离子碰撞能量回收内燃机尾气净化器制造技术

本发明专利技术公开了一种利用内燃机尾气中的能量实现尾气净化，并回收一部分能量的尾气净化器，它是由热电发电系统、外管、内管、氢气回收系统、高压电场、低压电场和水蒸汽喷射系统构成，内燃机尾气通过本装置后，其所携带的动能、温度和可燃烧物质被再次利用作为净化尾气的能量来源，一部分热量通过热电系统产生了电力，电力用于构建内管中的两个电场，另一部分热量将夹层中的水加热成水蒸汽；所产生的电力一部分用于高压电场，另一部分用于低压电场，高压电场用于电离尾气中的氧化物，低压电场用于还原离子，由水蒸汽中的水分子破解形成的氢气被反馈到内燃机中替代部分燃料，氧气用于氧化烟碳和其它未燃尽的可燃物，使尾气得到二次净化，保证排放出来的尾气达到国家标准，实现了尾气的净化目标。了尾气的净化目标。了尾气的净化目标。

【技术实现步骤摘要】
离子碰撞能量回收内燃机尾气净化器
1.

[0001]本专利技术涉及一种把内燃机尾气净化的装置，利用尾气中所携带的能量转化成电力，这些电力所支持的电场将水蒸汽和尾气还原成氢气反馈到内燃机中，还原的氧气将Pm氧化掉，将氮的氧化物还原成氮气，使排放达到国家规定的任何标准，属于内燃机尾气排放处理领域。
2.
技术介绍

[0002]随着国家对内燃机尾气排放标准的要求越来越高，尤其是刚刚开始实施的柴油车国六排放标准，对尾气中颗粒物(PM)和NOx的排放量骤降了80％，如对重卡柴油车尾气排放来说，不仅减排成本提高、故障率提高而且维修难度都大大提高了。目前国内解决尾气净化的主流技术是采用EGR+DOC+DPF+SCR路线，用户使用效果非常不好：颗粒物捕集器DPF是解决PM的主要手段，它运行一段时间就要停车再生，尿素和油耗都提高了；其载碳量还是一个控制难点，不当的控制会导致再生过程中烧蚀、破裂，甚至引起失火；DPF再生是通过外置喷油器或缸内喷油器后喷柴油引入尾气，柴油在DOC内氧化燃烧以提升尾气温度向下游DPF内累积的碳颗粒燃烧消耗；废气再循环系统EGR主要是为了降低氮氧化物的排放，以国六B为例，氮氧化物排放量由国五的每公里180微克降至35微克，下降了80％相当于原来标准的20％，其难度可想而知；EGR主要是将部分排气引入进气管与新鲜空气混合后进入内燃机气缸燃烧，它通过降低缸内最高燃烧温度和氧气浓度，破话氮氧化物的生产环境，从而降低氮氧化物的排放量；催化转化器SCR主要包括尿素喷射系统(喷射控制单元、尿素供给单元、喷射单元和尿素箱等)、催化转化器(载体、催化剂及其封装)、传感器(上游温度传感器、氮氧化物传感器、尿素液位温度传感器)及连线管路组成，其工作原理是：尿素在SCR中热解后形成的NH3与NOX发生选择性催化还原反应生成氮气和水，该系统对尿素喷射系统的精确性和喷雾的雾化质量都是最基本的要求，如果尿素喷射系统计量不够精确会造成喷入排气中的尿素溶液过少或过多，使氮氧化物转化效率过低或者氨逃逸；尿素溶液喷雾的雾化质量对尿素溶液的蒸发、分解和沉积物的生成都有很大的影响。从上述介绍可以看出，现有技术解决内燃机尾气排放问题，技术路线极其复杂、故障点很多、能源消耗大，得不偿失。
3.
技术实现思路

