非道路柴油移动机械专用尾气净化装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种非道路柴油移动机械专用尾气净化装置。


背景技术：

2.非道路柴油移动机械通常是指装有柴油发动机的工程机械、农用机械等，功率范围18～560kw。非道路机械用柴油发动机工作特点不同于道路用柴油发动机，前者的通常转速低、扭矩大、工作时间长，加之所用的柴油品质不高，工作环境恶劣，导致燃烧尾气排放中颗粒物浓度很高，尤其这类柴油机普遍存在烧机油现象，烧机油所产生的大分子可溶性有机物(sof)、醛类物质、多环芳烃等，形成一种黏性气溶胶物质，对生态环境造成很大影响，同时进一步增加了对这类发动机尾气的处理难度。随着大气排放法规越来越严格，对非道路柴油移动机的排放污染物处理显得尤为重要。柴油机尾气中颗粒物主要由如下几部分组成：1、黑烟，主要成分是碳颗粒c，直径从20-100nm不等，来自于柴油不完全燃烧，c-h键裂解所产生；2.可溶性有机物sof，主要成分是大分子长链的c-h化合物，来自于机油消耗高，机油燃烧的副产物；3.胶状有机物如醛类物质、多环芳烃等，来自于柴油中的添加剂等。有机物一般吸附在黑烟(碳核)的周围，形成颗粒物组合体。
3.现有常用的非道路柴油移动机械的尾气净化采用颗粒捕集器技术，即使用颗粒捕集器将尾气污染物收集起来，但其容易被颗粒物和杂物堵塞，尤其是发动机烧机油产生的可溶性有机物、胶状物质等堵塞颗粒物捕集器，黏附在通道表面，很难清理，造成颗粒捕集器很快失效、损坏，然后更换颗粒物捕集器，造成使用成本增加。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种非道路柴油移动机械专用尾气净化装置，其采用多级处理方式能够有效的处理尾气中包含的多种物质，并且通过金属滤芯与陶瓷滤芯的组合提高设备的使用寿命和清洁能力。
5.本实用新型通过以下技术方案实现：
6.一种非道路柴油移动机械专用尾气净化装置，包括过滤组件、分别设置在过滤组件左右两侧的进气管和排气管，其特征在于，所述过滤组件包括用于第一级过滤的预过滤催化器、用于第二级过滤的吸附催化氧化器以及用于第三级过滤的陶瓷过滤催化器，所述预过滤催化器、吸附催化氧化器以及陶瓷过滤催化器自所述进气管向着排气管的方向相互依次可拆卸地连接在一起；所述预过滤催化器包括采用金属丝网制成的第一级块状滤芯，所述吸附催化氧化器包括采用金属丝网制成的第二级块状滤芯，所述陶瓷过滤催化器包括采用陶瓷材料制成的陶瓷滤芯。
7.进一步的，所述预过滤催化器的一侧与进气管连通,另一侧与吸附催化氧化器相互可拆卸连接。
8.进一步的，所述预过滤催化器为采用丝径80～150um的金属丝网制成的块状滤芯,且预过滤催化器中金属丝网的表面涂覆有贵金属催化剂，涂覆量为30～40g/cft。
9.进一步的，所述吸附催化氧化器可拆卸地连接在预过滤催化器与陶瓷过滤催化器之间。
10.进一步的，所述吸附催化氧化器为采用丝径50～60um的金属丝网制成的块状滤芯，且吸附催化氧化器中金属丝网的表面涂覆有贵金属催化剂，涂覆量为20～30g/cft。
11.进一步的，所述陶瓷过滤催化器的一侧与排气管连通，另一侧与吸附催化氧化器相互可拆卸连接。
12.进一步的，所述陶瓷过滤催化器的内部设置有多个通道，每个通道设置有左右两端,其中一端为开放式通孔,而另一端为封闭端,且多个通道的开放式通孔与封闭端相互交错设置。
