RU2094623C1 - Filter element with waste gases flowing over loop - Google Patents
Filter element with waste gases flowing over loop Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094623C1 RU2094623C1 RU95108270A RU95108270A RU2094623C1 RU 2094623 C1 RU2094623 C1 RU 2094623C1 RU 95108270 A RU95108270 A RU 95108270A RU 95108270 A RU95108270 A RU 95108270A RU 2094623 C1 RU2094623 C1 RU 2094623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- flat
- impermeable
- permeable
- channels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к охране окружающей среды, а точнее к охране воздушного бассейна от твердых частиц (ТЧ) и газообразных вредных веществ (ГВВ), образующихся при сгорании углеводородного топлива в ДВС (преимущественно в дизелях), котлах ТЭС, ТЭЦ и др. энергетических установках. The invention relates to the protection of the environment, and more specifically to the protection of the air basin from solid particles (PM) and gaseous harmful substances (GVV) generated during the combustion of hydrocarbon fuels in internal combustion engines (mainly in diesel engines), boilers of thermal power plants, thermal power plants and other power plants.
Известен керамический фильтрующий элемент (ФЭ), представляющий собой пористую монолитную массу, в которой выполнены продольные каналы. Торцы каналов поочередно закрыты с входной и выходной сторон ("ЭИ", сб. "Экологические проблемы на транспорте", изд. ВИНИТИ: N 43, 1991, с. 9-19; N 14, 1992, с. 11-20; N 7, 1991, с. 2-17; N 39, 1991, с. 4-5; N 16, 1992, с. 3-18). Исходные отработавшие газы (ОГ) проходят из каналов с входными отверстиями через пористую массу в соседние каналы с выходными отверстиями. Known ceramic filter element (FE), which is a porous monolithic mass in which longitudinal channels are made. The ends of the channels are alternately closed from the input and output sides ("EI", collection of "Environmental problems in transport", ed. VINITI: N 43, 1991, pp. 9-19;
Основным недостатком таких ФЭ является тот факт, что реализуется линейный закон изменения скорости потока ОГ по длине канала. Причем скорость изменяется от максимального значения на входе в канал до нуля в конце канала. Как показывают многочисленные эксперименты по испытанию таких керамических ФЭ, накопление ТЧ, в том числе и сажи, во входных каналах ФЭ начинается в том месте, где скорость потока ОГ равна нулю. По мере накопления сажи во входных каналах ФЭ место с нулевой скоростью потока ОГ перемещается от концов к началам входных каналов до тех пор, пока эти каналы полностью не забьются ТЧ. В процессе регенерации ФЭ горение сажи осуществляется только по поверхности накопившегося слоя ТЧ, так как кислород, содержащийся в ОГ, не может проникнуть на всю толщину слоя ТЧ. Поэтому время регенерации ФЭ весьма большое, порядка 7-8 мин. The main disadvantage of such a PV is the fact that the linear law of the change in the flow velocity of the exhaust gas along the channel length is implemented. Moreover, the speed varies from the maximum value at the entrance to the channel to zero at the end of the channel. As numerous experiments to test such ceramic PVs show, the accumulation of PM, including soot, in the PV input channels begins at the point where the exhaust gas velocity is zero. As soot accumulates in the FE input channels, the place with zero exhaust gas velocity moves from the ends to the beginning of the input channels until these channels become completely clogged with PM. In the process of PV regeneration, soot combustion is carried out only on the surface of the accumulated PM layer, since the oxygen contained in the exhaust gas cannot penetrate the entire thickness of the PM layer. Therefore, the time of regeneration of PE is very large, about 7-8 minutes.
Причиной таких процессов накопления ТЧ и регенерации ФЭ являются тупиковый тип входных каналов, предназначенных для прохождения исходных ОГ и соответствующий им характер распределения скорости потока ОГ по длине каналов. Кроме того, большие градиенты температур, возникающие в момент начала и окончания процесса регенерации ФЭ, приводят к растрескиванию пористой керамики, так как коэффициент линейного расширения керамики на несколько порядков меньше, чем, например, у металлов. The reason for such processes of PM accumulation and PV regeneration is the dead end type of input channels intended for the passage of the initial exhaust gas and the corresponding character of the distribution of the exhaust gas flow velocity along the channel length. In addition, large temperature gradients that occur at the beginning and end of the PE regeneration process lead to cracking of porous ceramics, since the linear expansion coefficient of ceramics is several orders of magnitude lower than, for example, in metals.
