本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)的尾氣煙羽處理裝置，具體涉及一種有效濾除柴油機(jī)煙羽中的碳煙顆粒并降低煙羽溫度的金屬纖維氈微粒捕集系統(tǒng)，還涉及微粒處理方法，屬于紅外抑制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

柴油發(fā)電機(jī)組具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，在發(fā)電裝備中得到廣泛的應(yīng)用。柴油機(jī)在工作過程中，柴油燃燒時產(chǎn)生的總熱量只有三分之一左右轉(zhuǎn)化為有效功，35%～40%的熱量從發(fā)動機(jī)排氣管中以廢氣形式帶走，其余熱量被散熱器和機(jī)體表面帶走。由于大部分熱量是通過排氣系統(tǒng)帶走，導(dǎo)致其尾氣排放系統(tǒng)及尾噴流成為最突出的紅外輻射源。柴油機(jī)正常工作下的尾氣溫度一般為250～500⁰c，其內(nèi)含有大量高溫碳煙顆粒，形成了羽毛狀漂浮的煙羽。柴油機(jī)碳煙微粒排放是汽油機(jī)的30～80倍，微粒（pm）含量達(dá)到0.15g/m³～0.30g/m³，這些碳煙顆粒污染環(huán)境危害人體健康，柴油機(jī)排放的尾氣是粒徑小于2.5μm碳煙顆粒的主要排放源，這些小顆粒容易被人體吸入，形成慢性病變甚至致癌。而且化石燃料燃燒形成的煙氣中，氣體輻射并不占主要地位，占主要地位的是炭黑粒子(0.01～0.5μm)與灰粒（10～20um)的輻射，這些高溫碳煙顆粒是尾噴流的主要紅外輻射源。此外，碳煙顆粒與空氣形成的氣溶膠形成所謂的黑煙，可見光目標(biāo)信號特征明顯。在軍事領(lǐng)域，含碳煙顆粒的高溫尾噴流成為柴油機(jī)及其所配屬柴油發(fā)電機(jī)組裝備的重要目標(biāo)信號特征源，導(dǎo)致其很容易被敵發(fā)現(xiàn)、識別和精確打擊，從而大大降低了柴油發(fā)電機(jī)組及其保障系統(tǒng)裝備的戰(zhàn)場生存能力和作戰(zhàn)效能的發(fā)揮。如何濾除柴油機(jī)尾噴流中的高溫碳煙顆粒已成為柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組隱身的關(guān)鍵問題。

柴油機(jī)微粒捕集器dpf(dieselparticulatefilter)是目前國際上公認(rèn)的最實(shí)用有效和接近商品化的柴油機(jī)排氣微粒后處理技術(shù)。dpf系統(tǒng)一般由過濾裝置、再生裝置和控制裝置三部分組成，其關(guān)鍵技術(shù)是過濾材料和過濾體再生。對過濾體材料的要求是：高的微粒過濾效率；低的排氣阻力；高的機(jī)械強(qiáng)度和抗振動性；具備抗高溫氧化性的耐熱沖擊性與耐腐蝕性。以材料基體劃分，當(dāng)前國內(nèi)外正在研究和應(yīng)用的捕集器濾芯材料，可以分為陶瓷基材料和金屬基材料兩類。陶瓷基過濾材料是目前應(yīng)用較多的一種過濾材料，主要包括壁流式蜂窩陶瓷、泡沫陶瓷和陶瓷纖維氈等。壁流式蜂窩陶瓷過濾體為目前國際公認(rèn)的綜合性能最優(yōu)，使用最廣泛的微粒捕集器過濾體。但陶瓷基過濾材料在強(qiáng)度、韌性、導(dǎo)熱性、抗振動性比金屬基過濾材料差，再生過程中受熱不均勻,易發(fā)生熱應(yīng)力損壞。正在研究和應(yīng)用的金屬基過濾材料主要有編織金屬絲網(wǎng)、燒結(jié)金屬多孔材料、泡沫合金和金屬纖維氈。其中金屬纖維氈具有高強(qiáng)度、使用壽命長、高容塵量等特點(diǎn)；與絲網(wǎng)過濾材料相比，具有過濾精度高、透氣性好、表面積大等優(yōu)點(diǎn)，尤其適于在高溫、有腐蝕介質(zhì)等惡劣條件下的使用，因此是一種很有前途的柴油機(jī)微粒過濾材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可有效濾除柴油發(fā)動機(jī)煙羽中的碳煙顆粒并降低煙羽溫度的柴油發(fā)電機(jī)組煙羽微粒捕集裝置。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種柴油發(fā)電機(jī)組煙羽微粒捕集裝置，包括第一電控截止閥、第二電控截止閥、金屬纖維氈微粒捕集器、電自加熱再生裝置、控制器和煙氣混合冷卻通道，柴油機(jī)排煙管與分成兩路的連接管相連，一路連接管通過第一電控截止閥通向金屬纖維氈微粒捕集器的輸入端，金屬纖維氈微粒捕集器的輸出端通過管道與煙氣混合冷卻通道相通；另一路連接管通過第二電控截止閥與煙氣混合冷卻通道相通；電自加熱再生裝置的加熱電源兩端分別順次通過連接線、絕緣接頭與對應(yīng)的金屬纖維氈微粒捕集器的連接端相連，控制器的信號控制線分別與第一電控截止閥控制端、第二電控截止閥控制端相連，控制器的信號采集線分別與設(shè)置在柴油機(jī)排煙管及金屬纖維氈微粒捕集器內(nèi)對應(yīng)的傳感器相連。

