本发明专利技术属于煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放技术领域，具体涉及一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，解决了煤矿井下用防爆柴油发动机产生碳颗粒对作业人员危害大，且捕集效果、使用寿命差，无法有效实现再生的问题，包括废气进口法兰、废气扩张区、燃油加热区、远红外加热区、捕集器不锈钢芯部、捕集后区、废气收缩区和废气出口法兰，依次通过废气扩张区、燃油加热区和远红外加热区后进入捕集器不锈钢芯部，完成对废气中的碳颗粒进行捕捉。本发明专利技术能够有效降低煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放，净化井下的作业环境，提高颗粒捕集装置的捕集效果和使用寿命，实现燃油燃烧主动再生，具有较高的使用和推广价值。推广价值。推广价值。
【技术实现步骤摘要】
矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置
[0001]本专利技术属于煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放
，具体涉及一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置。
技术介绍
[0002]目前以矿用防爆柴油机为动力的矿用防爆车辆已经成为煤矿井下无轨辅助运输的主要设备，目前防爆柴油发动机的排放要求和工程机械用柴油机一样，但排放技术严重滞后于工程机械用柴油机和道路用柴油机，并且这些技术应用于煤矿井下还需要符合防爆要求。排放物对煤矿井下作业人员的身体健康有很大的危害，尤其是排放物中含有大量的碳烟，其主要成分是未完全燃烧的碳颗粒。碳颗粒的理化特性决定其对大气能见度和人体健康的影响程度，直径小于50nm的核模态颗粒物不但可以通过人体的呼吸直达肺部并沉积下来，甚至可进入血液循环并流向大脑和心脏，对人体的呼吸、免疫系统产生危害。直径大于50nm积聚模态颗粒对颗粒物质量浓度具有显著贡献，是导致大气能见度下降的重要因素。同时，颗粒物具有很强的吸附能力，易吸附有毒物质并为其化学反应提供场所。
[0003]此外，目前市场上没有煤矿井下用的颗粒捕集装置，只有相关方面的技术研究，但这些相关技术研究并不适用于煤矿井下的工作环境。常州新吉大矿用设备制造有限公司公开的技术专利“矿用防爆柴油机尾气颗粒物捕捉装置”通过颗粒捕捉装置进行碳颗粒的捕集，没有再生方面的阐述和研究，其表面温度是通过隔热棉来实现，并没有采用冷却水的方式来实现，法兰部分没有隔热装置，不能保证法兰的温度不超过150℃，严格意义上不符合煤矿标准。常州新吉大矿用设备制造有限公司公开的专利技术专利“矿用防爆柴油机尾气颗粒物捕捉装置再生系统”通过通风加热对装置进行再生，对系统的表面温度处理方法没有阐述，对加热方式没有具体阐述，对具体加热的温度也没有阐述。因此不能体现煤矿井下易燃易爆环境下的安全性和具体的实施方法。
[0004]可见，设计一款用于低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，用以降低煤矿井下用防爆柴油发动机的碳颗粒排放，净化井下的作业环境，保护井下作业人员的身体健康、同时能提高捕集效果、使用寿命且实现有效再生就显得极其重要。
技术实现思路