13.进一步的，所述陶瓷过滤催化器采用以陶瓷作为载体材料，且陶瓷过滤催化器中陶瓷载体材料的表面涂覆有贵金属催化剂,涂覆量为10～15g/cft。
14.进一步的，所述贵金属催化剂为铂钯催化剂。
15.进一步的，所述过滤组件为一组或多组,多组之间相互平行地设置在进气管与排气管之间。
16.相比于现有技术，本实用新型的优点在于：
17.1、采用多级处理方式能够有效的处理尾气中包含的多种物质，延长净化装置的使用时间，通过金属滤芯与陶瓷滤芯的组合提高设备的使用寿命和清洁能力，且可以每一级减轻压力，增加整个装置的使用耐久性。
18.2、通过设置三段式的可拆卸过滤元件，每一段需要维护时可单独维护，不需要对整个装置进行维护或者更换，减少使用成本。
19.3、通过在前两段采用金属材质的清洁滤芯，可以保护最后一级陶瓷滤芯的寿命，且金属材质的清洁滤芯具有较高的导热性，温升快，有利于提高反应效率。
20.4、通过设置贵金属催化剂，增加尾气中部分物质的化学反应的速度。
21.5、通过设置具有多个微小通道的陶瓷过滤催化器，增强净化效率，并延长对尾气进行净化的时间。
22.6、通过设置不锈钢材料的外壳，使设备有很好的耐腐蚀作用。
23.7、采用可调节过滤组件数量的方式，可以更好的匹配多种功率的非道路柴油移动机械。
附图说明
24.图1为对应于本实用新型较佳实施例的非道路柴油移动机械专用尾气净化装置的装配图；
25.图2为图1非道路柴油移动机械专用尾气净化装置的剖视图；
26.图3为图2非道路柴油移动机械专用尾气净化装置剖视图的分解图；
27.图4为图1非道路柴油移动机械专用尾气净化装置中陶瓷过滤催化器的结构示意图；
28.图5为两管设计的非道路柴油移动机械专用尾气净化装置的装配图；
29.图6为三管设计的非道路柴油移动机械专用尾气净化装置的装配图；
30.图7为四管设计的非道路柴油移动机械专用尾气净化装置的装配图。
39.5.)c no2＝co no
40.以上反应发生时，会放出热量，提高壳体内部气流的温度，有助于后续两级的反应效率；并且，金属的材料导热率高，温升快，因此该催化氧化反应发生效率高，尤其是当发动机有烧机油现象，尾气中有机油燃烧后会产生的如多环芳烃等成分，由于金属材料的载体温升快，反应效果好的特点，对这种类型的污染物的净化效果尤其明显。
41.所述吸附催化氧化器5包括第二级块状滤芯50、第二级滤芯外壳51以及涂覆在第二级块状滤芯50上的贵金属催化剂。所述吸附催化氧化器5可拆卸地连接在预过滤催化器4与陶瓷过滤催化器6之间。具体的，所述吸附催化氧化器5的两端分别与预过滤催化器4和陶瓷过滤催化器6连通；并且，所述吸附催化氧化器5与陶瓷过滤催化器6采用抱箍10连接；因此，当需要对预过滤催化器4、吸附催化氧化器5或陶瓷过滤催化器6其中之一进行时拆卸时，只需要将对其起固定作用的抱箍10拆下，即可对其进行单独拆卸。因此，预过滤催化器4、吸附催化氧化器5以及陶瓷过滤催化器6均可单独进行拆装，使得每一级均可以单独维护或跟换，减少使用成本。所述第二级块状滤芯50设置在第二级滤芯外壳51的第二级中空腔体512中，其采用丝径50～60um之间的金属丝网作为载体材料，且其通过将所述金属丝网压制成厚度50mm的块状滤芯的方式制得；所述第二级块状滤芯50的透气率分布在70～75％；由于所采用的金属丝丝径较小，故而第二级块状滤芯50的比表面积很大，可以达到0.8m2/l，因此，其具有很强的吸附力，尤其对细微碳烟颗粒物等极性材料具有优异的吸附作用。