[0003]针对内燃机尾气净化系统的上述缺陷，本专利技术要解决的问题是提供一种能够达到国六及以上尾气排放标准内燃机尾气节能净化器，它采用了一个完全不同于现有尾气净化技术路径，用电化学加离子碰撞技术一站式解决了内燃机尾气清洁排放，并能对尾气中的热量、动力和未燃尽物所含有的能量进行回收，将回收的能量以氢气的形式返回到内燃机中实现部分燃料替代，从而实现了节能环保双向收益，尤其是对重卡柴油机的节能减排效果更加突出。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种内燃机尾气节能净化器，是由热电发电系统、外管、内管、氢气回收系统、高压电场、低压电场和水蒸汽喷射系统构成，内管连接着
内燃机排气口，从尾气进入端向后分成高压电场区、碰撞区和低压电场区三个连续区域，热电发电系统设置在外管上，内燃机启动后产生电力，水蒸汽喷射系统由外置水箱经水泵升压通过外管上的进水阀在内外管的夹层中向前方流动，水经内管加热生成水蒸汽经蒸汽喷嘴喷入内管的碰撞区，两侧水平方向相对设置的蒸汽喷嘴喷出的水蒸汽与内管中排出的尾气经高压电场电离后在碰撞区相撞使水分子的氢键被拉断，尾气中的PM和各种气态离子共同进入了低压电场区，氢离子在负极上获得电子成为氢气通过氢气回收系统返回到内燃机中，氮离子在负极上获得电子成为氮气随尾气排出，碳离子在负极上获得电子成为单体碳原子飘落下来，与此同时氧离子在正极放出电子后成为氧气，碳和未燃尽的物资与氧气相遇后被氧化生成二氧化碳和微量的水排出，从整个工作过程可以知道国标尾气排放标准中约束的NOx和PM基本全部被清除。
[0005]上述的一种内燃机尾气节能净化器，在外管面上布置两个热电发电系统，内管前端的高压电场由对应着外管上前端的热电发电系统提供电力，内管后端的低压电场由对应着外管上后端的热电发电系统提供电力。
[0006]上述的一种内燃机尾气节能净化器，水蒸汽喷射系统是由水箱、水泵、管路、夹层和两个水蒸汽喷嘴组成，在管路和外管上分别设有压力传感器，对进入夹层的水压和进入喷嘴的蒸汽压进行监控，水泵的电力来源于外管上后端的热电发电系统。
[0007]上述的一种内燃机尾气节能净化器，氢气回收系统是由还原电场、氢气收集槽、氢气返回导管组成，在导管上设有流量压力传感器，监控氢气生成量和返回压力。
[0008]本专利技术具有以下优点：
[0009]1、本专利技术提供了一种适用于内燃机尾气节能净化的一体化装置，能够高效去除尾气中的油分、PM和NOx等主要污染物，省去了EGR废气再循环系统、DOC氧化催化转换装置、DPF微粒捕集器、SCR脱硝系统，大大节省了燃油和尿素。
[0010]2、该装置将电离、离子碰撞、离子还原有机结合在一个过程当中，即能高效净化尾气中的有害成分，又提高了装置的安全性、稳定性，不需要像传统技术的反吹、再生、定期保养等工作。
[0011]3、该装置采用一体化结构设计，结构紧凑，占地小，投资少，安装和运输便捷。
[0012]4、该装置具有传统技术所不具备的能量回收能力，使得用户能够在使用时不仅没有运行成本，而且还能通过能量回收节省燃油用量，节省的燃油费能很快将净化装置的投资赚回来。
[0013]5、回收氢能的同时，也可以根据需要将一定比例的氮气返回到内燃机中，从而减少氮氧化物的生成量。
4.附图说明
[0014]图1所示为一体化装置整体结构图。
[0015]图1中：1
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装置进口，2
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外管，3
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内管，4
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高压电场区，5
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高压热电系统，6
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高压负极，7
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碰撞区，8
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水蒸汽左喷嘴，9
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低压电场，10
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低压热电系统，11
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低压负极，12
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氢气收集槽，13
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进水阀，14
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氢气返回导管，15
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夹层，16
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高压正极，17
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低压正极，81
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水蒸汽右喷嘴。
5.具体实施方式
[0016]内燃机无论尾气排放量大小都受到越来越严格的控制，尤其是重卡柴油机尾气中颗粒物(PM)和NOx含量高，且含未充分燃烧的油分等特点，设计了一套尾气节能净化装置。如附图1所示，节能净化器包括：装置进口1，外管2，内管3，高压电场区4，高压热电系统5，高压负极6，碰撞区7，水蒸汽左喷嘴8，低压电场区9，低压热电系统10，低压负极11，氢气收集槽12，进水阀13，氢气返回导管14，夹层15，高压正极16，低压正极17，水蒸汽右喷嘴81。
[0017]内燃机尾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内燃机尾气节能净化器，其特征在于：装置是由热电发电系统、尾气电离系统、离子碰撞系统、离子还原系统、氢气回收系统和水蒸汽喷射系统构成，尾气从内燃机排气口进入装置进口经过高压电场区、碰撞区和低压电场区三个连续区域后排出，既完成了尾气净化又实现了能量回收。2.根据权利要求1所述的一种内燃机尾气节能净化器，其特征在于：将热电系统应用于构建内电场来实现尾气中有害气体的电离和还原作用。3.根据权利要求1所述的一种内燃机尾气节能净化器，其特征在于：将水作为吸收尾气中...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟民，黄立生，
申请(专利权)人：黄伟民，
类型：发明
国别省市：