柴油机尾气净化及热回收复合系统技术方案

本发明专利技术公开了一种柴油机尾气净化及热回收复合系统，包括沿尾气流动方向依次设置的催化氧化装置、脱硫装置、热能回收装置及脱硝装置；所述催化氧化装置包括壳体Ⅰ及设在壳体Ⅰ内的蜂窝状陶瓷载体，所述蜂窝状陶瓷载体包括具有平行并列排布的多个气道的蜂窝体和对应任意相邻两个气道之间错位式固定于每个气道内的挡板；蜂窝体内分隔于任意相邻两气道之间的部分设有堇青石过滤体；所述堇青石过滤体上设有催化剂涂层；本发明专利技术能够有效实现柴油机尾气的净化，同时能够将热能进行回收利用，节约热能损耗。

Diesel engine tail gas cleaning and heat recovery composite system

The invention discloses a composite system of heat recovery and purification of diesel engine exhaust, including catalytic oxidation device, arranged respectively along the flow direction of the exhaust gas desulphurization device, heat recovery device and denitration device; the catalytic oxidation device comprises a casing 1 and honeycomb ceramic carrier in the shell of the honeycomb ceramic carrier in, including the baffle is fixed on each airway misplacement between having a plurality of parallel arrangement of the airway honeycomb and the corresponding arbitrary two adjacent airway; honeycomb body is divided between any two adjacent airway part is provided with a cordierite stone filter; a catalyst coating the cordierite filter; the invention can effectively realize purification diesel engine exhaust, and recycles heat energy, saving energy loss.