Установка таких ФЭ на автомобилях и эксплуатация их в дорожных условиях показала, что большие градиенты температур и вибрации, которым подвергается ФЭ, приводят в конечном итоге к быстрому разрушению материала ФЭ и выходу сажевого фильтра (СФ) из строя. Следует также отметить, что изготовление ФЭ из монолитной пористой керамики с сотовым расположением входных и выходных каналов для прохождения по ним соответственно исходных и очищенных ОГ при толщине стенок этих каналов 0,35-0,45 мм, эквивалентном диаметре каналов 1,0-1,5 мм и длине каналов 250-300 мм представляет большие технологические трудности. The installation of such PVs on automobiles and their operation in road conditions showed that the large temperature and vibration gradients to which the PVs are subjected ultimately lead to the rapid destruction of the PV material and to the failure of the particulate filter (SF). It should also be noted that the manufacture of PVs from monolithic porous ceramics with a honeycomb arrangement of input and output channels for passing through them respectively the initial and purified exhaust gases with a wall thickness of these channels of 0.35-0.45 mm, equivalent to a channel diameter of 1.0-1, 5 mm and a channel length of 250-300 mm presents great technological difficulties.
Многие недостатки рассмотренных ФЭ устраняются в ФЭ, состоящем из отдельных мешков с плоской разверткой ткани (Ужов В.Н. Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами. М. Химия, 1970, с. 190-192). Каждый мешок с одним открытым торцом, как наволочка, надет на опорный проволочный (сеточный) каркас, укрепленный на перегородке. Поток запыленных газов поступает с внешней стороны внутрь каркаса, который предотвращает сплющивание мешка. Many of the shortcomings of the considered FE are eliminated in the FE consisting of separate bags with a flat scan of the fabric (Uzhov V.N. Myagkov B.I. Purification of industrial gases by filters. M. Chemistry, 1970, pp. 190-192). Each bag with one open end, like a pillowcase, is worn on a supporting wire (mesh) frame mounted on a partition. The flow of dusty gases flows from the outside into the frame, which prevents the bag from collapsing.
К недостаткам описанного ФЭ следует отнести сложность смены мешков и трение ткани о каркас, что сокращает срок службы ФЭ. The disadvantages of the described PV should include the complexity of changing the bags and the friction of the fabric on the frame, which reduces the life of the PV.
Более простыми в изготовлении и в обслуживании являются ФЭ рамочной конструкции ( там же, с. 94-98). Фильтрующий материал (ФМ) в виде ленты укладывается между П-образными рамками, чередующимися при сборке ФЭ открытыми и закрытыми сторонами к направлению движения потока ОГ. More simple to manufacture and maintain are PV frame structures (ibid., Pp. 94-98). The filtering material (FM) in the form of a tape is placed between the U-shaped frames, alternating during assembly of the PV open and closed sides to the direction of flow of the exhaust gas.
Недостатком этого типа ФЭ является то, что при повреждении ФМ в некоторых местах, требуется замена всей ленты. Это экономически нецелесообразно. The disadvantage of this type of PV is that if the FM is damaged in some places, the entire tape needs to be replaced. It is not economically feasible.
Более удобны в эксплуатации и при ремонте ФЭ, у которых в качестве ФМ вместо ленты используются отдельные плоские проницаемые пластины (там же, c. 101-104). More convenient in operation and in the repair of PVs, in which individual flat permeable plates are used instead of tape as an FM (ibid., P. 101-104).
Этот ФЭ принят в качестве прототипа. This PV is adopted as a prototype.
В таком ФЭ проницаемые пластины установлены с зазором друг к другу за счет П-образных заглушек, которые чередуются открытыми и закрытыми сторонами к направлению движения потока ОГ, так, что образуются входные и выходные щелевидные каналы для прохождения соответственно исходных и очищенных ОГ. В начальном сечении входного щелевого канала устанавливается максимальная скорость потока ОГ, а в тупике этого канала нулевая скорость, где и начинаются отложения сажи. В качестве ФМ в таких ФЭ используются асбесто-целлюлозные проницаемые пластины. In such a PV, permeable plates are installed with a gap to each other due to U-shaped plugs, which alternate with open and closed sides to the direction of flow of the exhaust gas, so that input and output slit-like channels are formed for the passage of the initial and purified exhaust gases, respectively. In the initial section of the input slot channel, the maximum exhaust gas flow rate is established, and at the dead end of this channel, the zero velocity is established, where soot deposits begin. As FM in such PV, asbestos-cellulose permeable plates are used.
Основные недостатки этого ФЭ:
тупиковый тип канала, в конце которого всегда реализуется нулевая скорость потока ОГ и большое время регенерации ФЭ;
невозможность применения его для фильтрации горячих газов;
неэффективное использование располагаемого объема ФЭ для получения максимальной фильтрации поверхности.The main disadvantages of this FE:
dead-end channel type, at the end of which a zero exhaust gas flow velocity and a large PV regeneration time are always realized;
the inability to use it for filtering hot gases;
inefficient use of the available PV volume to obtain maximum surface filtration.
Целями изобретения являются увеличение экономичности процесса регенерации, сокращение времени регенерации ФЭ, увеличение рабочей фильтрации поверхности при неизменном объеме ФЭ, расширение выполняемых функций ФЭ, наконец, увеличение ресурса работы ФЭ. The objectives of the invention are to increase the efficiency of the regeneration process, reduce the time of regeneration of PV, increase the working filtration of the surface with a constant volume of PV, expand the functions of the PV, and finally, increase the life of the PV.
Поставленные цели достигаются следующими техническими решениями. The goals are achieved by the following technical solutions.