所述第二级块状滤芯50通过金属丝网的多孔结构将粒径为40～80nm的颗粒物以及包含部分可溶性有机物及胶状物质的组合物进行吸附拦截。所述第二级滤芯外壳51的两端分别一体成型有第二滤芯外壳翻边510以及第三滤芯外壳翻边511。所述贵金属催化剂涂覆在吸附催化氧化器5中金属丝网的表面，优选的，本实施例中贵金属催化剂为铂钯催化剂，所述贵金属催化剂的涂覆量为20～30g/cft。所述第二级块状滤芯50将粒径为40～80nm的颗粒物以及包含部分可溶性有机物及胶状物质的组合物吸附拦截之后，通过高涂覆量、高活性的催化剂使吸附拦截后的物质发生氧化反应，以此来将其处理掉；此过程中的主要反应公式与预过滤催化器4相同。
42.进一步参照图4，所述陶瓷过滤催化器6包括陶瓷滤芯60、第三级滤芯外壳62以及涂覆在陶瓷滤芯60上的贵金属催化剂。所述陶瓷滤芯60设置在第三级滤芯外壳62的中空腔体621中，其以陶瓷作为载体材料；并且，所述陶瓷滤芯60设置有多个通道61，每个通道61设置有左右两端,其中一端为开放式通孔612,而另一端为封闭端611,且多个通道61的开放式通孔612与封闭端611相互交错设置，一个通道61的一端为开放式通孔612，则与之相邻的另一通道61的相邻端为封闭端611，且这一通道61的另一端为封闭端611，与之相邻的另一通道61的另一相邻端为开放式通孔612，以此类推，使多个通道61的开放式通孔612与封闭端611相互交错设置。因此，由于部分通道61与排气管3连接的一端为封闭端611，故此部分通道61内的气体通过孔壁63进入相邻通道61，所述孔壁63设置有多个微米级的过滤孔道(图未示)，这种过滤方式可以使陶瓷过滤催化器6提高超过90％的净化效果，对例如粒径20～50nm的细微颗粒物的过滤效果尤为显著；并且可以延长对尾气进行净化的时间。所述第三级滤芯外壳62与吸附催化氧化器5连通的一端一体成型有第四滤芯外壳翻边620。所述贵金属催化剂涂覆在陶瓷过滤催化器6中陶瓷载体材料的表面，优选的，本实施例中贵金属催化剂为铂钯催化剂，所述贵金属催化剂的涂覆量为10～15g/cft。并且，通过贵金属催化剂的
催化作用，使陶瓷过滤催化器6将收集起来的黑烟氧化，具体的，主要为氧化黑烟中的主要成分c，此过程中的主要反应公式为：
43.1.)c o2→
co
44.2.)c no2→
no co
45.进一步参照图5至图7，所述外壳8包括第一壳体81、第二壳体82以及第三壳体83；所述第一壳体81、第二壳体82以及第三壳体83自所述进气管2向着排气管3的方向相互依次可拆卸地连接在一起。所述过滤组件1可拆卸的设置在外壳8的中空腔体80中。具体的，所述第一壳体81的右端一体成型有进气管2，所述第一壳体81内部设置有容纳预过滤催化器4的第一中空腔体810，所述预过滤催化器4可拆卸的设置在第一壳体81的第一中空腔体810中，并与第一壳体81的第一内壁811抵接；所述第一壳体81一体成型有第一外壳翻边812，所述预过滤催化器4的第一滤芯外壳翻边410与第一外壳翻边812抵接并外凸于第一壳体81。第二壳体82的内部设置有容纳吸附催化氧化器5的第二中空腔体820，所述吸附催化氧化器5可拆卸的设置在第二壳体82的第二中空腔体820内。所述第二壳体82的两端分别一体成型有第二外壳翻边822以及第三外壳翻边823，所述吸附催化氧化器5的第二滤芯外壳翻边510以及第三滤芯外壳翻边511分别于第二外壳翻边822以及第三外壳翻边823抵接并分别外凸于第二壳体82。