本发明专利技术公开了一种基于旋流结构的煤矿井下柴油车尾气后处理装置，包括水箱、颗粒物捕集器、进气管、高速旋转尾气分离器、尾气催化器、循环式NOx选择性催化还原系统、排气管；高速旋转尾气分离器包括Laval管、喉管、旋流管与第一沉积管；尾气催化器内设波浪形孔道和直孔道；循环式NOx选择性催化还原系统包括NH3储存罐、NH3回收箱，以及由前到后依次相连的多组分混合管、旋流反应器和第二沉积管。将煤矿井下柴油车排放尾气中的NOx、PM等有毒有害成分的浓度降低至浓度限值以下，避免尾气后处理装置因颗粒物积聚导致的管道堵塞，避免NH3泄漏导致的二次污染，以达到减少煤矿井下柴油车尾气排放、提高尾气净化效率的目的。提高尾气净化效率的目的。提高尾气净化效率的目的。
【技术实现步骤摘要】
基于旋流结构的煤矿井下柴油车尾气后处理装置
[0001]本专利技术属于尾气处理和环保
，具体涉及一种基于旋流结构的煤矿井下柴油车尾气后处理装置，特别适用于煤矿井下柴油车尾气机外净化处理。
技术介绍
[0002]为满足矿井生产的多种需要，各煤矿企业广泛应用载重能力强、运输效率高、安全性好的矿山柴油车辆(如无轨胶轮车等)作为井下主要辅助运输设备。矿山柴油车辆以内燃机为牵引动力，当空燃比(A/F)小于14.3时，柴油得不到充分燃烧，就会产生大量的CO(一氧化碳)、HC(碳氢化合物)、NOx(氮氧化物)、PM(微粒)等有毒有害尾气成分。由于井下巷道断面积大、风量小、风速低，且工作面多为微速通风，使得矿山燃油车辆排放的尾气无法及时疏散而产生积聚，且当多种成分同时出现、相互作用时，会对井下人员的健康安全产生极大威胁。因此，必须采取措施以减少煤矿井下柴油车尾气污染。
[0003]目前，柴油车尾气后处理技术主要包括机内净化技术和机外净化技术，由于机内净化技术对NOx和PM的净化效果之间存在平衡关系，因此更有必要发展柴油车尾气机外净化技术。单一的机外净化技术只针对某一种或某几种尾气成分，而且降低柴油车NOx排放和PM排放之间是矛盾的，一般有利于降低NOx排放的技术都会使PM排放增加，而减少PM排放的技术又可能增加NOx排放。目前已有的尾气后处理装置普遍存在尾气净化效率低、尾气净化效果差、尾气颗粒物积聚导致装置堵塞失效、催化系统中有毒有害气体泄漏导致二次污染等问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在提供一种基于旋流结构的煤矿井下柴油车尾气后处理装置，可以将煤矿井下柴油车排放尾气中的NOx、PM等有毒有害成分的浓度降低至浓度限值以下，也可以避免尾气后处理装置因颗粒物积聚导致的管道堵塞、失效等问题，还可以避免NH3等有毒有害气体泄漏导致的二次污染等问题，以达到减少煤矿井下柴油车尾气排放、提高尾气净化效率的目的。
[0005]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于旋流结构的煤矿井下柴油车尾气后处理装置，包括水箱、颗粒物捕集器，以及由前到后依次相连的进气管、高速旋转尾气分离器、尾气催化器、循环式NOx选择性催化还原系统、排气管；
[0006]所述高速旋转尾气分离器包括由前到后依次相连的Laval管、喉管、旋流管与第一沉积管，所述Laval管为收缩段，旋流管为扩张段，Laval管与进气管相连，第一沉积管通过第一管路与水箱相连，通过第二管路与颗粒物捕集箱相连；喉管内安装有用于连通Laval管与旋流管的溢流管，旋流管内安装有与旋流管等长的内旋涡流体和外旋涡流体，且内旋涡流体的前端插入溢流管内；第一、第二管路上分别设置有流量自动调节阀，在第一管路的末端安装喷淋器，第一沉积管上设有压力传感器，用于反馈信号以控制流量自动调节阀；
[0007]所述尾气催化器内设波浪形孔道和直孔道，中轴线以下孔道全部为波浪形孔道且
孔道前端开口、末端闭口，中轴线以上孔道分为波浪形孔道与直孔道且孔道为前端闭口、末端开口，所述直孔道沿着尾气催化器的内壁排列，中轴线以下孔道之间在波峰处相互连通，中轴线以上波浪形孔道之间在波峰处连通并与直孔道对应位置相互连通，与中轴线相邻的两个孔道相互连通，且中轴线上相邻的孔道的波峰处连接中轴线下相邻的孔道的波谷处，所有孔道内壁上均涂覆有钙钛矿型催化剂；
[0008]所述循环式NOx选择性催化还原系统包括NH3储存罐、NH3回收箱，以及由前到后依次相连的多组分混合管、旋流反应器和第二沉积管，多组分混合管与第二沉积管通过回流管相连，第二沉积管通过第三管路与水箱相连，通过第四管路与NH3回收箱相连，NH3储存罐通过第五管路与多组分混合管相连，第二沉积管内部末端附近设有电动挡板门，第三、第四、第五管路上分别设置有流量自动调节阀，在第三、第五管路的末端安装喷淋器；多组分混合管上设有用于监测NOx浓度的NOx传感器、用于监测内部压力和NH3喷射压力的压力传感器，第二沉积管上设有用于监测NOx浓度的NOx传感器、用于监测NH3浓度的NH3传感器，用于反馈信号以控制电动挡板门及各自对应的流量自动调节阀。
[0009]作为上述方案的优选，所述第一管路、第三管路上设置有计量表。
