深圳净化尾气后处理系统 柴油车尾气DPF颗粒捕集净化器 尿素系统配件
颗粒捕集器是一种安装在柴油发动机排放系统中的陶瓷过滤器，它可以在微粒排放物质进入大气之前将其捕捉。颗粒捕集器可以有效地减少微粒物的排放，它先捕集废气中的微粒物，然后再对捕集的微粒进行氧化，使颗粒捕捉器再生。所谓过滤器的再生是指在长期工作中，捕集器里的颗粒物逐渐增加会引起发动机背压升高，导致发动机性能下降，所以要定期除去沉积的颗粒物，恢复捕集器的过滤性能。捕集器的再生有主动再生和被动再生两种方法:主动再生指的是利用外界能量来提高捕捉器内的温度，使微粒着火燃烧。当捕集器中的温度达到550℃时，沉积的颗粒物就会氧化燃烧，如果温度达不到550 ℃，过多的沉积物就会堵塞捕捉器，这时就需要利用外加能源(例如电加热器，燃烧器或发动机操作条件的改变)来提高DPF内的温度，使颗粒物氧化燃烧。被动再生指的是利用燃油添加剂或者催化剂来降低微粒的着火温度，使微粒能在正常的发动机排气温度下着火燃烧。添加剂(有铈，铁和锶)要以一定的比例加到燃油中，添加剂过多会影响DOC的寿命，但是如果过少，就会导致再生延迟或再生温度升高。
发动机的污染主要来自4个组成部分-- 微粒排放物质(PM)、碳氢化合物(HCx)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。其中微粒排放物质(烟灰)大部分是由碳或碳化物的微小颗粒(尺寸小于4-20 μ m)所组成的。
颗粒捕集器能够减少发动机所产生的烟灰达90%以上。捕捉到的微粒排放物质随后在车辆运转过程中燃烧殆尽。它的工作基本原理是: 如柴油微粒过滤器喷涂上金属铂、铑、钯，柴油发动机排出的含有炭粒的黑烟，通过专门的管道进入发动机尾气微粒捕集器，经过其内部密集设置的袋式过滤器，将炭烟微粒吸附在金属纤维毡制成的过滤器上; 当微粒的吸附量达到一定程度后，尾端的燃烧器自动点火燃烧，将吸附在上面的炭烟微粒烧掉，变成对人体无害的二氧化碳排出。为了做到这一点，排气后处理系统应用了先进的电控系统、催化涂层和燃料添加型催化剂(FBC)。这种燃料添加型催化剂包含诸如铈、铁和铂等金属。这些材料按比例加入到燃料中，在发动机控制系统的帮助下不仅控制微粒排放物质的数量，而且还控制碳氢化合物和污染气体等污染物的排放量。 捕捉器的再生或净化功能必须在可控的基础上完成，以保持捕集器不被烟灰堵塞。在净化周期结束以后，任何残留灰尘或滤渣最终都将在日常维护中被人为地清除。
1、GPF过滤材料选择
决定汽油机颗粒捕集器性能的关键是过滤材料，其过滤能力、机械强度、热稳定性、散热能力等物理性能直接影响GPF的结构设计，从而影响GPF的过滤效率、排气背压、使用寿命等指标。与DPF过滤材料性能要求相似，GPF过滤材料需具备以下性能:
1) 较高的过滤效率、较低的排气阻力;
2) 较小的热膨胀系数、热稳定性好及能承受较高的热负荷;
3) 良好的抗高温性和耐热冲击性、耐腐蚀性;
4) 较高的机械强度和抗振动性。
GPF过滤材料主要是堇青石、SIC、AT、合金。
2、装排比设计
低背压设计的GPF捕集器长度与直径的比值(L/D)、安装位置对压降有重要影响，L/D从1.1减小到0.6后，压降将减小52%。综合考虑碳载能力、效率和空间要求，选择GPF装排比为1:1.1，L/D=1:1.1。其中，D=118.4mm，L=127.0mm。
3、结构参数设计
为了满足效率、碳载和背压的需求，应合理的设计GPF孔隙率、孔径及目数/壁厚等结构参数，使其满足高效率、高碳载量、低背压及耐热性高等特性。同时，为了保证再生可靠和避免二次污染，涂敷少量催化剂有助GPF被动再生。目前，GPF商业化产品应用主要有H1和H2两种技术。其中，H1技术的载体承载低涂敷，为0~50g/L，H2技术的载体承载高涂敷，一般为50~150g/L。显然，H2技术比H1技术的GPF孔隙率大，在相同的排气流量/温度下，背压减小，但目数/壁厚型谱较多，其壁厚/目数、涂覆量需要根据背压计算和排放测试结果来确定。DPF 结构设计的主要目标: (1) 通过增大入口孔的过滤体积，增加 DPF 的储灰能力，同时减少高碳烟负载时的背压; (2) 通过优化 DPF 的孔隙率和平均孔直径分布，适应不同催化剂涂敷量的要求 (in-wall coating)，保持低的压差损失; (3)通过在壁面上涂敷一层薄薄催化剂 (on-wall coat-ing) 的设计，可以提高 DPF 的初始 PM 过滤效率，以及再生效率，消除深层过滤。
所谓"in-wallcoating"涂敷技术就是把含有催化剂的浆料均匀地分布在 DPF 过滤壁内孔晶粒表面，达到增加碳烟与催化剂接触面积的效果;而"on-wall coating"技术就是在 DPF 入口过滤壁表面上涂敷一层很薄的含催化剂的浆料，消除 DPF 壁深层过滤。
