CN102536391B - 一种柴油机排气的净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机排气的净化装置，包括净气管、密闭的壳体和固定设置在壳体内的分隔板，分隔板的下方为排气室，分隔板的上方为净气室，分隔板上固定设置有多个过滤元件，排气室与柴油机的排气管相连通，净气管与净气室相连通，特点是排气室内或排气管上设置有粉体注入装置，壳体上设置有清灰装置；优点是利用外加粉体使过滤元件表面形成粉饼，并通过粉饼来捕集柴油机排气中的微粒，该粉饼改善了过滤元件的过滤特性，捕集效率高，同时它将粘性微粒与过滤元件的表面隔开，避免了微粒牢固黏结于过滤元件表面或嵌入其内部的情况，使微粒能在外加振动的作用下很容易随同粉饼一起脱落移离过滤元件表面，达到高效再生。

Description

一种柴油机排气的净化装置

技术领域

本发明涉及一种柴油机排气的处理装置，尤其涉及一种柴油机排气的净化装置。

背景技术

柴油机是一种具有良好动力性、经济性和耐久性能的动力装置，应用广泛。但在柴油机的使用过程中，它所排放的气体中有害颗粒物是汽油机的30～80倍，特别是直径为0.01～10微米的微细颗粒对人类有致癌作用，排放到大气中污染大气环境，严重威胁人类健康。目前解决柴油机微粒排放的最有效方法是在柴油机的排气管上串装微粒捕集器﹙DPF﹚，将柴油机排气中的有害微粒捕集于DPF中，减少微粒排放，但是，随着微粒在DPF中的累积，柴油机排气背压逐渐增加，当背压到达一定值时，会降低发动机的动力性和经济性，因此，必须及时去除沉积于DPF中的微粒，这就是所谓的DPF再生。

目前，从原理上讲，DPF再生法主要分两类，第一类是微粒就地氧化再生法，即利用氧化剂（O₂或NO₂或O₃或等离子体）在微粒捕集器内就地氧化微粒而使微粒捕集器再生，此法又包括有催化剂和无催化剂两类，不管是有催化剂还是无催化剂，此法对含硫量高的燃油都不适合，因为当含硫量高时，微粒中不可燃（或不能氧化）的硫酸盐类物质量超过可燃的碳和有机物量，导致氧化再生不彻底，时间一长微粒捕集器被硫酸盐类物质堵死，而当有催化剂时硫还会使催化剂中毒，所以氧化再生法只能适合于低硫燃油。第二类是微粒移离再生法，即将微粒从微粒捕集器的过滤元件上移离而使微粒捕集器再生。

专利申请号为CN200910067532.6申请日为2009年9月15日的中国发明专利申请公布说明书中公开了一种辅助扫描反吹式分离排气微粒过滤器，其主要适用于强制分离沉积在柴油机排气过滤器上的碳烟微粒。该过滤器，主要由外壳和过滤材料组成，过滤材料的空气入口与发动机的进气口连通，在过滤材料的内腔还设有喷嘴，该喷嘴通过导管与高压气源相连，导管及其上的喷嘴由马达驱动机构驱动做直线位移、旋转位移或者是直线与旋转位移组合，喷嘴上的喷嘴口采用一个或多个，喷嘴口喷出的气体射束与过滤材料表面垂直。可以强制清除只依靠进气气流已经不能分离开的那些牢靠黏结在过滤材料表面或镶嵌在内部的微粒，使每个再生周期都没有沉积微粒的积累。但是该过滤器在气体射束强力冲击过滤材料表面时，易对过滤材料表面造成损伤，且那些牢固黏结在过滤材料表面或镶嵌内部的微粒，也很难清除干净。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种捕集效率高、再生效果好且不受燃油含硫量限制的柴油机排气的净化装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种柴油机排气的净化装置，包括净气管、密闭的壳体和固定设置在所述的壳体内的分隔板，所述的分隔板的下方或一侧为排气室，所述的分隔板的上方或另一侧为净气室，所述的分隔板上固定设置有多个过滤元件，所述的排气室与柴油机的排气管相连通，所述的净气管与所述的净气室相连通，所述的排气室内或所述的排气管上设置有粉体注入装置，所述的壳体上设置有清灰装置。

