一种柴油机尾气净化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种柴油机尾气净化装置及方法，其包括NTP反应器、NTP反应器箱体和DPF装置；所述NTP反应器设置在所述NTP反应器箱体内，所述NTP反应器与所述NTP反应器箱体之间具有空隙，形成放电空腔；所述NTP反应器箱体前后两端分别通过连接法兰与排气管连接，且所述NTP反应器箱体与排气歧管之间具有距离；与所述NTP反应器箱体前端连接的所述排气管为NTP反应器箱体进气端；所述NTP反应器箱体后端经所述DPF装置与所述排气管连接，该排气管为出气端。本发明专利技术适用于柴油机尾气处理领域，能实现NOX与PM的协同处理。

A diesel exhaust purification device and method

The invention relates to a diesel engine tail gas purification device and method, which includes a NTP reactor, a NTP reactor box and a DPF device; the NTP reactor is arranged in the NTP reactor box, the NTP reactor has a gap between the NTP reactor box, and forms a discharge cavity; the NTP reactor box is at both ends and ends. The NTP reactor cabinet has a distance between the exhaust manifold through the connecting flange and the exhaust manifold, and the exhaust pipe connected with the front end of the NTP reactor cabinet is the intake end of the NTP reactor box; the rear end of the NTP reactor cabinet is connected to the exhaust pipe by the DPF device, and the exhaust pipe is an outgassing end. . The invention is applicable to the field of diesel engine tail gas treatment, and can realize the coordinated processing of NOX and PM.

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机尾气净化装置及方法
本专利技术涉及一种柴油机尾气处理领域，特别是关于一种基于介质阻挡放电低温等离子体(Non-thermalPlasma,NTP)技术与柴油机微粒捕集(DieselParticulateFilter,DPF)技术协同作用，处理柴油机运行过程中产生的碳氢化合物(Hydrocarbon，HC)、氮氧化物(NitrogenOxide,NOX)及颗粒物(ParticulateMatter,PM)排放的柴油机尾气净化装置及方法。
技术介绍
柴油机因其良好的经济性、动力性和可靠性，在农业生产领域得到广泛应用。随着人们环保意识增强，开始关注非道路柴油机(农业机械的主要动力来源)的排放问题。美国自2008年开始实施针对非道路柴油机的排放法规(EnvironmentalProtectionAgencyTier4EmissionStandards)；2014年欧洲开始执行针对非道路柴油机实施欧四排放标准；中国于2015年起开始实施“非道路移动机械柴油机排气污染排放限值”的第三阶段。柴油机有害成分主要有常规气体排放，如NOX、HC等；非常规排放，如醛、酮、酯类、苯类等几十种化合物及PM排放。NOX排放是柴油机尾气排放有害成分中最多的，约占有害排放的50％；其次是PM，CO及HC。CO是燃油不完全燃烧的产物。HC生成比较复杂，可能来自燃油不完全燃烧、换气和扫气过程燃烧室壁面的淬熄效应，也有可能是燃烧室缝隙效应以及曲轴箱排放和燃油系统的蒸发。NOX排放中NO占90％，NO2占10％。NOX来源有：大气中的氮转化或者燃料中的氮转化(柴油中氮的含量很低，一般不到0.2％)。一氧化氮(NitricOxide,NO)主要有火焰中“瞬发”形成和焰后区形成两种，“瞬发”形成的NO量很少，主要是焰后区形成。燃烧温度、氧气浓度及滞留时间是影响NO生成的主要因素。柴油机尾气排放中的PM主要是柴油及润滑油中的碳氢化合物不完全燃烧的产物。NOX生成条件为高温、富氧，而PM的生成条件是高温缺氧下的不完全燃烧，两者之间存在此消彼长的矛盾，因此同时降低NOX、PM排放成为柴油机排放控制的难点。降低柴油机尾气排放减可以采取三方面措施：燃料处理技术、机内净化技术及尾气后处理装置。随着排放控制法规日趋严格，单纯依靠机内净化技术难以满足对CO、NOX、HC和PM等污染物的排放要求，必须采用尾气后处理装置，对CO、NOX、HC和PM等污染物进行处理。目前柴油机尾气排放的后处理装置主要包括：针对NOX排放的吸附催化还原技术、选择性催化还原技术、选择性非催化还原技术；针对PM排放的DPF，DPF的使用使柴油机排气背压增加，造成NO、NOX及NO2排放升高；柴油机催化氧化装置等，但是后处理技术难以实现NOX与PM的同时处理。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种介质阻挡放电NTP及DPF协同作用柴油机尾气净化装置及方法，其能实现NOX与PM的协同处理。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种柴油机尾气净化装置，其特征在于：该装置包括NTP反应器、NTP反应器箱体和DPF装置；所述NTP反应器设置在所述NTP反应器箱体内，所述NTP反应器与所述NTP反应器箱体之间具有空隙，形成放电空腔；所述NTP反应器箱体前后两端分别通过连接法兰与排气管连接，且所述NTP反应器箱体与排气歧管之间具有距离；与所述NTP反应器箱体前端连接的所述排气管为NTP反应器箱体进气端；所述NTP反应器箱体后端经所述DPF装置与所述排气管连接，该排气管为出气端。进一步，所述DPF装置与所述NTP反应器箱体后端和排气管之间均采用所述连接法兰进行连接。进一步，所述NTP反应器为平板式介质阻挡反应器，其包括不锈钢固定板、玻纤固定板、高压电极、低压电极和放电间隙；所述不锈钢固定板两端分别设置有所述玻纤固定板，位于两所述玻纤固定板之间设置有若干所述高压电极和低压电极，所述高压电极和低压电极不与所述不锈钢固定板接触；且所述高压电极与所述低压电极交替间隔设置，位于所述高压电极与所述低压电极之间具有放电间隙。进一步，每个所述高压电极和低压电极上都套设有阻挡介质，构成介质阻挡层。进一步，所述阻挡介质为石英玻璃管。进一步，在所述不锈钢固定板一端引出高压电源线和低压电源线，所述高压电源线和低压电源线与NTP电源模块连接；所述NTP电源模块上设置有接地电极。进一步，所述NTP电源模块能将电源电压转化为9kV～20kV供给所述NTP反应器中的电极。进一步，所述DPF装置内设置有DPF捕集材料，该DPF捕集材料同时能作为催化剂载体。进一步，所述DPF捕集材料为泡沫陶瓷。一种如上述装置的柴油机尾气净化方法，其特征在于包括以下步骤：1)柴油机启动，产生尾气排放，供电装置工作为NTP电源模块供电，由NTP电源模块将电压升高，为NTP反应器提供9kV～20kV高压；2)高压电极和低压电极放电，在NTP反应器的介质阻挡层之间产生NTP，产生的NTP充满NTP反应器箱体中的放电空腔；3)柴油机尾气进入NTP反应器箱体的放电空腔中，通过离子化的过程，把尾气中的固态和气态成分有效分开，并使其中粒径较大的颗粒物沉降在NTP反应器箱体中，在NTP中的活性成分作用下被氧化；4)尾气中的污染物与NTP中的活性成分发生反应，使部分污染物分子在极短时间内发生分解，转化为水和二氧化碳无害物质，污染物中的NO被氧化为NO2，NO2可用于氧化DPF装置捕集到的PM；5)经上述步骤净化后的柴油机尾气进入DPF装置中，尾气中的颗粒物被DPF捕集材料捕集，停留在DPF装置中；NTP中的活性成分、尾气中NO2、NO被氧化后生成的NO2及尾气中的烃类化合物与捕集到的PM反应，使PM氧化分解，DPF得以再生；6)经处理后的尾气由排气管的出气端排出。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术的NTP反应器采用平板式介质阻挡反应器放电产生NTP，利用NTP中的高能电子、离子、自由基和激发态分子等活性成分与柴油机尾气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。2、本专利技术采用平板式介质阻挡放电反应器，放电电压在9kV～20kV左右，可以使NTP反应器箱体内迅速充满NTP，使得本专利技术能够在柴油机点火的一瞬间就进入工作状态，极大提高了净化作用。3、本专利技术中高压电极和低压电极依次按“正-负-正-负”的形式间隔等间距排列并固定在玻纤固定板上，在每个高压电极和低压电极上都套接有石英玻璃管，构成介质阻挡层，NTP反应器的电极不接触废气，可对电极产生有效保护，无需后续耗材。高压施加在该电极上，能够短时间内产生大规模的低温等离子体。此结构设计风阻小，参数一致性好，可以多个模块并联工作，用来处理大流量的废气。4、本专利技术利用NTP将柴油机尾气中的NO氧化为NO2，NO2可氧化柴油机尾气中的PM、HC等。试验证明经过NTP处理后柴油机尾气排放中HC可降低65％；NO最高可降低91％，NOX最高降低65％，NO2排放最高增加58％；PM最高降低67％。5、柴油机尾气中的HC、NO2及NTP可以将DPF捕集材料捕集到的PM氧化，同时NTP中的活性成分可以降低PM的氧化温度。通过NTP与DPF协同作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油机尾气净化装置，其特征在于：该装置包括NTP反应器、NTP反应器箱体和DPF装置；所述NTP反应器设置在所述NTP反应器箱体内，所述NTP反应器与所述NTP反应器箱体之间具有空隙，形成放电空腔；所述NTP反应器箱体前后两端分别通过连接法兰与排气管连接，且所述NTP反应器箱体与排气歧管之间具有距离；与所述NTP反应器箱体前端连接的所述排气管为NTP反应器箱体进气端；所述NTP反应器箱体后端经所述DPF装置与所述排气管连接，该排气管为出气端。

