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《柴油機DPF微粒捕集器再生》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、柴油機微粒捕集器再生技術(shù)研究由于柴油機具有低油耗、高熱效率和低排放等特點，又具有良好的經(jīng)濟性、動力性和可靠性，因而被廣泛地用作汽車和工程機械的動力。但其尾氣中含有大量的微粒（PM），約為汽油機的30～80倍，成為城市中的一個重要污染源。柴油機排氣微粒由不可溶炭粒（IDF）、未燃液體碳氫化合物（SOF）和硫酸鹽組成，微粒粒徑小，主要為0.01～2μm，質(zhì)量輕，能長時間懸浮在大氣中，容易被人體吸入并沉積在肺泡中，對人體健康造成極大的危害。日益嚴格的汽車排放法規(guī)的實施迫使人們尋求解決汽車排氣污染的有效途徑和技術(shù)。自20世紀70年代以來，人們對柴油機排氣微粒后處理技術(shù)進行了廣泛而深入地研究。微粒捕集技
2、術(shù)是目前公認的最為有效的微粒凈化技術(shù)，也是目前商用前景最好的技術(shù)之一。微粒捕集器（DPF）安裝在柴油機排氣管上，過濾技術(shù)的機理主要有：排氣通過時微粒經(jīng)過擴散、截流、慣性碰撞和重力沉降等原理被過濾體捕集。捕集效率主要受到微粒粒徑、過濾體微孔孔徑、排氣流速及氣流溫度等因素影響。隨著工作時間的增長，過濾體內(nèi)堆積的微粒增多，發(fā)動機的背壓將上升，影響柴油機的正常工作，須用燃燒等方法將這些微粒除去，即過濾體的再生。DPF的關(guān)鍵技術(shù)是過濾材料及其再生的選擇和研究。一、過濾材料過濾材料的結(jié)構(gòu)與性能對整個微粒捕集系統(tǒng)的性能（如壓力降、過濾效率、強度、傳熱和傳質(zhì)特性等）有很大的影響。DPF對過濾材料的要求是：高的
3、微粒過濾效率，低的排氣阻力，高的機械強度和抗震動性能，并且還須具備抗高溫氧化性的耐熱沖擊性與耐腐蝕性。其中高的過濾效率與低的排氣阻力是相互矛盾的，選擇材料時要綜合考慮這兩方面的性能。國外在過濾材料上的研究已經(jīng)取得較大的突破，出現(xiàn)了一些商品化的產(chǎn)品。目前國內(nèi)外研究和應(yīng)用的過濾材料有陶瓷基、金屬基和復(fù)合基三大類。（一）陶瓷基過濾材料目前研究和應(yīng)用最多的是陶瓷基過濾材料，它們通常由氧化物或碳化物組成，具有多孔結(jié)構(gòu)，在700℃以上能保持熱穩(wěn)定，比表面積大于1m2/g，主要結(jié)構(gòu)包括蜂窩陶瓷、泡沫陶瓷及陶瓷纖維氈。蜂窩陶瓷常用熱膨脹系數(shù)低、造價低廉的堇青石制成，這種材料開發(fā)最早，使用最廣，有壁流式、泡沫式
4、等多種結(jié)構(gòu)。目前在DPF過濾體上研究和使用較多的是壁流式蜂窩陶瓷。它具有多孔結(jié)構(gòu)，相鄰兩個通道中，一個通道進口被堵住，而另一通道的出口被堵住，為保證其機械強度和耐熱強度，孔道密度一般約為16孔/cm2時，孔道截面為2mm×2mm左右，壁厚為0.4mm左右，見圖1，這種結(jié)構(gòu)迫使排氣由入口敞開的通道進入，穿過多孔的陶瓷壁面進入相鄰的出口敞開通道，而微粒就被過濾在通道壁面上，這種DPF對微粒的過濾效率可達90%以上?？扇苄杂袡C成分SOF也能被部分捕集，近年來在制造技術(shù)上取得明顯的突破，蜂窩陶瓷壁厚減薄，開口橫截面積增大，從而降低了背壓損失，擴大了使用范圍。目前應(yīng)用最廣的美國Corning公司和日本N
5、GK公司生產(chǎn)的DPF采用的就是壁流式蜂窩陶瓷。但這種濾芯受溫度影響較大，排氣溫度較低時沉積在壁面的HC成分將在排溫升高時重新?lián)]發(fā)出來，并排向大氣；發(fā)動機工作的熱循環(huán)引起過濾體尺寸的交替振動，會導致過濾材料的持續(xù)退化；若采用熱再生，導熱系數(shù)小的堇青石容易受熱不均而局部燒融或破裂。a陶瓷蜂窩載體b陶瓷纖維編織網(wǎng)c金屬纖維編織網(wǎng)圖1微粒捕集器過濾村料泡沫陶瓷是將浸漬堇青石陶瓷漿體的聚氨酯泡沫塑料半成品經(jīng)過高溫鍛燒，塑料氣化逸出得到的陶瓷骨架。與蜂窩陶瓷相比，泡沫陶瓷可塑性大大增強，孔隙率大（80%～90%）且孔洞曲折，材料的熱膨脹系數(shù)各向同性，具有更好的熱穩(wěn)定性，近年被用作柴油機排氣微粒的過濾材料，
6、但捕集效率較低（50%左右），煙灰吹除困難。陶瓷纖維材料不受固定尺寸的限制，過濾體的孔形狀和孔分布有廣泛的選擇余地，通過改變各種設(shè)計參數(shù)可使應(yīng)用達到優(yōu)化。陶瓷纖維氈具有高度表面積化的特點，過濾體內(nèi)纖維表面全是有效過濾面積，過濾效率可高達95%。但陶瓷纖維是一種脆性的耐高溫材料，生產(chǎn)工藝較復(fù)雜且易損壞。（二）金屬基過濾材料金屬在材料的強度、韌性和導熱性等方面有陶瓷無法比擬的優(yōu)勢。目前研究較多的是泡沫合金和金屬纖維氈。泡沫合金是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)骨架的材料，日本住友電工公司曾采用泡沫鎳作為過濾材料，但鎳的抗蝕性差，為改善其在高溫環(huán)境和含硫氣氛中的抗蝕性，采用耐熱耐蝕的鎳鉻鋁和鐵鉻鋁高溫合金，合金表面
7、是結(jié)構(gòu)牢固的。例如α-Al2O3，可在800℃的高溫下靜置200h基本不受侵蝕。這種泡沫合金具有高的熱導率，可兼作熱再生裝置的輻射加熱器，熱度分布均勻，再生時過濾體不會開裂與熔化。泡沫合金的主要優(yōu)點包括：具有大孔徑和薄骨架結(jié)構(gòu)，泡沫合金表面容易被熔融鋁液浸透并覆蓋，退火處理后得到保護層；由于合金骨架的機械強度高，可大大改善過濾材料的耐振性能；應(yīng)用粉末冶金技術(shù)制造泡沫合金，可以降低生產(chǎn)成本。金屬纖維
