一种柴油机尾气净化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种柴油机尾气净化装置及方法，包括NTP反应器、NTP反应器箱体和DPF装置；NTP反应器设置在NTP反应器箱体内，NTP反应器与NTP反应器箱体之间具有空隙，形成放电空腔；NTP反应器箱体前后两端分别通过连接法兰与排气管连接，NTP反应器箱体与排气歧管之间具有距离；与NTP反应器箱体前端连接的排气管为NTP反应器箱体进气端；NTP反应器箱体后端经DPF装置与排气管连接，该排气管为出气端；NTP反应器包括高压电极、低压电极和放电间隙，高压电极与低压电极交替间隔设置；DPF装置内设置有具有催化作用的DPF捕集材料。本发明专利技术适用于柴油机尾气处理领域，能实现NO

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机尾气净化装置及方法
[0001]本申请是母案名称为“一种柴油机尾气净化装置及方法”的专利技术专利的分案申请；母案申请的申请号为：CN201810178954.X；母案申请的申请日为：2018.03.05。


[0002]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
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thermalPlasma，NTP)技术与柴油机微粒捕集(Diesel ParticulateFilter，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，NO
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)及颗粒物(Particulate Matter，PM)排放的柴油机尾气净化装置及方法。

技术介绍

[0003]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。
[0004]柴油机有害成分主要有常规气体排放，如NO
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、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。NO
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>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。
[0005]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。NO
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排放中NO占90％，NO2占10％。NO
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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。NO
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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NO
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、PM排放成为柴油机排放控制的难点。
[0006]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、NO
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、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、NO
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、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NO
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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、NO
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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NO
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与PM的同时处理。

技术实现思路

[0007]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NO
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与PM的协同处理。
[0008]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，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；所述NTP反应器为平板式介质阻挡反应器，包括高压电极、低压电极和放电间隙，所述高压电极与所述低压电极交替间隔设置，相邻的所述高压电极与所述低压电极之间具有放电间隙，尾气进入所述放电间隙，通过离子化的过程，把尾气中的固态和气态成分分开，并使其中大粒径的颗粒物沉降在所述NTP反应器箱体中，所述NTP反应器产生的NTP中的活性成分降低尾气颗粒物的氧化温度，并与尾气中的污染物发生反应，对尾气进行净化；所述DPF装置内设置有DPF捕集材料，所述DPF捕集材料为具有催化作用的氧化铝泡沫陶瓷。
[0009]优选地，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。
[0010]优选地，所述NTP反应器还包括不锈钢固定板和玻纤固定板；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所述低压电极，所述高压电极和所述低压电极不与所述不锈钢固定板接触；每个所述高压电极和所述低压电极上都套设有阻挡介质，构成介质阻挡层。
[0011]优选地，所述阻挡介质为石英玻璃管。
[0012]优选地，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。
[0013]优选地，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。
[0014]优选地，所述NTP反应器箱体前端设置有进气温度测试点和进气成分检测点，分别用于检测进气温度及进气成分；所述NTP反应器箱体后端设置有出气温度测试点和出气成分检测点，分别用于检测从所述NTP反应器箱体排出的气体温度及成分。
[0015]优选地，所述DPF装置两端分别设置有压差计接口，用于检测DPF捕集PM后DPF前后压力变化；所述DPF装置中部设置有DPF反应温度检测接口，用于检测DPF工作过程中的温度变化。
[0016]优选地，所述DPF捕集材料同时能作为催化剂载体。
[0017]一种如上述装置的柴油机尾气净化方法，包括以下步骤：
[0018]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；
[0019]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；
[0020]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；
[0021]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柴油机尾气净化装置，其特征在于：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；所述NTP反应器为平板式介质阻挡反应器，包括高压电极、低压电极和放电间隙，所述高压电极与所述低压电极交替间隔设置，相邻的所述高压电极与所述低压电极之间具有放电间隙，尾气进入所述放电间隙，通过离子化的过程，把尾气中的固态和气态成分分开，并使其中大粒径的颗粒物沉降在所述NTP反应器箱体中，所述NTP反应器产生的NTP中的活性成分降低尾气颗粒物的氧化温度，并与尾气中的污染物发生反应，对尾气进行净化；所述DPF装置内设置有DPF捕集材料，所述DPF捕集材料为具有催化作用的氧化铝泡沫陶瓷。2.如权利要求1所述的柴油机尾气净化装置，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所述的柴油机尾气净化装置，其特征在于：所述NTP反应器还包括不锈钢固定板和玻纤固定板；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所述低压电极，所述高压电极和所述低压电极不与所述不锈钢固定板接触；每个所述高压电极和所述低压电极上都套设有阻挡介质，构成介质阻挡层。4.如权利要求3所述的柴油机尾气净化装置，其特征在于：所述阻挡介质为石英玻璃管。5.如权利要求3所述的柴油机尾气净化装置，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，所述高压电源线和所述低压电源线与NTP电源模块连接；所述NTP电源模块上设置有接地电极。6.如权利要求5所述的柴油机尾气净化装...

【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：