【技术实现步骤摘要】
柴油机尾气净化及热回收复合系统
本专利技术涉及尾气净化领域，特别涉及一种柴油机尾气净化及热回收复合系统。
技术介绍
柴油机以其动力大、热效率高等优点，而被广泛应用于交通运输、工程及农林机械等领域。但是柴油机由于其排放污染物较多，一般柴油机废气有害物排放水平在以下范围：CO浓度50-5000ppm；NOx浓度：直喷式100-3000ppm，分隔式100-1500ppm；HC浓度10-1500ppm，烟度0.2-2.0波许单位，颗粒物浓度0.01-0.8g/m3，SO2浓度0-200ppm，醛类浓度10-200ppm，苯芘0.5-30微克/m3。二氧化碳、氮氧化物和烟尘等有害物质，如果直接排放，这些污染物极大地污染了我们的生活的环境，对我们人类的健康构成了极大地威胁，出于此，极大地制约着柴油机的进一步发展。此外，工业用大功率柴油机、柴油发电机及动力设备等排出的烟气蕴含大量的热量，其值约占燃油总热量的18％左右，排出的烟气温度可高达700摄氏度以上，这部分能量的浪费使得柴油机整体的经济性有所降低，如果对这部分能量进行回收利用，将极大地提高柴油机的经济性，同时也可以产生巨大的经济价值。另外排除烟气中含有的二氧化碳、氮氧化物和烟尘等有害物质(如：碳烟颗粒物、烃类、CO和NOx等)，如果直接排放，将会对个人和环境产生巨大危害。同时也制约着柴油机的进一步发展及应用。柴油机废气排放近年来一直是人们关注的焦点之一，也是环境工程学和内燃机学中的非常具有挑战性的课题，对柴油机的发展以及柴油机的进一步推广普及应用具有重大意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种柴油机尾气净化及热回收复合系统，能够有效实现柴油机尾气的净化，同时能够将热能进行回收利用，节约热能损耗。本专利技术的柴油机尾气净化及热回收复合系统，包括沿尾气流动方向依次设置的催化氧化装置、脱硫装置、热能回收装置及脱硝装置；所述催化氧化装置包括壳体Ⅰ及设在壳体Ⅰ内的蜂窝状陶瓷载体，所述蜂窝状陶瓷载体包括具有平行并列排布的多个气道的蜂窝体和对应任意相邻两个气道之间错位式固定于每个气道内的挡板；蜂窝体内分隔于任意相邻两气道之间的部分设有堇青石过滤体；所述堇青石过滤体上设有催化剂涂层。进一步，所述催化剂涂层包括γ-Al2O3、稀土-过渡金属复合氧化物和贵金属活性组分；所述贵金属活性组分包括Pt、Rh及Pd；所述催化剂涂层包括附着在所述堇青石过滤体上的γ-Al2O3涂层，附着在γ-Al2O3涂层表面上的Pt涂层，附着在Pt涂层上的Pd、Rh、γ-Al2O3及稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层，附着在Pd、Rh、γ-Al2O3及稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层上的Rh、γ-Al2O3、稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层。进一步，所述贵金属活性组分的成分及含量为Pt15-25重量份，Rh4-6重量份及Pd15-20重量份；所述稀土-过渡金属复合氧化物包括30-70重量份的ZrO2，30-80重量份的CeO2，15-25重量份的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种；所述Pd、Rh、γ-Al2O3及稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层中的稀土-过渡金属复合氧化物包括50-60重量份的ZrO2，25-35重量份的CeO2，15-25重量份的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种；所述Rh、γ-Al2O3、稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层中的稀土-过渡金属复合氧化物包括25-75重量份的ZrO2，25～35重量份的CeO2，20-30重量份的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种。进一步，所述壳体Ⅰ设有位于下端的进气口Ⅰ及位于上端的排气口Ⅰ，所述蜂窝状陶瓷载体设在进气口Ⅰ与排气口Ⅰ之间；所述脱硫装置包括壳体Ⅱ及设在壳体Ⅱ中的固体状的钠碱吸收剂层；所述壳体Ⅱ设有位于上端的进气口Ⅱ及位于下端的排气口Ⅱ，所述进气口Ⅱ与排气口Ⅰ通过通气管Ⅰ相连通，所述钠碱吸收剂层设在进气口Ⅱ与排气口Ⅱ之间。进一步，所述壳体Ⅱ内从上往下设有多层钠碱吸收剂层，每一钠碱吸收剂层均由位于该钠碱吸收剂层上方的上金属网及位于该钠碱吸收剂层下方的下金属网夹持固定，且对应同一钠碱吸收剂层的上金属网的网孔与下金属网的网孔错位分布；任一钠碱吸收剂层的下金属网与相邻钠碱吸收剂层的上金属网紧密接触。进一步，所述钠碱吸收剂层中的吸收剂包括以下重量份的原料组分：石灰石35-42份、碳酸钠15-18份、乙醇胺化合物6-10份、碱性硫酸铝4-8份、氧化钙0.5-2.5份、氧化镁6-8份。进一步，所述热能回收装置包括第一换热器，所述第一换热器包括管壳及换热管，管壳内部设有换热腔，换热管呈蛇形且两端分别设有进水口和出水口；所述换热管贯穿在换热腔中，且穿过所述管壳的顶端面，使换热管的两端分别与管壳的外部相通；所述管壳设有位于左端的进气口Ⅲ及位于右端的排气口Ⅲ，所述进气口Ⅲ与排气口Ⅱ通过通气管Ⅱ相连通。进一步，所述热能回收装置还包括第二换热器；所述第二换热器包括隔板以及隔板分割成的互不相通的上腔和下腔，所述上腔和下腔平行设置；所述隔板上固定装有热管，所述热管为内部充有工质两端密封的石墨管，其两端分别处在上腔和下腔中，所述热管外壁上安装有翅片；所述上腔的左右两端分别设有进液口和出液口，所述下腔的左右两端分别设有进气口Ⅳ和排气口Ⅳ，所述进气口Ⅳ与排气口Ⅲ相连通。进一步，所述脱硝装置为设有反应腔的尿素溶液反应池，所述反应腔与排气口Ⅳ通过通气管Ⅲ相连通；所述通气管Ⅲ伸入反应腔下端，使得尾气与反应腔中的尿素溶液反应。进一步，所述进水口设有用于控制水流量的第一控制阀，所述进液口设有用于控制冷流体流量的第二控制阀，所述排气口Ⅳ中设有用于实时探测废气温度的温度传感器；所述温度传感器的信号输出端与自动控制系统的控制器的信号输入端相连，所述第一控制阀的信号输入端、第二控制阀的信号输入端分别与控制器的第一信号输出端、第二信号输出端相连。本专利技术的有益效果：本专利技术的柴油机尾气净化及热回收复合系统，共有四级结构，催化氧化装置用于去除碳颗粒和碳氢化合物，脱硫装置用于除去二氧化硫，热能回收装置将热能进行回收，脱硝装置用于去除氮氧化合物，从而能够有效实现柴油机尾气的净化，同时能够将热能进行回收利用，节约热能损耗。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1中A-A剖视图；图3为图2中B-B剖视图；图4为图1中C处放大图；图5为本专利技术的自动控制系统给的原理框图。具体实施方式如图1至图4所示：本实施例的柴油机尾气净化及热回收复合系统，包括沿尾气流动方向依次设置的催化氧化装置、脱硫装置、热能回收装置及脱硝装置；所述催化氧化装置包括壳体Ⅰ11及设在壳体Ⅰ11内的蜂窝状陶瓷载体12，所述蜂窝状陶瓷载体12包括具有平行并列排布的多个气道13的蜂窝体12a和对应任意相邻两个气道13之间错位式固定于每个气道13内的挡板14；蜂窝体12a内分隔于任意相邻两气道13之间的部分设有堇青石过滤体15；所述堇青石过滤体15上设有催化剂涂层；壳体Ⅰ11可呈圆柱形；蜂窝状陶瓷载体12具有三维立体过滤结构，其过滤面积相对平面过滤材料可成几何倍数的增长，过滤效率高；挡板14位于气道13的一端，“错位式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油机尾气净化及热回收复合系统，其特征在于：包括沿尾气流动方向依次设置的催化氧化装置、脱硫装置、热能回收装置及脱硝装置；所述催化氧化装置包括壳体Ⅰ及设在壳体Ⅰ内的蜂窝状陶瓷载体，所述蜂窝状陶瓷载体包括具有平行并列排布的多个气道的蜂窝体和对应任意相邻两个气道之间错位式固定于每个气道内的挡板；蜂窝体内分隔于任意相邻两气道之间的部分设有堇青石过滤体；所述堇青石过滤体上设有催化剂涂层。

