[发明专利]内燃机尾气颗粒物炭黑净化处理装置与方法

摘要

内燃机尾气颗粒物炭黑净化处理装置由加热器、点火器、进气调节阀、燃烧舱、涡轮、过滤芯、收集罐组成；加热器、涡轮、催化过滤芯、收集罐装在燃烧舱内；尾气排气口装燃烧舱，前口上方装加热器和点火器，中部装涡轮、齿轮和滤网，底部有泻口装收集罐；后部装催化过滤芯后接排气管。方法是闭合主电键，温控开关开启加热器电路加热；继电器压动点火器点火，碳氢化合物因进气调节阀选择进入氧气而燃烧；过量的碳氢化合物和颗粒物、炭黑未能完全燃烧生成的一氧化碳与氮氧化物经催化反应生成氮气和二氧化碳；颗粒物、炭黑由涡轮、齿轮扫入收集罐中；最终以氮气和二氧化碳、水蒸汽排出。它用于内燃机尾气颗粒物炭黑的净化处理，使排放的尾气达标。

主权项

1.一种内燃机尾气颗粒物炭黑净化处理装置的使用方法，包括内燃机尾气颗粒物炭黑净化处理装置，由加热器、点火器、进气调节阀、涡轮、转轴、齿轮、滤网、催化过滤芯、收集罐、燃烧舱组成；加热器、点火器、进气调节阀、涡轮、转轴、齿轮、滤网、催化过滤芯、收集罐装在燃烧舱内；在尾气排气口装上燃烧舱，在燃烧舱前口上方装上加热器和点火器，燃烧舱中部依次装上涡轮、转轴、齿轮、滤网，燃烧舱后部装上催化过滤芯，燃烧舱后方的底部有泻口装上收集罐；燃烧舱后部接排气管；其中：加热器、点火器、进气调节阀、燃烧舱组成燃烧部件；涡轮、转轴组成离心部件；齿轮、滤网组成清理部件；催化过滤芯为催化过滤部件；泻口、收集罐组成收集部件；温控开关固定在燃烧舱前口上方，串联电热器、主电键、蓄电池，组成加热器；加热器装在燃烧舱前口；串联电热器、主电键、蓄电池、继电器、压电材料、细导线，组成点火器；点火器通过燃烧舱上方前口小孔进入燃烧舱内；涡轮上固定转轴，涡轮外缘设有齿轮，后面设有滤网，转轴装在滤网的中央轴孔上；过滤芯是不燃材料硅藻土，过滤芯上设有催化剂，组成催化过滤芯，由螺栓固定在燃烧舱上；由螺旋丝牙的金属罐与燃烧舱后方的底部有泻口的螺旋丝牙对接，组成收集罐，收集罐与泻口为收集部件；在开口的阀门底层放置隔热片，再放置硅橡胶、弹簧，然后用螺栓压住弹簧组成进气调节阀；进气调节阀装在燃烧舱前口；闭合主电键，温控开关开启加热器电路加热；继电器压动点火器中的压电材料点火，过剩的碳氢化合物和/或醛酮类排放物因进气调节阀从空气中选择进入的氧气而燃烧；即使有过量的碳氢化合物和颗粒物、炭黑未能完全燃烧，也会生成一氧化碳，再与氮氧化物在催化剂的作用下反应生成氮气和二氧化碳；即使有颗粒物、炭黑存在，也由滤网阻挡，由涡轮带动齿轮转动，将颗粒物、炭黑扫入收集罐中；最终以氮气和二氧化碳、水蒸汽从排气管尾部排出；适用于柴油车，其特征是：当内燃机车为柴油车时，柴油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室内进行的，柴油高压喷入燃烧室，压缩着火后进行边喷边燃烧的扩散燃烧方式；这种工作方式，决定了柴油与空气的混合是不均匀的，不可避免地存在局部缺氧或局部富氧情况；柴油在高温缺氧时，易炭化形成炭黑；柴油车混合气始终处于比较稀的状态下，柴油机的燃烧室内始终存在富余的空气；这些富余的空气在高温作用下容易产生氮氧化物，而一氧化碳和碳氢化合物则不容易形成；因此，柴油车排放颗粒物和氮氧化物排放量多，而一氧化碳和碳氢化合物排放量少；此时，已经开启的主电键令继电器有节律地上下弹跳，压动点火器中的压电材料、细导线点火，燃烧舱内的温度低于550度时，温控开关开启加热器电路，给燃烧舱加热，颗粒物和炭黑在燃烧舱中燃烧，生成CO和CO₂，CO与氮氧化物在催化过滤芯中的三元催化剂的作用下，生成氮气和二氧化碳，反应式为：2NO₂+4CO+催化剂＝N₂+4CO₂，4NO+4CO+催化剂＝2N₂+4CO₂；同时，有部分多余的炭黑在高温点燃的情况下直接与二氧化氮反应生成二氧化碳和氮气，反应式为：2C+2NO₂＝2CO₂+N₂；其中柴油中含有少量的硫，燃烧时生成SO₂以及硫化氢，硫与氧气燃烧生成二氧化硫，硫化氢与氧气燃烧生成二氧化硫和水，二氧化硫再与氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫与水蒸汽反应，生成硫酸，进入硅藻土中，与硅藻土中的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO反应，生成Al₂(SO₄)₃、FeSO₄、CaSO₄，或者二氧化硫与水、氧化镁MgO发生脱硫反应生成MgSO₃，进入硅藻土内部；或者硫化氢直接与Fe₂O₃、CaO结合生成FeS、CaS，进入硅藻土内部；排气管尾部最终排出的是氮气和二氧化碳、水蒸汽。