1. Во всех входных щелевых каналах установлены с заданными зазорами друг к другу и к проницаемым пластинам за счет П-образных заглушек по две плоские непроницаемые пластины меньшей длины так, что между задними торцами этих пластин и закрытыми сторонами П-образных заглушек образуются поперечные щели заданной величины. Установка в каждом входном щелевом канале по две плоские непроницаемые пластины позволяет образовывать вместо одного входного щелевого канала три входных щелевых канала. Центральный входной щелевой канал, образованный только плоскими непроницаемыми пластинами, имеет оба открытые конца и служит для транспортировки исходных ОГ без изменения их расхода в концы двух других входных щелевых каналов, каждый из которых образован одной проницаемой и одной непроницаемой пластинами и имеет один открытый, а другой закрытый концы. Наличие центрального входного щелевого канала позволяет иметь в двух других входных щелевых каналах и в начальном, и конечном сечениях этих каналов примерно одну и ту же максимальную скорость потока исходных ОГ. Относительно направления движения заглушки установлены закрытыми сторонами во всех выходных щелевых каналах, открытыми сторонами во всех входных щелевых каналах. 1. In all input slotted channels, two flat impenetrable plates of shorter lengths are installed with predetermined gaps to each other and to permeable plates due to U-shaped plugs so that transverse slots of a predetermined size are formed between the rear ends of these plates and the closed sides of the U-shaped plugs quantities. The installation in each input slot channel of two flat impermeable plates makes it possible to form three input slot channels instead of one input slot channel. The central entrance slit channel, formed only by flat impermeable plates, has both open ends and serves to transport the original exhaust gas without changing their flow rate to the ends of two other input slit channels, each of which is formed by one permeable and one impermeable plates and has one open and the other closed ends. The presence of a central input slot channel allows one to have approximately the same maximum flow velocity of the initial exhaust gases in the two other input slot channels and in the initial and final sections of these channels. Regarding the direction of movement, the plugs are installed with closed sides in all output slotted channels, open sides in all input slotted channels.
В таком ФЭ будет производиться очистка ОГ от ТЧ, в том числе и от сажи. In such a PV, exhaust gas will be purified from PM, including soot.
2. Если же, кроме двух плоских непроницаемых пластин, установленных в каждом входном щелевом канале так, как указано выше в пункте 1, установить в каждом выходном щелевом канале по одной плоской непроницаемой пластине, имеющей каталитическое покрытие ее поверхности, с заданными зазорами и проницаемым за счет П-образных заглушек, то такой ФЭ можно использовать не только для улавливания ТЧ, но и для очистки от газовой фазы вредных веществ, например, если в качестве катализатора использовать катализатор чистки ОГ от оксида углерода и углеводородов. 2. If, in addition to two flat impermeable plates installed in each inlet slit channel as described in
Применение катализатора на непроницаемых пластинах, установленных в выходных щелевых каналах, удлиняет срок службы катализатора и повышает эффективность очистки ОГ от газовой фазы вредных веществ по сравнению с применением катализатора на непроницаемых пластинах, установленных во входных щелевых каналах, так как поток ОГ в выходных щелевых каналах в той или иной степени уже очищен от ТЧ. The use of the catalyst on impermeable plates installed in the outlet slit channels extends the life of the catalyst and increases the efficiency of cleaning exhaust gas from the gas phase of harmful substances compared to the use of the catalyst on impermeable plates installed in the input slit channels, since the exhaust gas flow in the outlet slit channels to one degree or another is already cleared of PM.
Длина этих пластин при их неизменной заданной ширине определяется потребной каталитической поверхностью, обеспечивающей заданную эффективность очистки ОГ от газообразных вредных веществ. The length of these plates, with their constant predetermined width, is determined by the required catalytic surface, which ensures the specified efficiency of cleaning exhaust gases from gaseous harmful substances.
3. Если же поддерживать температуру материала ФЭ достаточной для горения (окисления) сажи на его поверхности на всех режимах работы энергоустановки за счет подвода энергии извне, например, за счет ввода в поток ОГ и сжигания в кислороде ОГ дополнительного топлива, то экономически целесообразно снизить количество подводимой извне энергии за счет покрытия катализатором всех проницаемых и непроницаемых пластин ФЭ, имеющих контакт не только с очищенными ОГ от ТЧ, но и с исходными ОГ. В этом случае в качестве катализаторов могут быть использованы те же катализаторы, которые используются для конверсии окиси углерода и углеводородов. 3. If, however, to maintain the temperature of the PV material sufficient for burning (oxidation) of soot on its surface at all operating modes of the power plant by supplying energy from the outside, for example, by introducing additional fuel into the exhaust gas stream and burning the exhaust gas in oxygen, it is economically feasible to reduce the amount energy supplied from the outside by coating the catalyst with all permeable and impermeable PV plates having contact not only with the cleaned exhaust gas from PM, but also with the original exhaust gas. In this case, the same catalysts that are used for the conversion of carbon monoxide and hydrocarbons can be used as catalysts.