【技术特征摘要】
1.一种柴油机尾气净化装置，其特征在于：该装置包括NTP反应器、NTP反应器箱体和DPF装置；所述NTP反应器设置在所述NTP反应器箱体内，所述NTP反应器与所述NTP反应器箱体之间具有空隙，形成放电空腔；所述NTP反应器箱体前后两端分别通过连接法兰与排气管连接，且所述NTP反应器箱体与排气歧管之间具有距离；与所述NTP反应器箱体前端连接的所述排气管为NTP反应器箱体进气端；所述NTP反应器箱体后端经所述DPF装置与所述排气管连接，该排气管为出气端。2.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述DPF装置与所述NTP反应器箱体后端和排气管之间均采用所述连接法兰进行连接。3.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述NTP反应器为平板式介质阻挡反应器，其包括不锈钢固定板、玻纤固定板、高压电极、低压电极和放电间隙；所述不锈钢固定板两端分别设置有所述玻纤固定板，位于两所述玻纤固定板之间设置有若干所述高压电极和低压电极，所述高压电极和低压电极不与所述不锈钢固定板接触；且所述高压电极与所述低压电极交替间隔设置，位于所述高压电极与所述低压电极之间具有放电间隙。4.如权利要求3所述装置，其特征在于：每个所述高压电极和低压电极上都套设有阻挡介质，构成介质阻挡层。5.如权利要求4所述装置，其特征在于：所述阻挡介质为石英玻璃管。6.如权利要求3所述装置，其特征在于：在所述不锈钢固定板一端引出高压电源线和低压电源线，所述高压电源线和低压电源线与NTP电源模块连接；所述NTP电源模块上设置有接地...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇光，张宗喜，董仁杰，郑海洲，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11