一种分级式氧化颗粒捕集器及其制作方法与流程

本发明涉及一种机动车尾气过滤使用的氧化颗粒捕集器的技术领域，尤其涉及一种采用多级过滤、可将co、hc转化并使氧化催化转换器中的颗粒燃烧、降低排气背压减少发动机功率损耗的分级式氧化颗粒捕集器及其制作方法。

背景技术：

目前，以柴油发动机为动力的设备如机动车、发电机组、船舶、通用机械，其排放的废气中含有大量的碳烟，以及粘附在其上的各种有机物质，对人体和环境都会造成较大的伤害。对碳烟或微粒物排放的控制，是目前柴油发动机排放研究的重点和热点所在，也是国家相关标准法规严格控制的对象。

对于柴油发动机，采用了机内净化措施(如闭环电路电喷技术)和机外净化措施(催化转化器和颗粒捕集器)，来能达到法规要求。但由于只用一级过滤体，就要求需要在一级过滤体上除掉全部的颗粒物。由于不存在捕集任务的分担，加之不能很好地再生，时间长久后会使颗粒沉积在过滤体上，会导致过滤体孔穴被堵，发动机无法正常运行，从而影响其寿命。

目前，传统的捕集器(dpf)一般只是在过滤体的前端加装doc（氧化型催化转化器），其余位置不再设置doc（如前所述的方式），其目的是消除一部分颗粒物以及co、hc化合物并且给颗粒捕集器提高一定热量使其再生（沉积颗粒氧化），或者在捕集器上涂覆氧化型催化剂使颗粒氧化再生。此类方法不能使pdf每个部位都能进行再生，这样造成孔穴堵塞；或在颗粒捕集器上涂覆催化剂，催化剂会堵住一部分孔穴导致透气率下降，以上二种方法都会增加排气背压降低发动机功率。也有一些采用的解决方法是加装喷油燃烧系统，这将会增加系统的复杂性和成本。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种分级式氧化颗粒捕集器，该分级式氧化颗粒捕集器采用具有不同捕集效率的过滤体，不同级别的过滤体的过滤效率由进气端向出气端逐级增加。在每个过滤体前设置涂覆催化剂的fecral金属丝网状载体，对含有碳烟或颗粒的气流流经该fecral金属丝网状载体时，大小不同的颗粒，被分别捕集于在不同段的过滤体上，从而最终被完全或部分除去；同时fecral金属丝网状载体将co、hc转化并使分级式氧化颗粒捕集器中的颗粒燃烧。本发明采用连续的再生形式，对其中任一过滤段的过滤体进行即时再生及有较高的co、hc转化率。使用该分级式氧化颗粒捕集器，可以降低排气背压减少发动机功率损耗，由于采用多级过滤，可以充分发挥每段过滤体的最大过滤效率，并且其级数和尺寸可根据需要而改变。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分级式氧化颗粒捕集器，包括至少两节不同过滤孔径的过滤体，于相邻过滤体之间、第一节过滤体的前端和最后一节过滤体的后端均设置有氧化型催化转化器，每个氧化型催化转化器与对应的过滤体相互焊接形成管状或每个氧化型催化转化器和过滤体均压入同一筒体内铆焊形成管状。

进一步的，所述的氧化型催化转化器采用涂覆有催化剂的fecral金属丝网状载体，fecral金属丝网状载体的内部和表面均涂覆有催化剂。

进一步的，所述的fecral金属丝网状载体的丝径为0.2-0.45mm，fecral密度范围0.7-1.2g/cm3；从第一节至最后一节的fecral金属丝网状载体的丝径逐渐减小。

进一步的，所述的fecral金属丝网状载体共设有三节，第一节长度为50-150mm；第二节长度为30-70mm；第三节长度10-30mm。直径范围可任意选择。

进一步的，所述的催化剂为pt(pd)/cu-al2o3催化剂。

进一步的，所述的过滤体采用金属316过滤体或fecral烧结毡过滤体。

进一步的，所述的过滤体为fecral烧结毡过滤体，fecral烧结毡过滤体设置有两个，分别为于气体入口端采用过滤孔径较大能过滤大颗粒的初级过滤体和后端采用孔径较小能过滤小颗粒的二级过滤体。

进一步的，所述的初级过滤体的孔径为30-60μm，长度为40-100mm；二级过滤体的孔径为5-20μm，长度为60-120mm。直径范围可任意选择。

另外，本发明还涉及一种分级式氧化颗粒捕集器的制作方法，包括如下步骤：

（1）fecral金属丝网状载体制作：将fecral丝网卷成圆形并压入载体筒体中，通过钎焊使将fecral丝网与载体筒体牢固；

（2）fecral金属丝网状载体涂覆：将fecral金属丝网状载体于900℃高温焙烧3-5小时备用，将pt(pd)/cu-al2o3催化剂制成浆液，把高温焙烧后的fecral金属丝网状载体浸入浆液中3-5分钟，然后取出fecral金属丝网状载体用气枪吹去fecral金属丝网状载体上的多余浆液，在80-100℃烘2-3h，最后在500-550℃焙烧3h；

