本发明专利技术提供了用于从含有颗粒物质的贫燃发动机废气流去除可燃烧的和不可燃烧的颗粒物质的颗粒过滤装置(10)。装置包括旋风分离器体(20)，在内壁(40)上具有经设计用于捕获和凝聚可燃烧的颗粒物质的粗糙表面。可以将选自选择性催化还原催化剂、氨氧化催化剂、水解催化剂、氧化催化剂、三元催化剂及其组合的催化剂涂敷在粗糙表面上。本发明专利技术还提供了用于处理废气流的系统和方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于从贫燃发动机废气流去除可燃烧的和不可燃烧颗粒的颗粒后处 理设备的领域。具体的实施方案涉及利用旋风分离器体的颗粒过滤装置、系统和方法。 背景 由于贫燃发动机（例如柴油发动机机和贫燃汽油发动机）在燃料稀薄的条件下以 高空气/燃料比运行，其运行给用户提供了极好的燃料经济学。特别是，在柴油发动机机的 燃料经济学、耐久性和它们以低速形成高扭矩的能力方面，柴油发动机也提供超过汽油机 的重要优势。 经受调节控制的柴油发动机废气的成分是颗粒物质（PM)、氮氧化物（NOx)、未燃尽 的碳氢化合物（HC)、一氧化碳（CO)和，近日，促成全球变暖的气体。NOx是用于描述氮氧化 物的多种化学物种的术语，包括一氧化氮（NO)和二氧化氮（NO2)。取决于规则，在柴油机废 气系统中提供催化剂组合物和在其上配置组合物的基质，以便将这些废气成分转变成无害 的成分。 柴油机废气的总的颗粒物质排放物由三种主要的成分组成。一种成分是固态、干 燥的固体炭质部分或烟灰部分。这种干的炭质物质贡献于通常与柴油机废气相关的可看得 见的烟尘排放。颗粒物质的第二种成分是可溶解的有机部分（"S0F"）。取决于柴油机废 气的温度，SOF可以作为蒸汽或作为浮质（液体冷凝物的细小液滴）存在于柴油机废气。如 通过标准的测量检测规定的，如美国重型瞬态联邦测验程序（U.s.HeavyDutyTransient FederalTestProcedure)，在稀释的废气中，在52°C的标准颗粒收集温度下，其通常作为 冷凝液而存在。这些液体产生于两种来源：1)每次活塞上上下下时，从发动机的汽缸壁拂 去的润滑油；和（2)未燃尽的或部分地燃烧的柴油燃料。 颗粒物质的第三种成分是硫酸盐部分。硫酸盐部分由燃料或润滑油中的含硫化合 物的氧化构成。氧化的硫迅速地与废气中水化合，以形成硫酸。作为凝结相收集硫酸，具有 作为气雾剂的颗粒，或被吸附到其他颗粒成分上，和从而增加的总的颗粒物质的质量。 随着颗粒物质排放标准变得更加严格和颗粒数排放标准的引入，人们认为，将需 要增加柴油颗粒过滤器的过滤效率。然而，过滤效率的增加导致更大的压力下降。可替换 地，发动机制造商可以增加发动机出口NOx排放和降低颗粒物质排放，具有小于90%过滤效 率的过滤器可以满足标准。新兴市场如中国和巴西中的颗粒过滤应用可以不需要高的过滤 效率。 用于汽车、卡车和公共汽车的机动柴油机应用的最常见的颗粒过滤器是壁流式陶 瓷过滤器，其包括蜂巢状基质，具有定义交替地阻塞它们的进口和出口端的通道的纵向延 伸壁。通过蜂巢状壁推动气体。 当经历加速度时，旋风分离器颗粒收集涉及以颗粒和气体的惯性质量的差异为基 础的颗粒去除。传统的旋风分离器基本上是沉降室，其中通过离心分离力取代重力加速度， 在那里加速度可能如通过旋转运动获得的2500g高。旋风分离器分离和收集颗粒的能力 取决于具体的旋风分离器设计、气体和气体颗粒的性能，气体中含有的灰尘量和粒径分布。 (SAE2005-01-3695)，有效地通过旋风分离器处理的颗粒通常具有至少5微米的平均粒 径。通常根据它们的气体进□设计、灰尘排放设计、它们的气体处理容量、收集效率和它们 的设置将旋风分离器分类。最常用的旋风分离器是中间效率，高气体生产量（传统的）旋 风分离器。这种类型的旋风分离器主要用于收集粗颗粒，当收集效率和空间要求不是主要 的考虑问题时。传统的旋风分离器对10ym颗粒的收集效率通常是50至80百分比。 通常，柴油机颗粒具有大约〇. 5微米的平均粒径的颗粒和大部分柴油机粒径小于 1微米。此外，柴油机颗粒是炭质的，和炭质的颗粒具有低比重。因此，对于从贫燃发动机废 气去除足够数量的颗粒所需要的颗粒去除来说，用于颗粒收集和去除的典型的旋风设置将 会是无效的。 因此，需要能够从贫燃发动机废气，具体地，柴油机废气的废气流去除小的颗粒物 质的颗粒过滤装置。