本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步的，所述金屬纖維氈微粒捕集器包括殼體、緊固環(huán)、數(shù)個支撐骨架、金屬纖維氈過濾體和后蓋，數(shù)個支撐骨架間隔設(shè)置在呈筒形的金屬纖維氈過濾體內(nèi)，插進(jìn)殼體內(nèi)的金屬纖維氈過濾體前端通過緊固環(huán)鎖緊，金屬纖維氈過濾體后端嵌入后蓋一側(cè)中心軸向延伸的限位套內(nèi)，后蓋固定在殼體一端上；加熱電源兩端分別通過絕緣接頭與金屬纖維氈過濾體相連。

進(jìn)一步的，所述后蓋另一側(cè)中心軸向延伸出端面帶有連接法蘭的后連接管。殼體另一端先通過圓錐管收縮后再軸向延伸出端面帶有連接法蘭的前連接管。

進(jìn)一步的，所述殼體和后蓋均采用不銹鋼板加工而成。

進(jìn)一步的，所述電自加熱再生裝置的加熱電源為蓄電池。

一種柴油發(fā)電機(jī)組煙羽微粒捕集裝置的方法，包括步驟1）和步驟2）,其中，步驟1）包括以下兩種不同的工作模式：

1.1尾氣經(jīng)金屬纖維氈微粒捕集器捕集微粒后再進(jìn)入煙氣混合冷卻通道冷卻后排出

柴油機(jī)排出的尾氣進(jìn)入排煙管后的連接管中，連接管中的尾氣顆粒濃度傳感器檢測到尾氣顆粒濃度，并將檢測到的尾氣顆粒濃度信號通過對應(yīng)的信號采集線反饋給控制器；當(dāng)控制器檢測出尾氣顆粒濃度大于設(shè)定值時，發(fā)出指令通過第一電控截止閥控制端關(guān)閉第一電控截止閥，通過第二電控截止閥控制端開啟第二電控截止閥；柴油機(jī)排出的尾氣經(jīng)過第二電控截止閥進(jìn)入金屬纖維氈微粒捕集器捕集微粒，經(jīng)過捕集微粒后達(dá)到排放要求的尾氣進(jìn)入煙氣混合冷卻通道，高溫尾氣被柴油發(fā)電機(jī)組內(nèi)排出的溫度相對較低的冷卻風(fēng)冷卻、混合并稀釋后不高于85℃的尾氣通過混合排風(fēng)口排出；

1.2尾氣直接進(jìn)入煙氣混合冷卻通道冷卻后排出

柴油機(jī)排出的尾氣進(jìn)入柴油機(jī)排煙管后的連接管中，柴油機(jī)排煙管中的尾氣顆粒濃度傳感器檢測到尾氣顆粒濃度，并將檢測到的尾氣顆粒濃度信號通過對應(yīng)的信號采集線反饋給控制器；當(dāng)控制器檢測出尾氣顆粒濃度小于設(shè)定值時，控制器發(fā)出指令通過第二電控截止閥控制端關(guān)閉第二電控截止閥，通過第一電控截止閥控制端開啟第一電控截止閥；尾氣經(jīng)過第一電控截止閥直接排入煙氣混合冷卻通道，高溫尾氣被柴油發(fā)電機(jī)組內(nèi)排出的溫度相對較低的冷卻風(fēng)冷卻、混合并稀釋后不高于85℃的尾氣通過混合排風(fēng)口排出；

