CN104047686A - 一种金属型柴油车尾气催化净化器 - Google Patents

一种金属型柴油车尾气催化净化器 Download PDF

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王秋艳
乔锋华
王磊
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Abstract

本发明公开了一种金属型柴油车尾气催化净化器，包括壳体和内置于壳体中的载体，所述载体包括位于壳体前部的前级载体和位于壳体后部的后级载体，所述前级载体上涂覆有柴油氧化型催化剂涂层，所述后级载体上涂覆有颗粒氧化型催化净化剂涂层。前级载体上涂覆有柴油氧化型催化剂涂层以处理柴油机尾气中的CO和HC，后级载体上涂覆有颗粒氧化型催化净化剂涂层以处理柴油机尾气中的PM，将前级载体和后级载体置于一个筒体中，结构简单，加工工艺简单，节约成本。

Description

一种金属型柴油车尾气催化净化器
技术领域
本发明涉及一种金属型柴油车尾气催化净化器。
背景技术
近年来，柴油发动机因具有良好的动力性和燃油经济性逐渐受到了广泛的重视。重型货车、城市大巴、工业机械等几乎都以柴油机为动力源。自中国加入WTO以来，在全球汽车保有量增长过程中，汽油车增长幅度仅为22％，而柴油车增长幅度则高达58％，全球车用动力“柴油化”趋势日见端倪。柴油发动机虽然具有明显的动力优势，但是其尾气排放污染同样不可忽视。
柴油发动机的尾气污染物主要有CO、HC、NOx和PM。其中CO为有毒气体。HC和NOx是形成光化学烟雾的主要成分，同时也能形成酸雨。PM即颗粒物，主要由炭烟，可溶性有机物和少量的硫酸盐等构成。PM尤其是微米级的PM，几乎全部可以被吸入人体内，对人体健康和大气环境质量影响很大。柴油发动机的燃烧特性决定了其为富氧气氛，因此CO和HC的排放量相对较小。但柴油机较高的颗粒物PM和NOx排放，对人类的生存环境造成了极大的压力。
为改善大气环境，保障人类的健康，世界各国都对汽车尾气排放做出了严格的规定。2012年1月10日，国家环境保护部发布消息，公布了实施国家第四阶段车用压燃式发动机与汽车污染物排放标准的时间表。《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段》GB17691-2005第四阶段排放限值下称“国四标准”将分步实施。自2013年7月1日起，所有生产、进口、销售和注册登记的车用压燃式发动机与汽车都必须符合国四标准的要求。这表明，自2013年7月1日起，所有新生产的柴油发动机其尾气排放必须满足国四排放标准。同样，必须对原有仅满足国二或者国三排放标准的在用车进行升级改造，使其符合国四排放法规的要求，否则机动车尾气排放污染的控制效果将大打折扣。
日益严峻的环境形势及日趋严格的柴油车尾气排放法规呼唤更有效率，更有针对性的柴油车尾气处理方法。在当前传统石油资源仍不可被完全取代，中国机动车保有量庞大的社会背景下，催化转化技术是目前处理汽车尾气污染最为有效的方式。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种金属型柴油车尾气催化净化器，可处理柴油机尾气中的CO、HC和PM，显著提高催化净化器的活性以及效率，减少催化净化器中颗粒物的堆积，净化效率高，净化效果明显。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种金属型柴油车尾气催化净化器，包括壳体和内置于壳体中的载体，所述载体包括位于壳体前部的前级载体和位于壳体后部的后级载体，所述前级载体上涂覆有柴油氧化型催化剂涂层，所述后级载体上涂覆有颗粒氧化型催化净化剂涂层。前级载体上涂覆有柴油氧化型催化剂涂层以处理柴油机尾气中的CO和HC，后级载体上涂覆有颗粒氧化型催化净化剂涂层以处理柴油机尾气中的PM，将前级载体和后级载体置于一个筒体中，结构简单，加工工艺简单，节约成本。
改进的，所述后级载体为两波纹板一叠合、卷绕形成的螺旋结构，所述后级载体展开平铺时两波纹板一上的波纹交叉设置且两波纹板一上的波纹与波纹板一宽度方向之间的夹角均为30～60°。两波纹板一的波纹交叉布置增大了尾气与载体的接触面积，波纹板一上的波纹与波纹板一宽度方向之间的夹角为30～60°延长了尾气与后级载体的接触时间，使催化反应发生的更加充分，显著提高了催化净化器的活性及效率，有效净化尾气中的颗粒物PM，减少后级载体上颗粒物PM的堆积，净化效率高，净化效果明显。
改进的，所述前级载体为一波纹板二和一平板叠合、卷绕形成的螺旋结构，所述前级载体展开平铺时波纹板二上的波纹与波纹板二宽度方向之间的夹角为30～60°。波纹板二上的波纹与波纹板二宽度方向之间的夹角为30～60°延长了尾气与前级载体的接触时间，使催化反应发生的更加充分，显著提高了催化净化器的活性及效率，有效净化尾气中的CO和HC。