[0010]进一步优选为，所述NH3回收箱内装有四氯化碳与稀硫酸混合液，四氯化碳在下层，稀硫酸在上层，第四管路为干燥管且干燥管直通NH3回收箱底部，以防NH3倒吸或逸出。
[0011]进一步优选为，所述钙钛矿型催化剂选用镧系钙钛矿型催化剂。
[0012]进一步优选为，所述第一沉积管上还设置有设有温度传感器。
[0013]进一步优选为，所述旋流反应器由Laval管、喉管、旋流管、溢流管、内旋涡流体和外旋涡流体组成，并且连接结构与高速旋转尾气分离器中的连接结构相同。
[0014]进一步优选为，所述直孔道沿着尾气催化器的上半圆内壁排满。
[0015]本专利技术的有益效果：(1)能显著改善尾气中颗粒物的过滤效果，避免或减少颗粒物的堵塞导致装置失效的问题，减少煤矿井下柴油车尾气排放、提高尾气净化效率、避免尾气颗粒物堵塞、减少有毒有害气体二次污染的功能，提高了尾气后处理装置的使用寿命；(2)能避免或减少NH3泄漏引发的二次污染问题，提高NH3与NOx的反应速率，避免了还原剂的浪费，节约了使用成本，减少了对井下作业人员的健康威胁，有利于营造良好的井下工作环境；(3)设计合理、安装方便、所需成本低。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构示意图。
[0017]图2为高速旋转尾气分离器的结构示意图。
[0018]图3为尾气催化器的结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面通过实施例并结合附图，对本专利技术作进一步说明：
[0020]如图1所示，一种基于旋流结构的煤矿井下柴油车尾气后处理装置，主要由水箱3、颗粒物捕集器4，以及由前到后依次相连的进气管1、高速旋转尾气分离器A、尾气催化器B、循环式NOx选择性催化还原系统C、排气管2组成。
[0021]结合图1、图2所示，高速旋转尾气分离器A主要由Laval管5、喉管6、旋流管7、第一
沉积管8、溢流管9、内旋涡流体10、外旋涡流体11组成。
[0022]Laval管5、喉管6、旋流管7与第一沉积管8由前到后依次相连。Laval管5为收缩段，旋流管7为扩张段，Laval管5与进气管1相连，第一沉积管8通过第一管路与水箱3相连，通过第二管路与颗粒物捕集箱4相连。颗粒物捕集箱4用于捕集所述的高速旋转尾气分离器A的第一沉积管8中沉积下来的颗粒物。
[0023]喉管6内安装有用于连通Laval管5与旋流管7的溢流管9，旋流管7内安装有内旋涡流体10和外旋涡流体11。内旋涡流体10、外旋涡流体11与旋流管7等长，内旋涡流体10、外旋涡流体11均为圆柱螺旋弹簧状。内旋涡流体10的前端插入溢流管9内，内旋涡流体10的后端抵在旋流管7的后壁上。外旋涡流体11的前端抵在旋流管7的前壁上，外旋涡流体11的后端本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于旋流结构的煤矿井下柴油车尾气后处理装置，其特征在于：包括水箱(3)、颗粒物捕集器(4)，以及由前到后依次相连的进气管(1)、高速旋转尾气分离器(A)、尾气催化器(B)、循环式NOx选择性催化还原系统(C)、排气管(2)；所述高速旋转尾气分离器(A)包括由前到后依次相连的Laval管(5)、喉管(6)、旋流管(7)与第一沉积管(8)，所述Laval管(5)为收缩段，旋流管(7)为扩张段，Laval管(5)与进气管(1)相连，第一沉积管(8)通过第一管路与水箱(3)相连，通过第二管路与颗粒物捕集箱(4)相连；喉管(6)内安装有用于连通Laval管(5)与旋流管(7)的溢流管(9)，旋流管(7)内安装有与旋流管(7)等长的内旋涡流体(10)和外旋涡流体(11)，且内旋涡流体(10)的前端插入溢流管(9)内；第一、第二管路上分别设置有流量自动调节阀(12)，在第一管路的末端安装喷淋器，第一沉积管(8)上设有压力传感器，用于反馈信号以控制流量自动调节阀(12)；所述尾气催化器(B)内设波浪形孔道(13)和直孔道(14)，中轴线以下孔道全部为波浪形孔道(13)且孔道前端开口、末端闭口，中轴线以上孔道分为波浪形孔道(13)与直孔道(14)且孔道为前端闭口、末端开口，所述直孔道(14)沿着尾气催化器(B)的内壁排列，中轴线以下孔道之间在波峰处相互连通，中轴线以上波浪形孔道之间在波峰处连通并与直孔道对应位置相互连通，与中轴线相邻的两个孔道相互连通，且中轴线上相邻的孔道的波峰处连接中轴线下相邻的孔道的波谷处，所有孔道内壁上均涂覆有钙钛矿型催化剂；所述循环式NOx选择性催化还原系统(C)包括NH3储存罐(15)、NH3回收箱(16)，以及由前到后依次相连的多组分混合管(17)、旋流反应器(18)和第二沉积管(19)，多组分混合管(17)与第二沉积管(19)通过回流管(...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂文，刘承艺，华贇，程卫民，颜霄，于丰宁，朱子廉，廉洁，蒋晨旺，程传兴，张浩男，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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