（3）fecral烧结毡过滤体制作：在过滤体筒体的内壁涂抹有焊膏，将金属毡压入过滤体筒体内并通过钎焊使金属毡与过滤体筒体牢固；

（4）将各节的fecral金属丝网状载体和fecral烧结毡过滤体以此焊接在一起形成管状，或将各节的fecral金属丝网状载体和fecral烧结毡过滤体依次压入同一筒体中铆焊形成管状，制作完成。

综上所述，本发明的分级式氧化颗粒捕集器具有如下优点：

（1）在气体入口端采用过滤孔径较大、过滤效率较低的初级过滤体；其后采用过滤孔径相对较小、过滤效率相对较高的二级过滤体；遂级减小过滤孔半径、提高过滤效率，从而达到分摊过滤任务，充分发挥每段过滤体的效率、最大限度进行微粒捕集的目的；

（2）可以快速提高过滤体的温度使其很好地再生，不会导致过滤体孔穴堵塞；由于采用多级过滤，可以充分发挥每段过滤体的最大过滤效率，从而减小过滤体体积；

（3）每个过滤体的前端均设置fecral金属丝网状载体，提高尾气与催化剂接触几率，加快反应速度并且提高对co、hc转化率以及除去大小颗粒；

（4）尾气通过不同结构和孔径的fecral金属丝网状载体，改变气流方向提高气体紊流，进一步提高转化率。

附图说明

图1是本实施例1的一种分级式氧化颗粒捕集器的结构示意图；

图2是本实施例1的氧化型催化转化器结构分解图；

图3是本实施例1的过滤体的结构分解图；

图4是机动车使用了本发明的分级式氧化颗粒捕集器后的排放数据测试图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例1所描述的一种分级式氧化颗粒捕集器，如图1所示，包括两节不同过滤孔径的过滤体1，于相邻过滤体之间、第一节过滤体的前端和最后一节过滤体的后端均设置有氧化型催化转化器2，每个氧化型催化转化器与对应的过滤体相互焊接形成管状或每个氧化型催化转化器和过滤体均压入同一筒体内铆焊形成管状。

该氧化型催化转化器采用涂覆有催化剂的fecral金属丝网状载体，fecral金属丝网状载体的内部和表面均涂覆有催化剂。

该fecral金属丝网状载体的丝径为0.2-0.45mm，fecral密度范围0.7-1.2g/cm3；从第一节至最后一节的fecral金属丝网状载体的丝径逐渐减小。

该fecral金属丝网状载体共设有三节，第一节长度为50-150mm；第二节长度为30-70mm；第三节长度10-30mm。直径范围可任意选择。

该催化剂为pt(pd)/cu-al2o3催化剂。

该过滤体为fecral烧结毡过滤体，fecral烧结毡过滤体设置有两个，分别为于气体入口端采用过滤孔径较大能过滤大颗粒的初级过滤体和后端采用孔径较小能过滤小颗粒的二级过滤体。

该初级过滤体的孔径为30-60μm，长度为40-100mm；二级过滤体的孔径为5-20μm，长度为60-120mm。直径范围可任意选择。

另外，本发明还涉及一种分级式氧化颗粒捕集器的制作方法，包括如下步骤：

（1）fecral金属丝网状载体制作：将fecral丝网3卷成圆形并压入载体筒体4中，通过钎焊使将fecral丝网与载体筒体牢固，如图2所示；

（2）fecral金属丝网状载体涂覆：将fecral金属丝网状载体于900℃高温焙烧3-5小时备用，将pt(pd)/cu-al2o3催化剂制成浆液，把高温焙烧后的fecral金属丝网状载体浸入浆液中3-5分钟，然后取出fecral金属丝网状载体用气枪吹去fecral金属丝网状载体上的多余浆液，在80-100℃烘2-3h，最后在500-550℃焙烧3h；

（3）fecral烧结毡过滤体制作：在过滤体筒体6的内壁涂抹有焊膏，将金属毡5压入过滤体筒体内并通过钎焊使金属毡与过滤体筒体牢固，如图3所示；

（4）将各节的fecral金属丝网状载体和fecral烧结毡过滤体以此焊接在一起形成管状，或将各节的fecral金属丝网状载体和fecral烧结毡过滤体依次压入同一筒体中铆焊形成管状，制作完成。

机动车使用了本发明的分级式氧化颗粒捕集器后的排放数据如图4所示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。