【技术特征摘要】
1.一种柴油机尾气净化及热回收复合系统，其特征在于：包括沿尾气流动方向依次设置的催化氧化装置、脱硫装置、热能回收装置及脱硝装置；所述催化氧化装置包括壳体Ⅰ及设在壳体Ⅰ内的蜂窝状陶瓷载体，所述蜂窝状陶瓷载体包括具有平行并列排布的多个气道的蜂窝体和对应任意相邻两个气道之间错位式固定于每个气道内的挡板；蜂窝体内分隔于任意相邻两气道之间的部分设有堇青石过滤体；所述堇青石过滤体上设有催化剂涂层。2.根据权利要求1所述的柴油机尾气净化及热回收复合系统，其特征在于：所述催化剂涂层包括γ-Al2O3、稀土-过渡金属复合氧化物和贵金属活性组分；所述贵金属活性组分包括Pt、Rh及Pd；所述催化剂涂层包括附着在所述堇青石过滤体上的γ-Al2O3涂层，附着在γ-Al2O3涂层表面上的Pt涂层，附着在Pt涂层上的Pd、Rh、γ-Al2O3及稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层，附着在Pd、Rh、γ-Al2O3及稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层上的Rh、γ-Al2O3、稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层。3.根据权利要求2所述的柴油机尾气净化及热回收复合系统，其特征在于：所述贵金属活性组分的成分及含量为Pt15-25重量份，Rh4-6重量份及Pd15-20重量份；所述稀土-过渡金属复合氧化物包括30-70重量份的ZrO2，30-80重量份的CeO2，15-25重量份的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种；所述Pd、Rh、γ-Al2O3及稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层中的稀土-过渡金属复合氧化物包括50-60重量份的ZrO2，25-35重量份的CeO2，15-25重量份的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种；所述Rh、γ-Al2O3、稀土-过渡金属复合氧化物混合涂层中的稀土-过渡金属复合氧化物包括25-75重量份的ZrO2，25～35重量份的CeO2，20-30重量份的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的柴油机尾气净化及热回收复合系统，其特征在于：所述壳体Ⅰ设有位于下端的进气口Ⅰ及位于上端的排气口Ⅰ，所述蜂窝状陶瓷载体设在进气口Ⅰ与排气口Ⅰ之间；所述脱硫装置包括壳体Ⅱ及设在壳体Ⅱ中的固体状的钠碱吸收剂层；所述壳体Ⅱ设有位于上端的进气口Ⅱ及位于下端的排气口Ⅱ，所述进气口Ⅱ与排气口Ⅰ通过通气管Ⅰ相连通，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡启国，马海成，高峰，赵大跃，王亚飞，王承萍，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50