4. Если жесткость пластин недостаточна, то заданные зазоры между пластинами обеспечиваются, кроме П-образных заглушек, расположенных по краям этих пластин, с помощью выштамповок в виде пупырей, выполненных равномерно вдоль рабочих поверхностей плоских непроницаемых пластин. Высота пупырей на заданной длине плоской непроницаемой пластины равна толщине боковой стороны П-образной заглушки на той же ее длине, причем на плоских непроницаемых пластинах, установленных в выходных щелевых каналах, и на одной из двух плоских непроницаемых пластин, установленных во входных щелевых каналах, выпуклости пупырей поочередно направлены в противоположные стороны, а на другой плоской непроницаемой пластине, установленной во входном щелевом канале, выпуклость пупырей направлена только в одну сторону так, что выпуклость пупырей, выполненных в тех же местах, на соседней плоскости непроницаемой пластины направлена в противоположную сторону. 4. If the stiffness of the plates is insufficient, then the specified gaps between the plates are provided, except for the U-shaped plugs located at the edges of these plates, using stampings in the form of pimples, made uniformly along the working surfaces of the flat impermeable plates. The height of the pimples on a given length of a flat impermeable plate is equal to the thickness of the side of the U-shaped plug at its same length, moreover, on a flat impermeable plate installed in the output slotted channels, and on one of two flat impermeable plates installed in the input slotted channels, the convexity the pimples are alternately directed in opposite directions, and on another flat impermeable plate installed in the inlet slot channel, the convexity of the pimples is directed only in one direction so that the convexity of the navel rails made in the same places on the adjacent plane of the impermeable plate is directed in the opposite direction.
5. Для выполнения пупырей вдоль плоских непроницаемых пластин необходимо иметь дорогостоящий штамп. С целью снижения затрат на оснастку и упрощения работ при изготовлении ФЭ, если жесткость плоских проницаемых и непроницаемых пластин недостаточно, заданные зазоры между такими пластинами обеспечиваются, кроме П-образных заглушек, расположенных по краям этих пластин, с помощью втулок, установленных равномерно вдоль рабочих поверхностей пластин. Высота втулок на заданной длине пластины равна толщине боковой стороны П-образной заглушки на той же ее длине. Плоские проницаемые и непроницаемые пластины стянуты шпильками, пропущенными через отверстия в этих пластинах и во втулках. В результате образуется жесткая конструкция ФЭ. 5. To carry out the adhesives along the flat impermeable plates, you must have an expensive stamp. In order to reduce equipment costs and simplify the work in the manufacture of PVs, if the rigidity of flat permeable and impermeable plates is insufficient, the specified gaps between such plates are provided, except for U-shaped plugs located at the edges of these plates, with bushings installed uniformly along the working surfaces plates. The height of the bushings at a given plate length is equal to the thickness of the side of the U-shaped plug at its same length. The flat permeable and impermeable plates are pulled together by pins passed through holes in these plates and in the bushings. As a result, a rigid PV structure is formed.
6. Поверхность ФЭ, который предназначен только для очистки ОГ от ТЧ (п. 1) можно существенно увеличить не изменяя объем ФЭ, если проницаемые пластины выполнить поочередно гофрированными и плоскими. Следует иметь в виду, что в этом случае возникают трудности с закрытием входных или выходных торцов каналов. 6. The surface of the PV, which is intended only for cleaning exhaust gas from PM (item 1), can be significantly increased without changing the volume of the PV, if the permeable plates are alternately corrugated and flat. It should be borne in mind that in this case there are difficulties with closing the input or output ends of the channels.
7. Когда в каждом выходном щелевом канале установлено по одной непроницаемой пластине, имеющей каталитическое покрытие ее поверхности, то с целью увеличения фильтрующей поверхности без изменения объема ФЭ все проницаемые пластины могут быть выполнены гофрированными. 7. When one impenetrable plate having a catalytic coating of its surface is installed in each output slit channel, then with the aim of increasing the filter surface without changing the PV volume, all permeable plates can be corrugated.
8. Так как металлы имеют высокий коэффициент линейного расширения по сравнению, например, с керамикой, а температура, при которой происходит интенсивное горение сажи (650oC), весьма низкая, то целесообразно при очистке ОГ энергоустановок в качестве плоских непроницаемых пластин использовать листовой металл, а в качестве проницаемых пластин пористые металлы. Металлы также хорошо выдерживают вибрационные нагрузки.8. Since metals have a high coefficient of linear expansion compared to, for example, ceramics, and the temperature at which soot is burned intensively (650 o C) is very low, it is advisable to use sheet metal when cleaning exhaust gas from power plants and porous metals as permeable plates. Metals also withstand vibration loads.
9. С цель снижения подводимой извне энергии при регенерации ФЭ целесообразно выполнить все проницаемые и непроницаемые пластины с каталитическим покрытием их поверхностей, хотя эффективность этого покрытия пластин во входных и выходных щелевых каналах будет различной. 9. In order to reduce the energy supplied from outside during the regeneration of PV, it is advisable to perform all permeable and impermeable plates with a catalytic coating of their surfaces, although the effectiveness of this coating of the plates in the input and output slot channels will be different.
