacza bez siatki szczegól¬ nie przy zmiennych obrotach silnika.5 121 502 6 PL