[0005]本专利技术为了解决煤矿井下用防爆柴油发动机工作时产生碳颗粒排放对井下作业人员危害较大，且现有同类型装置的捕集效果、使用寿命较差，无法有效实现再生的问题，提供了一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，包括捕集装置主体，捕集装置主体为两端收口的环形套筒结构，捕集装置主体沿着废气流动方向依次包括废气进口法兰、废气扩张区、燃油加热区、远红外加热区、捕集器不锈钢芯部、捕集后区、废气收缩区和废气出口法兰，燃油加热区和捕集后区在捕集装置主体的外部连接有不锈钢压差管，不锈钢压差管上设置有本安隔爆型压差传感器，位
于捕集装置主体顶部且靠近废气出口法兰的一侧设置有出水口，位于捕集装置主体底部且靠近废气进口法兰的一侧设置有进水口；防爆柴油机排出的废气经水冷涡轮增压器排出后，通过废气进口法兰依次通过废气扩张区、燃油加热区和远红外加热区后进入捕集器不锈钢芯部，捕集器不锈钢芯部对废气中的碳颗粒进行捕捉，剩余废气进入废气收缩区后经废气出口法兰进入下一个装置。
[0007]进一步的，捕集装置主体的环形套筒结构包括位于内圈的环板Ⅲ和位于外圈的环板Ⅰ、环板Ⅱ，其中环板Ⅰ的两端分别连接有扩张环板Ⅰ和收缩环板Ⅰ，捕集装置主体的环形套筒结构的环形空腔内设密封环，密封环包括紧贴废气进口法兰设置的密封环Ⅰ，紧贴废气出口法兰设置的密封环Ⅳ，以及设置在捕集装置主体变径位置的密封环Ⅱ和密封环Ⅲ。
[0008]进一步的，燃油加热区包括环板Ⅰ、环板Ⅱ、冷却水Ⅱ、真空腔Ⅱ、密封环Ⅱ、密封环Ⅲ、保温板Ⅱ、环板Ⅲ、引流板、高压喷嘴、高压不锈钢油管、火花生成器和阻燃电缆Ⅰ，其中高压喷嘴和火花生成器设置在燃油加热区的内部，高压喷嘴通过高压不锈钢油管与外部油泵连接，火花生成器通过阻燃电缆Ⅰ与外部电路连接，捕集器不锈钢芯部的内壁随着捕集碳颗粒增加导致捕集器不锈钢芯部堵塞，废气无法通过，本安隔爆型压差传感器感知燃油加热区和捕集后区的压差过大时，启动燃油加热区的高压喷嘴喷出高压的雾化柴油，启动火花生成器点燃雾化柴油加热废气至大于550℃，通过远红外加热区进入捕集器不锈钢芯部，使得内壁上集聚的碳颗粒燃烧生成CO2后随尾气排出；捕集器不锈钢芯部通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。
[0009]进一步的，保温板Ⅱ设置在环板Ⅲ的外侧，保证燃油加热腔内废气的温度不被降低，环板Ⅰ和环板Ⅱ包裹着冷却水Ⅱ，冷却水Ⅱ保证环板Ⅰ的表面温度不高于150℃，环板Ⅱ、密封环Ⅱ、保温板Ⅱ和密封环Ⅲ围成真空腔Ⅱ，真空腔Ⅱ用于隔离水套和燃油加热腔，使燃油加热腔内的废气温度不被降低且环板Ⅰ的表面温度不超过150℃。
[0010]进一步的，废气扩张区包括扩张环板Ⅰ、扩张环板Ⅱ、密封环Ⅰ、保温板Ⅰ、扩张环板Ⅲ、真空腔Ⅰ、扩张腔和冷却水Ⅰ，保温板Ⅰ使扩张环板Ⅲ内部扩张腔废气的温度不被降低；扩张环板Ⅰ和扩张环板Ⅱ包裹着冷却水Ⅰ，冷却水Ⅰ保持扩张环板Ⅰ的表面温度不高于150℃；扩张环板Ⅱ、密封环Ⅰ、保温板Ⅰ、和密封环Ⅱ围成真空腔Ⅰ，真空腔Ⅰ隔离水套和扩张腔，使扩张腔内废气的温度不被降低且扩张环板Ⅰ的表面温度不超过150℃。
[0011]进一步的，远红外加热区包括环板Ⅰ、环板Ⅱ、冷却水Ⅱ、真空腔Ⅱ、密封环Ⅱ、密封环Ⅲ、保温板Ⅱ、环板Ⅲ、远红外加热装置、阻燃电缆Ⅱ，捕集器不锈钢芯部堵塞后，本安隔爆型压差传感器感知燃油加热区和捕集后区的压差过大时，启动远红外加热装置加热进入的废气，废气被加热至大于550℃后进入捕集器不锈钢芯部，远红外加热装置发射的远红外被与其波长一致的碳颗粒吸收，使其内部分子和原子发生共振，碳颗粒温度提高发生燃烧生成CO2后随尾气一同排出，捕集器不锈钢芯部通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。
