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柴油机微粒捕捉器(DPF)

时间: 2019-06-19
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NOx储存—还原技术(NOxStorageReduction,NSR)是指在富氧条件下,催化剂中的活性组分先将NO捕获并转化为no2,然后与相邻的碱性组分反应生成硝酸盐而储存起来。在间歇贫氧条件下,硝酸盐分解释放出NOx,在催化剂作用下与HC、CO、H2等反应被还原N2。NSC技术所用催化剂通常由具有NOx氧化催化能力的贵金属和具有NOx吸附能力的碱金属(或碱土金属)组成。
 
NSR技术具有无需添加还原剂的优点,但其催化剂极易产生硫中毒,严重影响催化剂的活性,因此对燃油中硫的含量要求极高,这为该技术的大规模实际应用带来很大的挑战。此外,由于柴油机废气中HC含量较低,因此在无添加还原剂的情况下,NOx&转化效率受限。为了进一步改善NSR技术,目前主要的研究工作集中于增加催化剂的抗硫中毒性、提高催化剂的NOx转化性能等。
 
颗粒物治理技术

柴油机微粒捕捉器(DPF)

柴油机微粒捕捉器(DieselParticulateFilters,DPF)处理废气中的PM时,首先将PM捕集在DPF的过滤体上,然后通过对PM的氧化对过滤体进行再生处理。过滤材料的选择和过滤体的再生处理是DPF应用的两个关键所在。目前有三种典型材料应用:DPF颗粒捕集器、CDPF氧化型颗粒捕集器、mDPF金属丝颗粒捕集器。
 
目前主流DPF颗粒捕集器都是采用壁流式蜂窝陶瓷载体,在两个相邻的孔道,一个在进气口处堵住,另一个在出口处被堵住,排气从开孔一端孔道进入后,必须穿过孔道壁面进入相邻孔道并流出’于是排气中的PM颗粒物就捕集在孔道内部与表面上。过滤效率在95%以上,但是对排气系统产生的背压大,一般初始背压在810kPa并且在一个再生周期内其背压会逐渐增大,当背压达到最大允许值时,需要高温再生,每个载体再生需在600*C下燃烧4h。
 
在DPF上涂覆贵金属催化剂,使其名称为CDPF,催化剂作用可将过滤捕捉到孔壁上的黑烟颗粒逐步氧化,黑烟颗粒的净化率在85%以上。当催化床温度达到500冗时,经催化作用可将黑烟颗粒大部分燃烧掉,称之为催化燃烧,使催化剂开始具有自动再生功能,黑烟颗粒的催化燃烧率在90%以上。涂覆贵金属催化剂后,其使用寿命比不涂覆延长3-4倍,对排气系统产生的背压与DPF等同,只是背压增长速率更缓慢。
 
DPF金属丝颗粒捕集器是一种选用合金金属丝经特种工艺制造而成的颗粒捕集器,与DPF的区别主要是材质与结构形式不同,对排气系统产生的背压与DPF等同,但是其再生更容易,不需高温燃烧,可直接水洗再生。
 
过滤体再生是DPF应用的另一个关键环节,依据再生的途径可分为被动再生和主动再生。被动再生是指通过在过滤材料表面涂覆催化剂降低PM被氧化所需的活化能,使其在较低温度下被氧化。该方法具有运行简单、无须添加额外装置、成本低等优点,因此应用较为广泛。常用的过滤材料涂覆催化剂有贵金属、金属氧化物、稀土金属等。
 
主动再生是通过外加能源的方法提高DPF内的温度使PM燃烧,达到过滤体再生的目的。主动再生方法有喷油助燃再生、电加热再生、微波加热再生等。该再生方法需额外添加装置,体统较复杂,运行成本高,因此较被动再生法的应用广泛性较差。总而言之,DPF技术是目前控制柴油机废气中PM排放的最有效技术。


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