一种柴油机尾气处理装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于内燃机尾气处理技术领域，具体涉及一种柴油机尾气处理装置和方法,包括DOC和DPF复合装置，本发明专利技术的装置中的DOC系统与DPF系统相互结合，尾气通过DOC时，DOC内的催化剂使得尾气中的HC化合物和CO等在较低的温度下与尾气中的氧气进行化学反应。反应过后再由DPF装置捕集过滤体中的颗粒物进行二次净化。本发明专利技术实例还加入了微波加热再生处理技术。本发明专利技术实施例提供的尾气处理装置，解决了现有技术中尾气处理效率过低，成本高的问题，且解决了DPF装置定期拆卸清理的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机尾气处理装置和方法
本专利技术属于内燃机尾气处理
，具体涉及一种柴油机尾气处理装置和方法。
技术介绍
据国际海事组织(IMO)估算，一艘十来万吨的大型货船，每天消耗的柴油以百吨计，固体颗粒物排放总量相当于全世界汽车排放的一半。目前降低柴油机排放的主要措施有机前处理、机内净化和机后尾气处理。柴油机机前处理和机内净化已经达到很高水平，要想通过这两个途径进一步降低柴油机的排放具有一定限度。而机后尾气处理技术仍具有很大研究空间，并且国际研究发现颗粒物捕集器DPF是解决柴油机颗粒排放最有效的后处理技术。有研究表明：常规和未经优化的柴油机尾气净化装置，超过80％的气流经过少于50％的净化器载体截面积。当前国内外的DPF系统多采用连续再生技术，即在DPF系统滤芯中涂有铂钯催化剂等，利用催化剂降低微粒的氧化活化能,使微粒能在相对较低的温度下燃烧，从而实现DPF系统中尾气微粒的再生。由于我国现阶段的燃油品质不能满足该系统的要求，尾气微粒在DPF系统再生不充分，尾气微粒易在滤芯中堆积，造成滤芯的堵塞。故采用连续再生技术的传统DPF系统使用一段时间后要将DPF系统中的滤芯拆除下来，清除滤芯中堆积的尾气微粒才能再投入使用，不能持续运行。因此，传统DPF系统并不适合在国内船舶柴油机上使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种柴油机尾气处理装置和方法，以解决现有技术中柴油机尾气微粒在DPF系统再生不充分，尾气微粒易在滤芯中堆积，造成滤芯堵塞的问题。本专利技术的第一方面提供一种柴油机尾气处理装置，所述装置包括DOC和DPF装置，所述DOC装置与尾气管道连接，所述尾气依次通过DOC装置、DPF装置；所述DOC进行被动再生，氧化除去尾气中的可溶性气体；所述DPF除去碳烟中的大部分颗粒物。优选地，所述DPF装置包括过滤体和微波加热器，所述过滤体和所述微波加热器均设于所述DPF的管道中，所述微波加热器用于加热所述过滤体中的尾气颗粒。优选地，还包括旁通气路，所述旁通气路设置在DOC和DPF之间，所述旁通气路上设有三通阀。优选地，还包括第一背压测试仪与第二背压测试仪和控制器，所述第一背压测试仪设置在尾气进气口处，所述第二背压测试仪设置在DPF尾气的排气侧，所述控制器根据多方位的背压测试仪反馈的数据，向微波发射器发出工作控制信号，并控制三通阀的通断。优选地，所述DOC内表面涂有稀土活性物质。优选地，所述过滤体为壁流式蜂窝陶瓷过滤体。优选地，还包括检流器；所述检流器用于对尾气进行流速、气压等进行检测。本专利技术另一方面还提供了一种尾气处理方法，包括：通过设置在尾气处理装置内的多个背压测试仪，控制器确定通过过滤体背压差值与设定的背压差阈值之间的关系；当控制器确定通过过滤体的背压差大于设定的背压差值之后，过滤体进入DOC，尾气中的可溶性气体在DOC内的催化剂参与下与尾气中的氧气进行化学反应；尾气由DOC进入DPF装置，DPF捕捉过滤体中的PH颗粒物；优选地，若背压测试仪检测到排气背压达到预定值，控制器接收到背压测试仪发出的信号，打开旁通管阀门，控制器向微波发射器发送打开信号；控制器确定背压测试仪检测到背压下降至预定值后，控制器关闭旁通管阀门，向微波发射器发送关闭信号。本专利技术的有益效果：本专利技术的装置中的DOC系统与DPF系统相互结合，尾气通过DOC时，DOC内的催化剂使得尾气中的HC化合物和CO等在较低的温度下与尾气中的氧气进行化学反应。反应过后再由DPF装置捕集过滤体中的颗粒物进行二次净化。本专利技术实例还加入了微波加热再生处理技术。本专利技术实施例提供的尾气处理装置，解决了现有技术中尾气处理效率过低，成本高的问题，且解决了DPF装置定期拆卸清理的问题。附图说明图1为本专利技术实施例的DOC+DPF结构示意图；图2为本专利技术的装置尾气处理方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案清晰、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种柴油机尾气处理装置，主要包括DOC1(氧化催化器)和DPF2(颗粒捕捉器)，需过滤的尾气经过检流器后，依次通过DOC1、DPF2，过滤尾气中90％可溶性成分SOF:SolubleorganicFractions，降低排气中一氧化碳和碳氢化合物的排放量，达到尾气净化处理的目的。