所述的粉体注入装置设置在所述的排气室内，所述的粉体注入装置包括粉体支撑板和耙子，所述的粉体支撑板位于所述的过滤元件的下方，所述的耙子位于所述的粉体支撑板的上方，所述的壳体上设置有耙子摆动驱动装置，所述的粉体支撑板与所述的壳体之间设置有保温层，所述的粉体支撑板上铺设有粉体层，所述的粉体层的上方或下方设置有加热元件，所述的排气管伸入所述的排气室内的端部密封且该伸入部分的管壁上设置有多个排气喷嘴。

所述的加热元件为嵌设在所述的粉体支撑板内的电热丝或电热扁丝，或所述的加热元件为固定设置在所述的粉体层上方的微波加热器或红外加热器。 

所述的耙子摆动驱动装置包括驱动电机、连杆摆动机构、摆动轴和摆动臂，所述的驱动电机和连杆摆动机构安装在所述的壳体外，所述的摆动轴轴接在所述的壳体上且穿入所述的排气室内，所述的摆动臂位于所述的排气室内，所述的摆动臂的上端与所述的摆动轴固定连接，所述的摆动臂的下端与所述的耙子固定连接，所述的连杆摆动机构包括转动杆、连杆和摆动杆，所述的转动杆的一端通过减速器与所述的驱动电机的输出轴固定连接，所述的转动杆的另一端与所述的连杆的一端相铰接，所述的连杆的另一端与所述的摆动杆的一端相铰接，所述的摆动杆的另一端与所述的摆动轴固定连接。

所述的粉体注入装置设置在所述的排气管上，所述的粉体注入装置包括粉体斗和给粉机，所述的给粉机的入口与所述的粉体斗相连通，所述的给粉机的出口与所述的排气管相连通，所述的壳体的下端部设置有灰斗，所述的灰斗上设置有粉体排除机构。

所述的给粉机为叶轮给料机或旋转给料阀或星形给料器或螺旋给料机，所述的粉体排除机构为叶轮排料机或旋转排料阀或星形排料器或螺旋排料机。

所述的清灰装置为固定设置在所述的排气室内的声波清灰器或固定设置在所述的壳体上的电磁振动器或固定设置在各过滤元件净气出口上的脉冲文丘里喷嘴。

所述的过滤元件为刚性的滤管或柔性的滤袋，所述的滤管的材料为金属纤维滤料或陶瓷纤维滤料或金属烧结滤料或微孔陶瓷滤料，所述的滤袋的材料为玻纤针刺毡或氟美斯针刺毡或陶瓷纤维滤料。

所使用的粉体为不可燃耐热粉体（如膨胀珍珠岩粉、高铝土粉或粉煤灰等）或碱性粉体（如碳酸氢钠或天然碱等）。

所述的排气管上设置有第一阀门，所述的排气管上并联有辅助排气管，所述的辅助排气管上设置有第二阀门。 

与现有技术相比，本发明的优点是由于排气室内或排气管上设置有粉体注入装置，利用外加粉体使过滤元件表面形成粉饼，并通过粉饼来捕集柴油机排气中的微粒，该粉饼改善了过滤元件的过滤特性，捕集效率高，同时它将粘性微粒与过滤元件的表面隔开，阻止了微粒与过滤元件表面的直接接触，避免了微粒牢固黏结于过滤元件表面或嵌入其内部的情况，使微粒能在外加振动的作用下很容易随同粉饼一起脱落移离过滤元件表面，达到高效再生；而且该净化装置不受燃油含硫量的限制。