Необходимо также заметить следующее:
боковые части П-образных заглушек могут выполняться переменной толщины по их длине, это позволяет управлять скоростью потока исходных и очищенных ОГ по длине щелевых каналов ФЭ; в каждом конкретном случае, задавая форму П-образных заглушек, можно задавать определенный закон изменения зазора между пластинами и соответствующий ему закон изменения скорости потока ОГ по длине щелевых каналов ФЭ;
размер поперечной щели (п.1) можно также задавать, это позволяет фактически задавать пропускную способность щелевого канала, образованного двумя соседними непроницаемыми пластинами, и скорость потока исходных ОГ на повороте в конце входного щелевого канала.You should also note the following:
the lateral parts of the U-shaped plugs can be made of variable thickness along their length, this allows you to control the flow rate of the source and purified exhaust gases along the length of the slotted channels of the FE; in each specific case, by setting the shape of the U-shaped plugs, it is possible to set a certain law for changing the gap between the plates and the corresponding law for changing the flow velocity of the exhaust gas along the length of the slotted channels of the FE;
the size of the transverse slit (p. 1) can also be set, this allows you to actually set the throughput of the slot channel formed by two adjacent impermeable plates, and the flow rate of the original exhaust gas at a bend at the end of the input slot channel.
Для характеристики предлагаемого ФЭ используются следующие отличительные признаки. The following distinctive features are used to characterize the proposed PV.
Наличие новых конструктивных элементов:
в первом случае установлены по две дополнительные непроницаемые пластины в каждом входном щелевом канале;
во втором случае, кроме двух непроницаемых пластин, установленных в каждом входном щелевом канале, установлено по одной непроницаемой пластине в каждом выходном щелевом канале;
в третьем случае плоские непроницаемые пластины содержат выштамповки в виде пупырей;
в третьем случае между плоскими проницаемыми и непроницаемыми пластинами установлены разделительные втулки, а сами пластины стянуты шпильками, пропущенными через отверстия в пластинах и отверстия во втулках.The presence of new structural elements:
in the first case, two additional impermeable plates are installed in each input slot channel;
in the second case, in addition to two impermeable plates installed in each input slot channel, one impermeable plate is installed in each output slot channel;
in the third case, flat impermeable plates contain stampings in the form of pimples;
in the third case, dividing sleeves are installed between the flat permeable and impermeable plates, and the plates themselves are pulled together with pins passed through holes in the plates and holes in the bushings.
Параметры непроницаемых пластин, установленных во входных и выходных щелевых каналах:
непроницаемые пластины, установленные во входных щелевых каналах, имеют меньшую длину, чем соседние проницаемые пластины, в результате чего между задними торцами этих пластин и закрытыми сторонами П-образных пластин образуются поперечные щели заданной величины;
длина непроницаемых пластин, установленных в выходных щелевых каналах, выбирается из потребной каталитической поверхности.Parameters of impermeable plates installed in the input and output slotted channels:
impermeable plates installed in the entrance slit channels have a shorter length than adjacent permeable plates, as a result of which transverse slots of a predetermined size are formed between the rear ends of these plates and the closed sides of the U-shaped plates;
the length of the impermeable plates installed in the output slit channels is selected from the desired catalytic surface.
Форма:
проницаемых пластин, которые или все выполнены гофрированными, когда непроницаемые пластины имеются во всех входных и выходных щелевых каналах, или поочередно выполнены гофрированными и плоскими, когда непроницаемые пластины установлены только во входных щелевых каналах;
плоских непроницаемых пластин, содержащих выштамповки в виде пупырей.The form:
permeable plates, which are all corrugated when impermeable plates are present in all inlet and outlet slit channels, or are alternately made corrugated and flat when impermeable plates are installed only in inlet slit channels;
flat impermeable plates containing punching stampings.
Материал, из которого выполнены проницаемые и непроницаемые пластины. The material from which permeable and impermeable plates are made.
Использование веществ каталитических покрытий пластин. The use of substances of catalytic coating of plates.
Использование указанной совокупности отличительных признаков с требуемой целью автору неизвестно. The use of this set of distinctive features with the desired purpose is unknown to the author.
Изобретение иллюстрируется фиг. 1 5. The invention is illustrated in FIG. 15.
