2.3 壁流式捕集器 DPF
壁流式DPF用一個類似蜂窩的載體結構過濾氣流中的顆粒,尾氣流入DPF后,氣流通道在出口端是堵塞的,尾氣被迫透過流道壁進入相鄰的孔道,顆粒物無法通過被沉積下來,成為積存的碳煙(參見圖1.2)。DPF首先應用于輕型柴油車領域,但隨著排放法規(歐Ⅵ,US2007,JapaIl2005標準)的加嚴,重型柴油車也不可或缺。
壁流式捕集器能去除幾乎所有的碳煙和金屬顆粒,在發動機全工況范圍內對微粒物達到按質量分數計算大于95%,按顆粒數量計算大于99%的濾除效果。歐Ⅵ法規對顆粒物設定了質量和數量兩方面的限值,DPF是滿足該法規最有效的技術。
4、柴油叉車的顆粒物捕集器再生技術
由于碳煙持續的流入最終將不可避免堵塞DPF,因此必須將捕獲到的顆粒物通過氧化從捕集器中去除,避免排氣系統中產生過高的背壓。再生過程影響DPF的使用壽命和效果。DPF中黑煙顆粒物再生需要入口氣流溫度超過550℃,但柴油機典型工況很難達到這個要求,例如柴油叉車低速低負荷的發動機排氣溫度可能在200℃左右。高負荷時在300℃以上,基本可以滿足POC的使用條件要求。DPF的再生管理,一方面通過提升DPF入口溫度或改變發動機的工況,來促進碳顆粒的氧化,另一方面通過熱管理避免DPF的不當再生引起的燒蝕損壞。為可靠再生,多種主動、被動的DPF再生方案被開發出來。
主動再生需要對再生時間和狀況進行精確控制。電加熱(見圖1.4)點燃碳煙顆粒,會給車輛供電帶來負擔,需安裝大容量電池來補充供電,這種再生方式使用不便,可靠性也有待提高。尾氣中噴入助燃氧化劑,或通過改變噴油時刻、進氣節流等方式來增加排氣溫度,是目前柴油卡車應用較多的主動再生方式,叉車行業基本還沒有涉及。
被動再生分兩種,一種與催化劑密切相關的再生方式;另外一種對叉車來說是更加切實可行的方案是高溫爐燃燒的方式。
被動再生相對主動再生,具有成本及可靠性的優勢。
5、結論
柴油叉車的排放法規在2016年4月1日起才開始執行國三排放標準,柴油叉車的顆粒物排放污染相比較道路車輛,譬如柴油輕、重卡等車輛來說相對嚴重些,對人體健康危害較大;加上近期被炒得沸沸揚揚的德國大眾柴油轎車的排放門事件,很難相信沒有加裝尾氣后處理系統的叉車可以到達很好的排放控制。
通過上述比較不同的后處理技術可以看出,DPF壁流式顆粒捕集器是最有效的顆粒物排放控制技術。DPF被動再生具有系統結構簡單,使用成本低,能夠持續工作等優點。
針對柴油叉車的實際使用工況來說,采用DPF被動高溫爐再生可以降低75%以上的使用成本,定期(1個月)使用高溫爐進行過氧化燃燒來清除積累下來的微粒是一條切實可行的技術路線。同時為使DPF可靠再生,從溫度控制、DOC布置、DPF涂層等方面加以專業化設計和布局,能夠對再生策略進行優化。合肥寶發動力技術有限公司第二代電控式黑煙凈化器已經實現了上述的全部功能,具有主動壓力電腦報警功能,目前叉車尾氣凈化的先進應用技術已經初見端倪。
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