附图说明

图1为本发明实施例一的***结构示意图；

图2为本发明实施例一的壳体内部结构示意图；

图3为本发明实施例一的耙子摆动驱动装置的结构示意图；

图4为本发明实施例二的壳体内部结构示意图；

图5为本发明实施例三的***结构示意图；

图6为本发明实施例三的壳体内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图所示，一种柴油机排气的净化装置，包括净气管2、密闭的壳体1和固定设置在壳体内的分隔板11，分隔板11的下方为排气室12，分隔板11的上方为净气室13，分隔板11上固定设置有多个过滤元件14，排气室12与柴油机的排气管3相连通，净气管2与净气室13相连通，排气室12内设置有粉体注入装置，粉体注入装置包括粉体支撑板4和耙子5，粉体支撑板4位于过滤元件14的下方，耙子5位于粉体支撑板4的上方，壳体1上设置有耙子摆动驱动装置，耙子摆动驱动装置包括驱动电机61、连杆摆动机构、摆动轴62和摆动臂6，驱动电机61和连杆摆动机构安装在壳体1外，摆动轴62轴接在壳体1上且穿入排气室12内，摆动臂6位于排气室12内，摆动臂6的上端与摆动轴62固定连接，摆动臂6的下端与耙子5固定连接，连杆摆动机构包括转动杆63、连杆64和摆动杆65，转动杆63的一端通过减速器与驱动电机61的输出轴固定连接，转动杆63的另一端与连杆64的一端相铰接，连杆64的另一端与摆动杆65的一端相铰接，摆动杆65的另一端与摆动轴62固定连接，粉体支撑板4与壳体1之间设置有保温层15，粉体支撑板4内嵌设有电热丝或电热扁丝（图中未显示），粉体支撑板4上铺设有粉体层41，排气管3伸入排气室12内的端部密封且该伸入部分的管壁上设置有多个排气喷嘴31，壳体1上固定设置有电磁振动器16，壳体1的下端固定设置橡胶脚垫17，排气管3上设置有第一阀门32，排气管3上并联有辅助排气管33，辅助排气管33上设置有第二阀门34。

上述实施例一中，橡胶脚垫17可以用弹簧片替代；电磁振动器16可以用固定设置在排气室12内的声波清灰器或固定设置在各过滤元件14净气出口上的脉冲文丘里喷嘴替代；粉体层41的粉体可采用不可燃耐热粉体（如膨胀珍珠岩粉、高铝土粉或粉煤灰等）；过滤元件14为刚性的滤管或柔性的滤袋，滤管的材料为金属纤维滤料或陶瓷纤维滤料或金属烧结滤料或微孔陶瓷滤料，滤袋的材料为玻纤针刺毡或氟美斯针刺毡或陶瓷纤维滤料；嵌设在粉体支撑板4内的电热丝或电热扁丝可用固定设置在粉体层41上方的微波加热器或红外加热器替代。 

上述实施例一的净化装置的工作过程为：来自柴油机的排气经排气管3的排气喷嘴31喷入壳体1的排气室12内，同时启动耙子5耙动粉体层41，将粉体扬起并随排气均匀地带到过滤元件14的过滤表面并被其捕集，在过滤元件14的过滤表面形成粉饼，此过程在短时间内完成后，耙子5停止摆动，而排气仍源源不断地进入排气室12中，排气中的微粒被过滤元件14表面的粉饼捕集，透过各粉饼和过滤元件14的净气汇集于净气室13，经净气管2送出，当壳体1内的压力达到设定值时，调小第一阀门32，打开第二阀门34，使排气从辅助排气管33排走，此时启动电磁振动器16，震动壳体1使过滤元件14表面上的粉饼连同捕集于其中的微粒一起脱落，落到粉体支撑板4上，并启动电热丝或电热扁丝加热，点燃粉体支撑板4上的微粒，同时经排气管3引入少量排气，为微粒燃烧提供所需的氧气，并带走微粒燃烧热，在微粒点燃后关闭电热丝或电热扁丝，同时间断性地启动耙子5耙动粉体层41，促进粉体层41内的微粒燃烧，当微粒基本燃尽后，重新调大第一阀门32，关闭第二阀门34，然后启动耙子5耙动粉体层41，使粉体再次被扬起并随排气均匀地带到过滤元件14的过滤表面并被其捕集，开始新一轮的过滤，如此循环往复。