ФЭ (фиг. 1) содержит плоские проницаемые пластины 1, установленные с заданными зазорами друг к другу за счет П-образных заглушек 2. П-образные заглушки чередуются открытыми сторонами к направлению движения потока ОГ так, что образуются входные и выходные щелевые каналы для прохождения соответственно исходных ОГ 6 и очищенных ОГ 8. Во входных щелевых каналах установлены с заданными зазорами друг к другу и к проницаемыми пластинами 1, за счет П-образных заглушек 2, по две плоские непроницаемые пластины 3 меньшей длины так, что между задними торцами пластин и закрытыми сторонами П-образных заглушек 2 образуются поперечные щели 4 с заданной площадью S=bh, где h ширина щели, а b ее длина, равная ширине B непроницаемой пластины 3 за вычетом той ее части, которая занимается областью 5 (на виде A область 5 заштрихована) для размещения П-образной заглушки 2. Установка в каждом входном щелевом канале по две плоские непроницаемые пластины 3 позволяет образовать вместо одного входного щелевого канала три входных щелевых канала. Один из них центральный входной щелевой канал 11, образованный только плоскими непроницаемыми пластинами 3, имеет оба открытые конца и служит для транспортировки исходных ОГ 6 без изменения их расхода в концы двух других входных щелевых каналов 12 и 13, каждый из которых образован одной проницаемой пластиной 1 и одной непроницаемой пластиной 3 и имеет один открытый, а другой закрытый концы. PV (Fig. 1) contains flat
Это принципиально изменяет профиль скорости 10 потока исходных ОГ 6 во входных щелевых каналах 12 и 13 предлагаемого ФЭ по сравнению с профилем скорости потока исходных ОГ во входных щелевых каналах прототипа. Наличие центрального входного щелевого канала 11 позволяет иметь и в начальных, и в конечных сечениях двух других входных щелевых каналах 12 и 13 примерно одну и ту же максимальную скорость 9 потока исходных ОГ 6(фиг. 1). This fundamentally changes the profile of the
В выходных щелевых каналах могут быть установлены с заданными зазорами к проницаемым пластинам 1 за счет П-образных заглушек 2 по одной плоской непроницаемой пластине 14, имеющей каталитическое покрытие ее поверхности (фиг. 2). In the output slit channels, they can be installed with predetermined gaps to the
Чтобы избежать сплющивания выходных щелевых каналов под действием перепада давления, возникающего на проницаемых пластинах, если жесткости этих пластин недостаточно, заданные зазоры между плоскими проницаемыми пластинами 1 и плоскими непроницаемыми пластинами 3 и 14 обеспечиваются, кроме П-образных заглушек 2, с помощью выштамповок в виде пупырей 15, выполненных в шахматном порядке вдоль рабочих поверхностей плоских непроницаемых пластин 3 и 14 (вид А на поз. 3 и 14, фиг.3). П-образные заглушки для простоты были выполнены для всех каналов одинаковыми и постоянной толщины, поэтому высота всех пупырей равна толщине П-образной заглушки. Причем на плоских непроницаемых пластинах 14, установленных в выходных щелевых каналах, и на одной из двух плоских непроницаемых пластин 3, установленной во входном щелевом канале, выпуклости пупырей 15 поочередно направлены в противоположные стороны с шагом s, а на другой плоскости непроницаемой пластине 3, установленной также во входном щелевом канале, выпуклость пупырей 15, выполненных в тех же местах с шагом 2s, на соседней плоскости непроницаемой пластине 3 направлена в противоположную сторону, то есть, имеются два типа плоских непроницаемых пластин 3, которые отличаются количеством и направлением выпуклости пупырей 15 (фиг. 3). In order to avoid flattening of the exit slit channels under the influence of the pressure drop occurring on the permeable plates, if the rigidity of these plates is insufficient, the specified gaps between the flat
Избежать сплющивания выходных щелевых каналов можно за счет другого технического решения. Avoid flattening of the output slit channels can be due to another technical solution.
В связи с этим решением заданные зазоры между плоскими проницаемыми пластинами 1 и непроницаемыми пластинами 3 и 14 обеспечиваются, кроме П-образных заглушек 2, с помощью разделительных втулок 16, расположенных в шахматном порядке вдоль рабочих поверхностей этих пластин (вид. A на поз. 3, Фиг. 4). В этом примере П-образные заглушки 2 также были выполнены для всех каналов одинаковыми и постоянной толщины, поэтому высота всех разделительных втулок 16 равна толщине П-образной заглушки 2. Разделительные втулки 16 закреплены между пластинами стяжными шпильками 17, пропущенными через отверстия 18 в этих пластинах и во втулках 16. In connection with this solution, the specified gaps between the flat
ФЭ функционирует следующим образом. FE operates as follows.
