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本文研究分为柴油机微粒捕集器(以下简称DPF)臭氧再生法离线再生和臭氧再生法连续再生两部分。a、由R175型柴油机、微粒捕集器(Φ90X150mm)、CF-G10型臭氧发生器搭建柴油机微粒捕集器臭氧再生法离线再生系统,进行了柴油机微粒捕集器离线再生实验研究;b、根据文丘里管原理设计了O3快速混合氧化NO实验装置,研究了高温条件下O3对NO的氧化作用,探讨了微粒捕集器臭氧再生法连续再生的可行性。主要研究内容及结果如下:
1.臭氧再生法离线再生可以有效地再生DPF,再生效率达90%以上,但离线再生时臭氧容易在DPF局部发生穿透,且过滤时排气流量越大,捕集时间越长,容易穿透。再生气流量为0.6Nm3/h,过滤排气流量为20Nm3/h、25Nm3/h、33Nm3/h,分别在210min、180min、150min左右发生穿透,再生效率为73%、70%、65%;捕集时间为1h、1.5h、2h的DPF,分别在150min、200min、240min左右发生穿透。
2.在DPF的上游侧进气再生有利于DPF的完全再生,且再生气体流量越大,受臭氧穿透影响越小;再生气体反向喷气、封闭DPF的中心区域有利于再生均匀,延缓臭氧穿透,提高臭氧利用率。再生气体流量从0.6Nm3/h提高到1.2Nm3/h时,再生360min,再生效率从85%提高到89%;分别从DPF的上游侧和下游侧进气再生捕集碳烟1h的DPF,且喷射方向分为正向和反向两种形式:上游侧正向进气、上游侧反向进气、下游侧正向进气、下游侧反向进气分别在150min,170min,200min,240min发生臭氧穿透,再生效率达到65%,81%,60%,73%;再生480min后,再生效率可分别达到88%,95.5%,67%,80.6%;封闭DPF的中心区域,臭氧再生离线再生时臭氧穿透时间点滞后20min,在臭氧发生穿透时再生效率提高约2%。
3.(NO+O3)可以有效地氧化柴油机碳烟,氧化速度随温度和浓度的升高逐渐加快。浓度为1000ppm的(NO+O3)混合气体,在250℃时,氧化40min,滤筒两侧压降才下降700Pa;300℃时,压降下降1800Pa,再生效率达80%;在350℃以上时,压降基本下降至洁净滤筒水平。利用文丘里管原理,O3与NO以摩尔比1∶1混合反应,在250℃,300℃,350℃,400℃,O3的利用率分别达到100%,75.8%,50%,23.1%;375℃,[O3]∶[NO]摩尔比为0.5,1,1.5时,臭氧利用率分别达到29.6%,33.8%,43.7%;反应管内气流流速为10m/s,30m/s,50m/s时,臭氧利用率分别达到22.7%,33.8%,41.0%。
4.探讨了微粒捕集器臭氧再生法离线再生和连续再生的再生方案,6100型柴油机对应的离线再生系统的功耗为1.06~3.19kW,占柴油机总功率的0.9~2.7%,连续再生系统的功耗为0.85~2.55kW,占柴油机总功率的0.72~2.16%。
1.臭氧再生法离线再生可以有效地再生DPF,再生效率达90%以上,但离线再生时臭氧容易在DPF局部发生穿透,且过滤时排气流量越大,捕集时间越长,容易穿透。再生气流量为0.6Nm3/h,过滤排气流量为20Nm3/h、25Nm3/h、33Nm3/h,分别在210min、180min、150min左右发生穿透,再生效率为73%、70%、65%;捕集时间为1h、1.5h、2h的DPF,分别在150min、200min、240min左右发生穿透。
2.在DPF的上游侧进气再生有利于DPF的完全再生,且再生气体流量越大,受臭氧穿透影响越小;再生气体反向喷气、封闭DPF的中心区域有利于再生均匀,延缓臭氧穿透,提高臭氧利用率。再生气体流量从0.6Nm3/h提高到1.2Nm3/h时,再生360min,再生效率从85%提高到89%;分别从DPF的上游侧和下游侧进气再生捕集碳烟1h的DPF,且喷射方向分为正向和反向两种形式:上游侧正向进气、上游侧反向进气、下游侧正向进气、下游侧反向进气分别在150min,170min,200min,240min发生臭氧穿透,再生效率达到65%,81%,60%,73%;再生480min后,再生效率可分别达到88%,95.5%,67%,80.6%;封闭DPF的中心区域,臭氧再生离线再生时臭氧穿透时间点滞后20min,在臭氧发生穿透时再生效率提高约2%。
3.(NO+O3)可以有效地氧化柴油机碳烟,氧化速度随温度和浓度的升高逐渐加快。浓度为1000ppm的(NO+O3)混合气体,在250℃时,氧化40min,滤筒两侧压降才下降700Pa;300℃时,压降下降1800Pa,再生效率达80%;在350℃以上时,压降基本下降至洁净滤筒水平。利用文丘里管原理,O3与NO以摩尔比1∶1混合反应,在250℃,300℃,350℃,400℃,O3的利用率分别达到100%,75.8%,50%,23.1%;375℃,[O3]∶[NO]摩尔比为0.5,1,1.5时,臭氧利用率分别达到29.6%,33.8%,43.7%;反应管内气流流速为10m/s,30m/s,50m/s时,臭氧利用率分别达到22.7%,33.8%,41.0%。
4.探讨了微粒捕集器臭氧再生法离线再生和连续再生的再生方案,6100型柴油机对应的离线再生系统的功耗为1.06~3.19kW,占柴油机总功率的0.9~2.7%,连续再生系统的功耗为0.85~2.55kW,占柴油机总功率的0.72~2.16%。