实施例二：如图所示，其它结构同实施例一，不同之处在于排气室12和净气室13呈左右分布，过滤元件14为刚性的滤管，滤管的材料为金属纤维滤料或陶瓷纤维滤料或金属烧结滤料或微孔陶瓷滤料。

实施例三：如图所示，一种柴油机排气的净化装置，包括净气管2、密闭的壳体1和固定设置在壳体内的分隔板11，分隔板11的下方为排气室12，分隔板11的上方为净气室13，分隔板11上固定设置有多个过滤元件14，排气室12与柴油机的排气管3相连通，净气管2与净气室13相连通，排气管3上设置有粉体注入装置，粉体注入装置包括粉体斗7和给粉机8，给粉机8的入口与粉体斗7相连通，给粉机8的出口与排气管3相连通，壳体1的下端部设置有灰斗18，灰斗18上设置有粉体排除机构19，排气室12内固定设置有声波清灰器9，排气管3上设置有第一阀门32，排气管3上并联有辅助排气管33，辅助排气管33上设置有第二阀门34。

上述实施例三中，给粉机8可以为叶轮给料机或旋转给料阀或星形给料器或螺旋给料机，粉体排除机构19可以为叶轮排料机或旋转排料阀或星形排料器或螺旋排料机；

声波清灰器9可以用固定设置在壳体1上的电磁振动器16或固定设置在各过滤元件14净气出口上的脉冲文丘里喷嘴替代；注入给粉机8中的粉体可采用不可燃耐热粉体（如膨胀珍珠岩粉、高铝土粉或粉煤灰等），也可采用碱性粉体（如碳酸氢钠或天然碱等），当采用碱性粉体时，可吸收柴油机排气中的SO₂、NO₂等酸性物质，实现在捕集排气微粒的同时高效脱酸；过滤元件14为刚性的滤管或柔性的滤袋，滤管的材料为金属纤维滤料或陶瓷纤维滤料或金属烧结滤料或微孔陶瓷滤料，滤袋的材料为玻纤针刺毡或氟美斯针刺毡或陶瓷纤维滤料。

上述实施例三的净化装置的工作过程为：柴油机启动后，同时启动给粉机8将粉体斗7内的粉体加入到排气管3内，由柴油机排气均匀地带到壳体1内的过滤元件14的过滤表面并被捕集，在过滤元件14的过滤表面形成粉饼，此过程在短时间内完成后，关闭给粉机8，停止给粉，而排气仍源源不断地进入排气室12内，排气中的微粒被过滤元件14表面的粉饼捕集，透过各粉饼和过滤元件14的净气汇集于净气室13，经净气管2送出，当壳体1内的压力达到设定值时，关闭第一阀门32，打开第二阀门34，使排气从辅助排气管33排走，此时启动声波清灰器9开始清灰，过滤元件14表面上的粉饼在声波作用下连同捕集于其中的微粒一起从过滤元件14表面脱落，落到灰斗18内，由叶轮排料机19排出。清灰结束后，关闭声波清灰器9，打开第一阀门32，关闭第二阀门34，再通过给粉机8将粉体斗7内的粉体加入到排气管3内，开始新一轮过滤，如此循环往复。

上述实施三的净化装置在工作时，当壳体1内的压力达到设定值时，还可直接启动声波清灰器9开始清灰，而不需要关闭第一阀门32，在过滤和清灰时，给粉机8始终不停地将粉体斗7内的粉体加入到排气管3内，由排气均匀地带到壳体1内的过滤元件14的过滤表面并被捕集。