改进的，所述波纹板一和波纹板二上的波纹间距均为2～8mm，所述波纹板一和波纹板二上的波纹高度均为1～2mm。波纹板卷绕后具有合理的气流孔道，保证尾气与载体充分接触，使催化反应发生的更加充分。
改进的，所述前级载体和后级载体之间留有10～30mm的间距。合理的距离使得筒体的长度不会过长而占用过多的空间，同时便于经前级载体净化后的尾气能均匀流入后级载体中，进而使得后级载体上催化反应更加充分。
改进的，所述壳体包括沿着排气方向依次布置的进气管、连接于进气管出气端的进气端盖、连接于进气端盖出气端的筒体、连接于筒体出气端的出气端盖和连接于出气端盖出气端的出气管，所述进气管的进气端和出气管的出气端均设有法兰。
改进的，所述载体内置于筒体中，所述筒体的前端超出前级载体的前端设置，所述筒体后端超出后级载体的后端设置。便于气流均匀分布及筒体与进气端盖、出气端盖的连接。
改进的，所述筒体前端到前级载体前端的距离为5～15mm，所述筒体后端到后级载体后端的距离为5～15mm。合理的距离使得筒体的长度不会过长而占用过多的空间，同时保证气流均匀分布。
改进的，所述进气端盖和出气端盖均为锥台状，所述进气端盖和出气端盖的锥度均为60°。有利于尾气在净化器内合理分布，使尾气净化效果更加均匀。
改进的，所述载体与筒体通过十字销钉固定焊接或真空钎焊。连接方便且牢固。
有益效果：
采用上述技术方案后，该发明一种金属型柴油车尾气催化净化器，将前级载体和后级载体置于一个筒体中，结构简单，加工工艺简单，并可同时处理柴油机尾气中的CO、HC和PM，又两波纹板一的波纹交叉布置增大了尾气与载体的接触面积，延长了尾气与后级载体的接触时间，使催化反应发生的更加充分，显著提高了催化净化器的活性及效率，减少催化净化器中颗粒物的堆积，净化效率高，净化效果明显。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1为本发明一种金属型柴油车尾气催化净化器的结构示意图；
图2为后级载体卷绕状态的结构示意图；
图3为后级载体展开平铺状态的结构示意图；
图4为前级载体卷绕状态的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种金属型柴油车尾气催化净化器，包括壳体1和内置于壳体中的载体2，所述壳体包括沿着排气方向依次布置的进气管11、连接于进气管出气端的进气端盖12、连接于进气端盖出气端的筒体13、连接于筒体出气端的出气端盖14和连接于出气端盖出气端的出气管15，所述进气端盖和出气端盖均为锥台状，所述进气端盖和出气端盖的锥度均为60°，所述进气管的进气端和出气管的出气端均设有法兰3，所述载体通过十字销钉固定焊接或真空钎焊连接于筒体中，所述载体包括位于筒体前部的前级载体21和位于壳体后部的后级载体22，所述前级载体上涂覆有柴油氧化型催化剂涂层，所述后级载体上涂覆有颗粒氧化型催化净化剂涂层，所述筒体的前端超出前级载体的前端设置且所述筒体前端到前级载体前端的距离为5～15mm，所述筒体后端超出后级载体的后端设置且所述筒体后端到后级载体后端的距离为5～15mm，所述前级载体和后级载体之间留有10～30mm的间距。
如图2和图3所示，所述后级载体为两波纹板一221叠合、卷绕形成的螺旋结构，所述后级载体展开平铺时两波纹板一上的波纹交叉设置且两波纹板一上的波纹与波纹板一宽度方向之间的夹角均为30～60°，所述波纹板一由金属丝网压波成型，所述波纹板一的波纹间距均为2～8mm，所述波纹板一的波纹高度均为1～2mm，所述金属丝网的目数为80～120目，所述金属丝网的丝径为0.05～0.15mm。
如图4所示，所述前级载体为一波纹板二211和一平板212叠合、卷绕形成的螺旋结构，所述前级载体展开平铺时波纹板二上的波纹与波纹板二宽度方向之间的夹角为30～60°，所述波纹板二由不锈钢平板压波成型，所述波纹板二的波纹间距为2～8mm，所述波纹板二的波纹高度为1～2mm，所述平板为不锈钢平板，所述不锈钢平板的厚度为0.02～0.06mm。
本实施例中，所述后级载体展开平铺时波纹板二上的波纹与波纹板二宽度方向之间的夹角为45°，所述波纹板二上波纹间距为4mm，所述波纹板二的波纹高度为1.5mm，所述金属丝网的目数为80目，所述金属丝网的丝径0.1mm，所述金属丝网的宽度100mm；所述前级载体展开平铺时波纹板一上的波纹与波纹板一宽度方向之间的夹角为45°，所述波纹板一上波纹间距为3mm，所述波纹板一的波纹高度为1.5mm，所述不锈钢平板的厚度为0.04mm，所述前级载体具有240目。
将上述前提条件下制得的一种金属型柴油车尾气催化净化器安装在7.8L排量的柴油发动机工程车上，净化效果如表一所示：
污染物 净化前 净化后 净化效率
CO(g/Km) 4.36 0.51 88.30％
HC(g/Km) 0.73 0.10 86.30％
PM2.5(mg/m3) 16127 3760 76.69％
NOx(g/Km) 0.36 0.34 ——
表一：一种金属型柴油车尾气催化净化器净化效果数据
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (10)