Исходные ОГ 6 поступают во входные щелевые каналы 1-го и 2-го типов. Входной щелевой канал 1-го типа образован одной плоской проницаемой и одной плоской непроницаемой пластинами, а входной щелевой канал 2-го типа образован двумя плоскими непроницаемыми пластинами. The
Рассмотрим особенности движения потока ОГ по каналам этих двух типов. Поток исходных ОГ 6, который поступает в канал 1-го типа, начинает двигаться вдоль канала с замедлением, так как он фильтруется через одну проницаемую пластину 1. Поток исходных ОГ 6, который поступает в канал 2-го типа, вначале движется с ускорением из-за нарастания пограничного слоя, а после поворота на 180o в щели 4 продолжает двигаться с замедлением, так как началась его фильтрация через одну из проницаемых пластин 1 навстречу потоку ОГ, который поступил в канал 1-го типа. Скорость обоих потоков в точке 7 их встречи близка к нулю. Точка 7 встречи потоков исходных ОГ 6, движущихся по каналам 1-го и 2-го типов, не остается на одном месте. Ее положение зависит от режима работы дизеля или энергоустановки. В то же время с определенностью можно утверждать, что, если проходная площадь канала 2-го типа в 2 раза больше проходной площади канала 1-го типа, то расход ОГ 6 через канал 2-го типа будет больше расхода исходных ОГ 6 через канал 1-го типа менее чем в 2 раза, так как путь потока ОГ 6 по каналу 2-го типа гораздо длиннее пути потока ОГ 6 по 1-му каналу и точка их встречи будет ближе к концу 1-го типа.Consider the features of the motion of the exhaust gas flow through the channels of these two types. The flow of the
То, что точка 7 встречи не находится на одном месте в процессе работы дизеля положительно сказывается на живучести ФЭ. Сажа, накопившаяся в точке 7 встречи на одном режиме, будет размываться на другом режиме работы дизеля, так как на новом режиме скорость в этой точке уже не равна нулю. The fact that
Важно и то, что в процессе регенерации подвод исходных ОГ 6, содержащих кислород, к месту накопления сажи в точке 7 встречи потоков ОГ 6 будет осуществляться с двух концов. Время регенерации предлагаемого ФЭ из-за этого будет существенно меньше. It is also important that during the regeneration process, the supply of the initial exhaust gas containing oxygen to the soot accumulation point at the
После фильтрации через плоские пористые пластины 1 очищенные ОГ 8 поступают в атмосферу (фиг. 1) или предварительно очищаются от CO и CxHy за счет контакта с каталитической поверхностью непроницаемой пластины 14 (фиг. 2-4), а затем уже поступают в атмосферу.After filtration through flat
Были проведены эксперименты, подтверждающие преимущества предлагаемого ФЭ. Experiments were carried out confirming the advantages of the proposed PV.
Использовались три ФЭ, имеющие одинаковую фильтрующую поверхность площадью 7,5 м. Three PVs having the same filter surface of 7.5 m were used.
Первый ФЭ был образован только плоскими проницаемыми пластинами 1 толщиной 0,8 мм из пористого металла марки 12Х18Н10Т, установленными на расстоянии 1,4 мм друг от друга за счет П-образных заглушек 2 постоянной толщины в соответствии с фиг. 1. Плоские непроницаемые пластины 3 отсутствовали. Первый ФЭ моделирует ФЭ прототипа. The first PV was formed only by flat
Второй ФЭ отличается от первого ФЭ тем, что во всех входных щелевых каналах были установлены на расстоянии 1,4 мм друг от друга и к плоским проницаемым пластинам 1 за счет П-образных заглушек 2 постоянной толщины по две плоские непроницаемые пластины 3 меньшей длины толщиной 0,3 мм из металла марки 12Х18Н10Т так, что между задними торцами этих пластин 3 и закрытыми сторонами П-образных заглушек 2 были образованы поперечные щели 4 шириной 1,4 мм. Заданные зазоры между пластинами обеспечивались выштамповками сферической формы в виде пупырей, выполненными на плоских непроницаемых пластинах 3. The second PV differs from the first PV in that they were installed at a distance of 1.4 mm from each other in the slotted channels and to the flat
Расположение пупырей соответствовало фиг.3. The arrangement of the pimples corresponded to FIG. 3.
Третий ФЭ отличался от второго ФЭ тем, что в выходных щелевых каналах было установлено с миллиметровым зазором к проницаемым пластинам 1 за счет П-образных заглушек 2 постоянной толщины по одной плоской непроницаемой пластине 14 той же длины толщиной 0,3 мм из металла марки 12Х18Н10Т, имеющей хромовое покрытие. Кроме того, заданные зазоры между плоскими проницаемыми и непроницаемыми пластинами обеспечивались разделительными втулками 16, установленными в соответствии с фиг. 4. The third PV differed from the second PV in that it was installed in the exit slit channels with a millimeter gap to the
Испытания всех трех ФЭ проводились совместно с дизелем ЗИЛ-645 на двух режимах, отличающихся величиной нагрузки Мкр на двигатель, при номинальных оборотах ротора 
На графиках (фиг. 5) представлены характеристики этих ФЭ. В частности на графиках (фиг. 5,а и 5,б) представлены характеристики процессов забиваемости и регенерации первого ФЭ (экспериментальные точки 19) и второго ФЭ экспериментальные точки 20) по времени. Забиваемость ФЭ оценивалась значением перепада полного давления ΔP* на ФЭ, которое измерялось соответствующим датчиком с помощью приемников полного давления.Tests of all three PVs were carried out together with the ZIL-645 diesel engine in two modes, differing in the magnitude of the load M cr on the engine, at nominal rotor speeds
The graphs (Fig. 5) show the characteristics of these PVs. In particular, the graphs (Fig. 5, a and 5, b) show the characteristics of the plugging and regeneration processes of the first PV (experimental points 19) and the second PV experimental points 20) in time. The PE plugging was estimated by the value of the differential pressure ΔP * on the PV, which was measured by the corresponding sensor using the full pressure receivers.