Claims (8)

1.一种柴油机排气的净化装置，包括净气管、密闭的壳体和固定设置在所述的壳体内的分隔板，所述的分隔板的下方或一侧为排气室，所述的分隔板的上方或另一侧为净气室，所述的分隔板上固定设置有多个过滤元件，所述的排气室与柴油机的排气管相连通，所述的净气管与所述的净气室相连通，所述的排气室内或所述的排气管上设置有粉体注入装置，所述的壳体上设置有清灰装置，其特征在于所述的粉体注入装置设置在所述的排气室内，所述的粉体注入装置包括粉体支撑板和耙子，所述的粉体支撑板位于所述的过滤元件的下方，所述的耙子位于所述的粉体支撑板的上方，所述的壳体上设置有耙子摆动驱动装置，所述的耙子摆动驱动装置包括驱动电机、连杆摆动机构、摆动轴和摆动臂，所述的驱动电机和连杆摆动机构安装在所述的壳体外，所述的摆动轴轴接在所述的壳体上且穿入所述的排气室内，所述的摆动臂位于所述的排气室内，所述的摆动臂的上端与所述的摆动轴固定连接，所述的摆动臂的下端与所述的耙子固定连接，所述的连杆摆动机构包括转动杆、连杆和摆动杆，所述的转动杆的一端通过减速器与所述的驱动电机的输出轴固定连接，所述的转动杆的另一端与所述的连杆的一端相铰接，所述的连杆的另一端与所述的摆动杆的一端相铰接，所述的摆动杆的另一端与所述的摆动轴固定连接，所述的粉体支撑板与所述的壳体之间设置有保温层，所述的粉体支撑板上铺设有粉体层，所述的粉体层的上方或下方设置有加热元件，所述的排气管伸入所述的排气室内的端部密封且该伸入部分的管壁上设置有多个排气喷嘴。

2.如权利要求1所述的一种柴油机排气的净化装置，其特征在于所述的加热元件为嵌设在所述的粉体支撑板内的电热丝或电热扁丝，或所述的加热元件为固定设置在所述的粉体层上方的微波加热器或红外加热器。

3.如权利要求1所述的一种柴油机排气的净化装置，其特征在于所述的粉体注入装置设置在所述的排气管上，所述的粉体注入装置包括粉体斗和给粉机，所述的给粉机的入口与所述的粉体斗相连通，所述的给粉机的出口与所述的排气管相连通，所述的壳体的下端部设置有灰斗，所述的灰斗上设置有粉体排除机构。

4.如权利要求3所述的一种柴油机排气的净化装置，其特征在于所述的给粉机为叶轮给料机或旋转给料阀或星形给料器或螺旋给料机，所述的粉体排除机构为叶轮排料机或旋转排料阀或星形排料器或螺旋排料机。

5.如权利要求1所述的一种柴油机排气的净化装置，其特征在于所述的清灰装置为固定设置在所述的排气室内的声波清灰器或固定设置在所述的壳体上的电磁振动器或固定设置在各过滤元件净气出口上的脉冲文丘里喷嘴。

6.如权利要求1所述的一种柴油机排气的净化装置，其特征在于所述的过滤元件为刚性的滤管或柔性的滤袋，所述的滤管的材料为金属纤维滤料或陶瓷纤维滤料或金属烧结滤料或微孔陶瓷滤料，所述的滤袋的材料为玻纤针刺毡或氟美斯针刺毡或陶瓷纤维滤料。

7.如权利要求1所述的一种柴油机排气的净化装置，其特征在于所使用的粉体为不可燃耐热粉体或碱性粉体。

8.如权利要求1所述的一种柴油机排气的净化装置，其特征在于所述的排气管上设置有第一阀门，所述的排气管上并联有辅助排气管，所述的辅助排气管上设置有第二阀门。

Images