与目前使用的壁流式过滤器或其他局部过滤器相比，将期望提供可以 始终如一地给予良好的过滤效率％，在相对低的压力下降下运行且在它的使用期上不易受 堵塞的过滤器。 专利技术概要 在本专利技术的第一个方面中，实施方案涉及用于从含有颗粒物质的贫燃发动机废气 流去除可燃烧的和不可燃烧的颗粒物质的颗粒过滤装置。在一个或多个实施方案中，装置 包括旋风分离器体；进口，其用以放置含有颗粒的废气，与旋风分离器体流体连通，旋风分 离器体具有外壁和内壁，内壁具有经设计用于在内壁上捕获和凝聚可燃烧的颗粒物质的粗 糙表面；出口，其与旋风分离器体流体连通且在旋风分离器体的下游；颗粒收集器，其在旋 风分离器体的底部；和颗粒物质焚化炉，其用以燃烧进口内壁的粗糙表面上捕获的或颗粒 收集器中捕获的颗粒物质。 在一个或多个实施方案中，内壁的粗糙表面可以在粗糙表面上提供局部更高的气 体压力和由于临近粗糙表面的局部更高的气体压力，为其选择催化剂的化学反应是使得反 应以不同的速度进行。 在一个或多个实施方案中，颗粒过滤装置进一步包括旋风分离器体的内壁的粗糙 表面上的催化剂。催化剂可以选自选择性催化还原催化剂、氨氧化催化剂、水解催化剂、氧 化催化剂、三元催化剂及其组合。 根据一个或多个实施方案，外壁和内壁包括陶瓷、金属、复合材料或其组合。 在一个或多个实施方案中，颗粒物质焚化炉包括产生足够燃烧颗粒物质的温度的 加热机构。颗粒物质焚化炉可以包括促进颗粒物质的燃烧的催化材料。 本专利技术的第二方面的实施方案涉及用于纯化贫燃发动机的废气流的系统，系统包 括一个或多个实施方案的颗粒过滤装置和颗粒过滤装置的上游或下游的至少一种催化制 品。系统可以进一步包括壁流式过滤器。壁流式过滤器可以包括至少一种催化材料。 在一个或多个实施方案中，系统进一步包括配置在颗粒过滤装置和壁流式过滤器 之间的至少一种催化制品。壁流式过滤器可以是在质量基础上具有大于90%过滤效率的壁 流式过滤器。 在一个或多个实施方案中，系统内的旋风分离器体的内壁包括其上配置的催化 剂。 根据一个或多个实施方案，系统内的旋风分离器体的出口与旋风分离器底部的颗 粒收集器流体连通。在一个或多个实施方案中，通过该装置过滤的至少一部分废气被引导 通过废气再循环阀，该废气再循环阀再次引导通过该装置过滤的废气。 在本专利技术的第三个方面中，存在与共同的进口和出口歧管连接的多个旋风分离器 体。在一个或多个实施方案中，催化剂包括用于在还原剂的存在下还原氮的氧化物的选择 性催化还原催化剂。 本专利技术的进一步的方面的实施方案涉及用于从含有颗粒的贫燃发动机废气流去 除可燃烧的和不可燃烧的颗粒物质的颗粒过滤装置。在一个或多个实施方案中，装置包括 旋风分离器体；进口，其用以放置含有颗粒的废气，与旋风分离器体流体连通，旋风分离器 体具有外壁和内壁，内壁具有经设计用于在内壁上捕获和凝聚和过滤颗粒物质的粗糙表面 和多孔表面；出口，其通过多孔表面提取一部分过滤的气体，出口与旋风分离器体流体连通 且在旋风分离器体的下游；颗粒收集器，其临近旋风分离器体；和颗粒物质焚化炉，其用以 燃烧旋风分离器体的内壁的粗糙表面和多孔表面上捕获的或颗粒收集器中捕获的颗粒物 质。 在一个或多个实施方案中，旋风分离器体包括旋风分离器体的内壁的粗糙表面和 多孔表面上的催化剂。为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从含有颗粒物质的贫燃发动机废气流去除可燃烧的和不可燃烧的颗粒物质的颗粒过滤装置，所述装置包括：旋风分离器体；进口，其用以放置含有颗粒的废气，与所述旋风分离器体流体连通，所述旋风分离器体具有外壁和内壁，所述内壁具有经设计用以在所述内壁上捕获和凝聚可燃烧的颗粒物质的粗糙表面；出口，其与所述旋风分离器体流体连通且在所述旋风分离器体的下游；颗粒收集器，其在所述旋风分离器体的底部；和颗粒物质焚化炉，其用以燃烧所述进口的内壁的粗糙表面上捕获的或所述颗粒收集器中捕获的颗粒物质。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·帕琛特，E·V·许內克斯，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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