Сравнительные характеристики эффективности очистки ОГ 6 от CO по нагрузке Мкр для первого и третьего ФЭ (экспериментальные точки 21) представлены на графике (фиг. 5,в). Концентрации (CO) в потоке ОГ 8 после прохождения их через ФЭ измерялись газоанализатором TES-TO/TERM-33 с помощью пробоотборника газа.Comparative characteristics of the efficiency of cleaning
Из графика (фиг. 5, а) видно, что петлевое движение ОГ, реализованное путем установки двух дополнительных плоских непроницаемых пластин 3 в каждом входном щелевом канале, позволило более, чем в два раза уменьшить время процесса регенерации второго ФЭ по сравнению со временем процесса регенерации первого ФЭ. Кроме того, принципиально изменилась характеристика забиваемости второго ФЭ после первой регенерации. Если для первого ФЭ время t1 его забиваемости после первой регенерации уменьшается в 3,4 раза, так как фильтрующая поверхность регенерировалась неполностью, то для второго ФЭ время t2 его забиваемость не изменяется (график, фиг. 5,б).From the graph (Fig. 5, a) it is seen that the loop motion of the exhaust gas, realized by installing two additional flat
Установка плоской непроницаемой пластины 14 с каталитическим покрытием ее поверхности в каждом выходном щелевом канале при изготовлении третьего ФЭ позволила в несколько раз снизить концентрацию (CO) в потоке ОГ 8 (экспериментальные точки 21 на графике, фиг. 5,в). Причем заметного снижения эффективности очистки потока ОГ от СО в течение длительного времени ( ≈ 100 ч) практически не наблюдалось. The installation of a flat
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95108270A RU2094623C1 (en) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | Filter element with waste gases flowing over loop |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95108270A RU2094623C1 (en) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | Filter element with waste gases flowing over loop |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95108270A RU95108270A (en) | 1997-02-20 |
| RU2094623C1 true RU2094623C1 (en) | 1997-10-27 |
Family
ID=20167988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95108270A RU2094623C1 (en) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | Filter element with waste gases flowing over loop |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2094623C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005087380A1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Obschestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu 'slav-Sta Bitum' | Method and device for recycling and reusing a roofing bituminous material |
| RU2508154C2 (en) * | 2008-11-04 | 2014-02-27 | Умикоре Аг Унд Ко. Кг | Carbon-black filter of diesel offgas with higher back pressure characteristics |
-
1995
- 1995-05-26 RU RU95108270A patent/RU2094623C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ужов В.И., Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами. - М.: Химия, 1970, с.101 - 104. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005087380A1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Obschestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu 'slav-Sta Bitum' | Method and device for recycling and reusing a roofing bituminous material |
| RU2508154C2 (en) * | 2008-11-04 | 2014-02-27 | Умикоре Аг Унд Ко. Кг | Carbon-black filter of diesel offgas with higher back pressure characteristics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95108270A (en) | 1997-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0789135B1 (en) | Exhaust gas purifier | |
| US6835224B2 (en) | Open end diesel particulate trap | |
| RU2408412C2 (en) | Method of removing solid particles from exhaust gases, fibrous layer used to this end, and filter to entrap solid particles | |
| EP0308972A2 (en) | Apparatus and method for treating an exhaust gas from a diesel engine | |
| JPS6296717A (en) | Exhaust particle filter element for diesel engine and manufacture thereof | |
| EP1990510A1 (en) | Carrier for exhaust-gas purification | |
| JPS62225221A (en) | Particulates trap | |
| EP2191108B1 (en) | Filter media and method of filtering exhaust gas | |
| JPH10176519A (en) | Particulate trap for diesel engine | |
| US20150023844A1 (en) | Siloxane filter in an exhaust aftertreatment system | |
| RU2059841C1 (en) | Filter for cleaning exhaust gases in internal combustion engine | |
| JP4373067B2 (en) | Honeycomb structure, manufacturing method thereof, and exhaust gas purification system using the honeycomb structure | |
| US20100300082A1 (en) | Diesel particulate filter | |
| RU2094623C1 (en) | Filter element with waste gases flowing over loop | |
| JP2004510908A (en) | Gas flow processing procedures and devices | |
| US5214020A (en) | Backwash type particulate filter | |
| EP1601439B1 (en) | Method and apparatus for filtering exhaust particulates | |
| WO1999010632A1 (en) | Diesel exhaust aftertreatment system and process | |
| EA021434B1 (en) | Purifier assembly | |
| US20080295467A1 (en) | Particulate Filter for an Internal Combustion Engine | |
| JPH0447113A (en) | Exhaust gas purification device for engine | |
| KR100252435B1 (en) | Ceramic filter | |
| RU2171430C1 (en) | Device for thermocatalytic cleaning of ventilation effluents from painting chambers | |
| EP1642012B1 (en) | A filter assembly for treatment of a gas flow, and a particulate filter | |
| JP2007046516A (en) | Exhaust gas treatment device |