图1 PM-METALIT的内部结构
柴油机颗粒物对健康的危害已经被越来越多的人认识到,近几年我国政府也在不遗余力地推行着更加严格的排放法规。对于柴油机和废气后处理生产厂商来讲,他们考虑的就要更多。勿庸置疑,一个高效的颗粒物转化率是必需的,另外一个重点就是这个净化系统的耐久性和安全性,以及它最起码是不会堵塞的。
依米泰克(EMITEC)公司有着20多年研发金属载体的强大技术背景,目前拥有超过1800项的专利技术。对废气中污染颗粒的净化技术的研究,从研发开始就一直是依米泰克公司的工作重点,且还在欧洲对于如何降低颗粒污染物进行广泛讨论的时候,就成功研发出了柴油机颗粒捕集器PM-Metalit。
依米泰克公司的PM-Metalit是一种开放式的金属结构颗粒物捕集器,其内部结构和捕集颗粒的原理如图1和图2所示。一层金属丝网板(Fleece)和一层带有铲形结构(Shovel)的波纹板(Corrugated foil)间隔叠加在一起,依PM-Metalit的结构形式和长度不同,在载体轴向即长度方向上,波纹板上有多个这样的铲形结构。带有铲型导流孔道的波纹板把颗粒物导流到金属丝网板上,而废气依旧可以从波纹板的孔道以及金属丝网板的孔隙间流走,这一结构保证排气系统背压增加很少。当废气流入PM-Metalit载体的通道中,一小部分的气流直接通过金属丝网板流入下一个通道中去,中等粒径和大粒径的颗粒就沉积在金属丝网板上了,这称之为深床过滤机理。而大部分的气流则通过波纹板上的铲形结构流到下一个通道中,气流的流动速度也增加了,在这个过程中,扩散机理导致小粒径的颗粒物进入金属丝网板里沉积下来(如图3所示)。
这个颗粒物捕集器系统还包含一个上游的金属氧化催化器(DOC)。对于这个金属氧化催化器,依米泰克公司采用了超薄的金属薄片以及紊流型载体结构,其大大缩短了达到催化剂起燃工作温度的时间,一方面在DOC中的有害气体CO和HC得到了有效的净化;另一方面NO在这个氧化催化器中被氧化成了NO2,NO2随着废气流流入下游的PM-Metalit,它与被捕集到的炭黑颗粒物反应生成NO和CO2并随排气流走,整个净化过程是连续地被动再生,而且在PM-Metalit上也不需要涂层。金属氧化催化器和PM-Metalit的安装方式和反应方程式见图4。
PM-Metalit的特点如下:
(1)开放式结构,气流通道无阻塞;
(2)低背压,不改变油耗 ;
(3)对颗粒物净化是持续的 ;
(4)30%~40% 颗粒净化率(轿车);
(5)60%~80% 颗粒净化率(载重车) ;
(6)平均可减少 60%~85% 颗粒数目 ;
(7)对100 nm以下的颗粒净化率高达90%;
(8)越小的颗粒净化率越高;
(9)净化过程无须控制系统;
(10)无须特殊安装工具及安装技术;
(11)无须保养。
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