1.一种金属型柴油车尾气催化净化器，包括壳体(1)和内置于壳体中的载体(2)，其特征在于：所述载体包括位于壳体前部的前级载体(21)和位于壳体后部的后级载体(22)，所述前级载体上涂覆有柴油氧化型催化剂涂层，所述后级载体上涂覆有颗粒氧化型催化净化剂涂层。
2.根据权利要求1所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述后级载体为两波纹板一(221)叠合、卷绕形成的螺旋结构，所述后级载体展开平铺时两波纹板一上的波纹交叉设置且两波纹板一上的波纹与波纹板一宽度方向之间的夹角均为30～60°。
3.根据权利要求2所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述前级载体为一波纹板二(211)和一平板(212)叠合、卷绕形成的螺旋结构，所述前级载体展开平铺时波纹板二上的波纹与波纹板二宽度方向之间的夹角为30～60°。
4.根据权利要求3所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述波纹板一和波纹板二上的波纹间距均为2～8mm，所述波纹板一和波纹板二上的波纹高度均为1～2mm。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述前级载体和后级载体之间留有10～30mm的间距。
6.根据权利要求1至4任一所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述壳体包括沿着排气方向依次布置的进气管(11)、连接于进气管出气端的进气端盖(12)、连接于进气端盖出气端的筒体(13)、连接于筒体出气端的出气端盖(14)和连接于出气端盖出气端的出气管(15)，所述进气管的进气端和出气管的出气端均设有法兰(3)。
7.根据权利要求6所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述载体内置于筒体中，所述筒体的前端超出前级载体的前端设置，所述筒体后端超出后级载体的后端设置。
8.根据权利要求7所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述筒体前端到前级载体前端的距离为5～15mm，所述筒体后端到后级载体后端的距离为5～15mm。
9.根据权利要求6所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述进气端盖和出气端盖均为锥台状，所述进气端盖和出气端盖的锥度均为60°。
10.根据权利要求6所述的一种金属型柴油车尾气催化净化器，其特征在于：所述载体与筒体通过十字销钉固定焊接或真空钎焊。
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