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柴油机废气过滤最佳解决方案 柴油机废气过滤最佳解决方案（一） 2011-07-04 14:40　 ?　　柴油机被认为是热效率最高的内燃机，所以在全世界被广泛地应用在重型车辆上。然而，随着人们日益关注柴油机废气对大气质量的危害，汽车和发动机制造商不得不开发有效的解决方案来抑制排放。 柴油机被认为是热效率最高的内燃机，所以在全世界被广泛地应用在重型车辆上。然而，随着人们日益关注柴油机废气对大气质量的危害，汽车和发动机制造商不得不开发有效的解决方案来抑制排放。 　　由于发动机的排量和驱动方式不同，现在有几种技术被应用在这个行业来处理柴油机废气中的颗粒物质和有害气体。 　　柴油机的发展趋势 　　柴油机在重型车辆和非道路车辆上的广泛应用已经有很长时间，近期在欧美市场上应用柴油机的客车和轻型卡车激增。这种增长部分是由于油价上涨刺激了对高效率柴油机的需求。 　　然而，伴随着柴油机数量的增长，人们也越来越关注其排放的废气对空气质量的影响。废气中的污染气体如碳化物、氮化物(NOX)和颗粒物质被认为是危害健康的主要污染物。 　　排放法规的发展趋势 　　欧美制定洁净空气法规的机构采用柴油机排放标准中要求，使用颗粒物过滤器来满足颗粒物的排放限制。欧洲的新排放法规中，颗粒物和氮化物的排放量比目前的标准少三分之一。 　　目前柴油机排放后处理的技术措施 　　柴油机的排放物主要包括气体排放物，如CO、CO2、NO、NO2和颗粒排放物，包括碳和碳氢化合物。 　　CO和碳氢化合物的去除柴油机催化氧化转化器(DOC)被用来氧化排气气流中的污染气体，它可以和消音器集成在一起。 　　在许多封闭曲轴箱柴油机中，NOX、HC和有毒有害气体被直接重新引入进气系统再次燃烧，而不是排到外界污染大气环境的。 　　NO和NOX的去除选择性催化系统(SCR)能够通过在废气中喷洒尿素或者氨水，将NOX的排放减少60-90%。然而，由于储存空间的需要，只能用在大型发动机上。 　　细长的NOX催化器(LNC)与选择性催化系统(SCR)类似，不同的是，LNC向柴油机废气中喷的是柴油而不是尿素。 　　废气再循环(EGR)设备将发动机废气的一部分送回发动机，降低燃烧温度的峰值，从而减少NOX的排放。废气再循环设备已被用于码头机械、建筑设备和公路车辆发动机上。该项技术能将NOX的排放减少40-50%。 　柴油机颗粒物的控制基本上靠两个过滤器，即柴油机微粒过滤器(DPF)和一次性过滤元件。 　　柴油机微粒过滤器一般是应用蜂窝状或者网状器具，放置在排气管内，物理捕集或者氧化颗粒物。收集到的颗粒物连续或者定期地通过加热再生从过滤器中被移走。 　　另一种柴油机颗粒物处理装置是采用一次性过滤元件的过滤装置，其应用日渐增多。由于发动机制造商不断通过高效的发动机管理来降低系统成本，以减轻柴油机废气后处理技术方面的压力，所以相比前一种过滤器，这种一次性的过滤装置为降低成本提供了一种有效的方法。 　　DPF所用滤材现状 　　有很多过滤材料被应用在柴油机微粒过滤器(DPF)中，包括陶瓷块、陶瓷纱线、陶瓷泡沫、陶瓷纸、合成纤维、金属网和烧结金属纤维材料。这些过滤材料具有高过滤效率、低压降、高烟尘容纳能力，以及能耐高温、耐热应变和耐热收缩、耐化学腐蚀等性能，并且与再生工艺相容。按照再生技术的要求，柴油机的过滤材料要置于1，000℃或更高的温度下接受大量的热冲击。这是造成材料失效(例如融化或者开裂)的主要原因。 　　使用这些滤材的柴油机微粒过滤器具有60-95%的过滤效率。两种常用的系统是陶瓷过滤器(陶瓷基和深床过滤)和一次性纸质过滤器。陶瓷过滤器主要应用在重型车辆和道路车辆上;而一次性纸质过滤器主要应用在固定机械和非道路车辆上，如叉车。所有滤材都有各自的优缺点，所以在使用时也应有选择。 　　陶瓷过滤器 　　柴油机陶瓷微粒过滤器可以是壁流式蜂窝陶瓷微粒捕集器也可以是缠绕成的滤筒，最常用的是壁流式微粒捕集器(占有70%的市场)。它是整体挤压成型的，主要成分是堇青石或者金刚砂。交替堵住蜂窝状多孔陶瓷的孔两端，柴油机的废气被迫通过这个多孔的墙壁而被过滤。壁流式蜂窝陶瓷微粒捕集器的特点是机械强度好、耐温性好、并且具有良好的过滤效率。这种陶瓷基材可以覆上一层催化剂来降低温度从而再生。 　　这种过滤器的缺点是热膨胀系数大，当烟尘量较大时，压降也相对较大，从而导致过滤器阻塞。因为它们是易碎的材料，所以容易在热环境中或者机械振动中损坏。 　　金属基的陶瓷纤维滤筒用连续的陶瓷纤维缠绕在多孔金属支撑筒上，废气被迫通过陶瓷纤维流入金属筒内，使柴油机废气中的微粒停留在纤维中间。通过电加热去除堆积在过滤装置中的微粒，可以使过滤器再生。 　　有一些陶瓷纤维滤筒使用陶