本专利技术实施例中，DOC1的结构为外置的金属材质外壳，内部核心过滤体载体。优选地，基于装置对可焊性、抗氧化性、抗应力腐蚀的要求，金属材质外壳选用铁素体不锈钢；载体主要分有金属材料和陶瓷材料，结合本专利技术实施例的具体要求，更优选地，氧化催化器采用堇青石的陶瓷材料作为本实施例的载体。DOC1载体为孔网状圆柱体，DOC1圆周直径为285mm，载体需要有足够大的表面积，必须确保需过滤尾气与载体表面活性催化材料(主要有铂、铑、钯或稀土活性物质)有充足的接触空间和反应时间。在本专利技术实施例中，DOC1对颗粒物的捕捉效果不如DPF(微粒过滤器)，但是由于碳氢化合物的点火温度在170℃以下就可再生，所以DOC3不需昂贵的再生系统。作为本专利技术第一方面的优选方式，本专利技术装置还包括旁通气路3，本专利技术的旁通气路包括两个三通阀31和一根旁通管32；所述两个三通阀31上端接口分别接于旁通管32两端接口；所述接于旁通管32入气口的三通阀用于连接在靠近DOC1一端的连接管上；所述接于旁通管5出气口的三通阀用于连接在靠近DPF2一端的连接管上；所述旁通管32作为尾气的第二通道；所述三通阀的通断受所述控制器控制。若所述DPF2的背压差超过预设阈值，则通过旁通气路直接将尾气排出。保护设备不受过载损毁。本专利技术实施例中，DPF2的结构包括铁素体不锈钢的金属外壳和壁流式蜂窝陶瓷过滤体以及微波加热器4。铁素体不锈钢具有良好的韧性，塑性，冷变形性及可焊性。由于钢中含有一定量铬、铝，因此有较好的抗氧化性和不锈性。有着较好的耐锈性和耐蚀性。其加工硬化系数较小(n≈2)，有着良好的深拉深性能，但延性较差。本专利技术实施例中，壁流式蜂窝陶瓷过滤体的优点是过滤效率可高达到60％～95％、过滤质量好、结构强度高。优选的，由于堇青石具有低廉的成本、耐热性能好、有较低的热膨胀系数和良好的抗热冲击性等优点，采用堇青石陶瓷作为载体。作为本专利技术第一方面的优选方式，本专利技术实施例选用壁流式蜂窝陶瓷过滤体，多采用堇青石和碳化硅材质。过滤体壁内小孔的直径均在微米级。微米捕集效率可在95％以上，且耐高温、机械强度高。本专利技术实施例对过滤体的要求是：有较高的过滤效率、较低的排气阻力、较好的再生性，还要保持一定的强度以及使用过程中具有相对稳定的耐久度。基于堇青石陶瓷过滤体的性质，在应用于颗粒捕集器DPF时，工作一定周期后内部会积堆较多的碳烟颗粒。作为第一优选考虑，本专利技术实施例采用微波加热的方式对DPF2进行再生处理。本专利技术的微波加热器4设于DPF6的外壳上，微波加热是利用微波能独有的选择加热及体积加热特性，在过滤体内部形成空间分布的热源，对沉积在过滤体上的碳烟颗粒进行加热，从而实现过滤体的再生。进一步地，本专利技术在尾气处理装置内有多个背压测试仪，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尾气处理装置，其特征在于，所述装置包括DOC和DPF装置，所述DOC装置与尾气管道连接，所述尾气依次通过DOC装置、DPF装置；所述DOC进行被动再生，氧化除去尾气中的可溶性气体；所述DPF除去碳烟中的大部分颗粒物。

【技术特征摘要】
1.一种尾气处理装置，其特征在于，所述装置包括DOC和DPF装置，所述DOC装置与尾气管道连接，所述尾气依次通过DOC装置、DPF装置；所述DOC进行被动再生，氧化除去尾气中的可溶性气体；所述DPF除去碳烟中的大部分颗粒物。2.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述DPF装置包括过滤体和微波加热器，所述过滤体和所述微波加热器均设于所述DPF的管道中，所述微波加热器用于加热所述过滤体中的尾气颗粒。3.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，还包括旁通气路，所述旁通气路设置在DOC和DPF之间，所述旁通气路上设有三通阀。4.根据权利要求3所述的尾气处理装置，其特征在于，还包括第一背压测试仪与第二背压测试仪和控制器，所述第一背压测试仪设置在尾气进气口处，所述第二背压测试仪设置在DPF尾气的排气侧，所述控制器根据多方位的背压测试仪反馈的数据，向微波发射器发出工作控制信号，并控制三通阀的通断。5.根据权利要求1所述的尾气处理装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱国，唐伟炜，王冠华，谢健凡，李文杰，刘洋，曹雪玲，王淑香，苏一丹，
申请(专利权)人：广州航海学院，
类型：发明
国别省市：广东,44