[0012]进一步的，捕集器不锈钢芯部的两端分别为捕集器不锈钢芯部前端面和捕集器不锈钢芯部后端面，捕集器不锈钢芯部前端面上设置有废气进气孔，捕集器不锈钢芯部后端面上设置有废气出气孔，废气进气孔为正六边形，每个废气进气孔周围的六个通道为废气出气通道，这六个通道在前端面是封闭的，每六个废气出气孔中间夹着一个通道为废气进气通道，废气进气通道在后端面是封闭的，这种布置方式相比传统的四边形增大了捕集面
积，减小了排气处理，延长了再生周期，减少再生次数；被加热的废气从废气进气孔进入并流向周围六个出气通道时，废气中的碳颗粒被这六个出气通道的小孔捕集，废气继续流出，流入出气通道的废气从废气出气孔流出后进入捕集后区。
[0013]进一步的，废气收缩区包括收缩环板Ⅰ、收缩环板Ⅱ、冷却水Ⅲ、密封环Ⅳ、真空腔Ⅲ、保温板Ⅲ、收缩环板Ⅲ，保温板Ⅲ保证收缩环板Ⅲ内收缩腔的废气温度不被降低，收缩环板Ⅰ和收缩环板Ⅱ包裹着冷却水Ⅲ，冷却水Ⅲ使得收缩环板Ⅰ的表面温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
(2.2)包裹着冷却水Ⅰ(2.8)，冷却水Ⅰ(2.8)保持扩张环板Ⅰ(2.1)的表面温度不高于150℃；扩张环板Ⅱ(2.2)、密封环Ⅰ(2.3)、保温板Ⅰ(2.4)、和密封环Ⅱ(3.5)围成真空腔Ⅰ(2.6)，真空腔Ⅰ(2.6)隔离水套和扩张腔，使扩张腔内废气的温度不被降低且扩张环板Ⅰ(2.1)的表面温度不超过150℃。6.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：远红外加热区(4)包括环板Ⅰ(3.1)、环板Ⅱ(3.2)、冷却水Ⅱ(3.3)、真空腔Ⅱ(3.4)、密封环Ⅱ(3.5)、密封环Ⅲ(3.6)、保温板Ⅱ(3.7)、环板Ⅲ(3.8)、远红外加热装置(4.1)、阻燃电缆Ⅱ(4.2)，捕集器不锈钢芯部(5)堵塞后，本安隔爆型压差传感器(9)感知燃油加热区(3)和捕集后区(6)的压差过大时，启动远红外加热装置(4.1)加热进入的废气，废气被加热至大于550℃后进入捕集器不锈钢芯部(5)，远红外加热装置(4.1)发射的远红外被与其波长一致的碳颗粒吸收，使其内部分子和原子发生共振，碳颗粒温度提高发生燃烧生成CO2后随尾气一同排出，捕集器不锈钢芯部(5)通畅，排气压力下降，防爆柴油机功率恢复正常。7.根据权利要求1所述的矿用低排气温度环境下智能高效复合再生颗粒捕集装置，其特征在于：捕集器不锈钢芯部(5)的两端分别为捕集器不锈钢芯部前端面(5.1)和捕集器不锈钢芯部后端面(5.2)，捕集器不锈钢芯部前端面(5.1)上设置有废气进气孔(5.1.1)，捕集器不锈钢芯部后端面(5.2)上设置有废气出气孔(5.2.1)，废气进气孔(5.1.1)为正六边形，每个废气进气孔(5.1.1)周围的六个通道为废气出气通道，这六个通道在前端面是封闭的，每六个废气出气孔(5.2.1)中间夹着一个通道为废气进气通道，废气进气通道在后端面是封闭的，这种布置方式相比传统的四边形增大了...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓，陈利东，贾二虎，马艳卫，兰春亮，姚志功，何景强，王娜，仇博，任肖利，马凤苹，赵美荣，樊瑞龙，张福祥，张春英，
申请(专利权)人：山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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