所述第三壳体83设置有容纳陶瓷过滤催化器6的第三中空腔体830，所述陶瓷过滤催化器6可拆卸的设置在第三壳体83的第三中空腔体830内，所述陶瓷过滤催化器6与第三壳体83的第三内壁831抵接；并且，所述第三壳体83一体成型有排气管3。所述第三壳体83的右端一体成型有第四外壳翻边832，所述吸附催化氧化器5的第四滤芯外壳翻边620与第四外壳翻边832抵接并外凸于第三壳体83。安装时，第一壳体81、第二壳体82以及第三壳体83自所述进气管2向着排气管3的方向相互依次可拆卸地连接在一起。所述第一滤芯外壳翻边410与第二滤芯外壳翻边510抵接，所述第一滤芯外壳翻边410、第二滤芯外壳翻边510以及分别与第一滤芯外壳翻边410、第二滤芯外壳翻边510抵接的第一外壳翻边812和第二外壳翻边822采用抱箍10固定连接；并且，所述第三滤芯外壳翻边511与第四滤芯外壳翻边620抵接，所述第三滤芯外壳翻边511、第四滤芯外壳翻边620以及分别与第三滤芯外壳翻边511、第四滤芯外壳翻边620抵接的第三外壳翻边823和第四外壳翻边832采用抱箍10固定连接。当需要对其中一段进行拆卸时，只需要将对其起固定作用的抱箍10拆下，即可对其进行拆卸。故而，所述一壳体81、第二壳体82以及第三壳体83均可单独拆卸，使得分别安装在一壳体81、第二壳体82以及第三壳体83中的预过滤催化器4、吸附催化氧化器5以及陶瓷过滤催化器6相互依次可拆卸地连接在一起。因此，每一段需要维护时可单独维护，不需要对整个装置进行维护或者更换，减少使用成本。所述外壳8采用不锈钢材质制作，具有防腐蚀的特点。所述过滤组件1为一组或多组,多组之间相互平行地设置在进气管2与排气管3之间。具体的，可根据发动机的功率不同，设计不同体积和配置的净化装置，其过滤组件1的数量也根据发动机的功率不同调整。例如单管设计的净化装置适用于功率18～200kw的非道路柴油移动发动机，其包括一组过滤组件1；两管设计的净化装置适用于功率200kw～300kw的非道路柴油移动发动机，其包括两组平行设置的过滤组件1；三管设计的净化装置适用于功率300kw～400kw的非道路柴油移动发动机，其包括三组平行设置的过滤组件1；四管设计的净化装置适用于功率400kw～560kw的非道路柴油移动发动机，其包括四组平行设置的过滤组件1。
46.使用时，尾气经进气管2流入过滤组件1进行过滤，首先尾气流经预过滤催化器4，过滤并处理粒径80～120nm颗粒物以及部分可溶性有机物和胶状物质，并且通过氧化反应处理粒径80～120nm颗粒物以及部分可溶性有机物和胶状物质。尾气经过预过滤催化器4的过滤后流入吸附催化氧化器5，过滤并处理粒径40～80nm颗粒物以及部分可溶性有机物和胶状物质。尾气经过吸附催化氧化器5的过滤后流入陶瓷过滤催化器6，过滤粒径为20～50nm的颗粒物，且可以将烟气中的黑烟拦截并收集起来并进行氧化处理。经过陶瓷过滤催化器6的过滤后，尾气从排气管3排出。通过通过分级净化技术，缓解每一级的工作压力，增加整个装置的耐久性；并且，每一级可以单独维护或跟换，减少使用成本。第一级与第二级采用金属材质的滤芯，使其可以反复维护、重复使用且具有优异的抗腐蚀、耐高温、可涂覆贵金属等特点；金属滤芯可将大部分的颗粒物以及绝大部分的可溶性有机物、胶状物质处理掉，防止其黏附在通道表面；因此，可以保护第三级陶瓷滤芯的寿命。相对传统单级技术，本发明的技术可以大大延长净化装置的使用时间，延长维护周期，减少使用成本。
47.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。