步驟2）電自加熱再生裝置啟動燃燒碳煙顆粒

當(dāng)控制器通過對應(yīng)位置的壓力傳感器檢測到金屬纖維氈微粒捕集器前后端壓差大于電自加熱再生裝置啟動設(shè)定值時，控制器指令啟動電自加熱再生裝置，并通過金屬纖維氈過濾體表面的檢測溫度調(diào)節(jié)加熱電源的加熱電流；金屬纖維氈過濾體通電后產(chǎn)生高溫?zé)龤皆谄浔砻娴奶紵燁w粒，然后排出燃燒后生成的二氧化碳?xì)怏w，從而減小金屬纖維氈過濾體氣體通過的阻力；當(dāng)金屬纖維氈過濾體前后壓差下降到電自加熱再生裝置的壓力設(shè)定值時，控制器指令自加熱再生裝置停止加熱再生。

本發(fā)明通過金屬纖維氈微粒捕集器捕集柴油機(jī)排放尾氣中的微粒，再通過電自加熱再生裝置燒毀微粒，從而排放符合排放標(biāo)準(zhǔn)的尾氣，可以有效濾除柴油發(fā)電機(jī)組尾氣中的碳煙顆粒，同時能夠降低尾氣溫度，有效抑制了由尾氣煙羽引起的紅外和可見光目標(biāo)信號特征。本發(fā)明通過連接管中的尾氣顆粒濃度傳感器的檢測，確定尾氣能否直接排放，并通過第一電控截止閥和第一電控截止閥的切換選擇排放模式?？刂破鞲鶕?jù)實(shí)時采集的顆粒濃度信號和壓力信號自動控制微粒捕集器的和電自加熱再生裝置的啟用，從而有效減輕金屬纖維氈微粒捕集器的負(fù)荷，縮小了其體積、延長了電自加熱再生裝置使用間隔時間和使用壽命。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅固耐用且適合野戰(zhàn)裝備使用，維護(hù)保養(yǎng)簡單等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋，這些實(shí)施例，是參照附圖僅作為例子給出的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的金屬纖維氈微粒捕集器立體分解示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括第一電控截止閥1、第二電控截止閥2、金屬纖維氈微粒捕集器3、電自加熱再生裝置4、控制器5和煙氣混合冷卻通道6，柴油機(jī)排煙管7與分成兩路的連接管8相連，一路連接管8通過第一電控截止閥1通向金屬纖維氈微粒捕集器3的輸入端，金屬纖維氈微粒捕集器3的輸出端通過管道9與煙氣混合冷卻通道6相通。另一路連接管8通過第二電控截止閥2與煙氣混合冷卻通道6相通。電自加熱再生裝置4的加熱電源41兩端分別順次通過連接線42、絕緣接頭43與對應(yīng)的金屬纖維氈微粒捕集器3的連接端相連；電自加熱再生裝置4的加熱電源41為蓄電池。

控制器5的信號控制線51分別與第一電控截止閥控制端11、第二電控截止閥控制端21相連，控制器5的信號采集線52分別與設(shè)置在柴油機(jī)排煙管7及金屬纖維氈微粒捕集器3內(nèi)對應(yīng)的傳感器相連。

如圖2所示，金屬纖維氈微粒捕集器3包括殼體31、緊固環(huán)32、數(shù)個支撐骨架33、金屬纖維氈過濾體34和后蓋35，數(shù)個支撐骨架33間隔設(shè)置在呈筒形的金屬纖維氈過濾體34內(nèi)，插進(jìn)殼體31內(nèi)的金屬纖維氈過濾體34前端通過緊固環(huán)32鎖緊，后端嵌入后蓋35右側(cè)中心軸向延伸的限位套351內(nèi)，后蓋35固定在殼體31左端上。后蓋左側(cè)中心軸向延伸出端面帶有連接法蘭的后連接管352，殼體31右端先通過圓錐管收縮后再軸向延伸出端面帶有連接法蘭的前連接管311，這樣的結(jié)構(gòu)便于管道連接。殼體31和后蓋35均采用不銹鋼板加工而成。金屬纖維氈是高導(dǎo)電性能的過濾材料，采用極其精細(xì)的金屬纖維（直徑精確到微米）經(jīng)無紡鋪制、疊配經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，由不同孔徑層形成孔梯度，可控制得到極高的過濾精度和更大的納污量。具有三維網(wǎng)狀，多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高，表面積大，孔徑大小分布均勻等特點(diǎn)，能連續(xù)保持過濾網(wǎng)布的過濾作用，其強(qiáng)度高、抗振動性、韌性、導(dǎo)熱性均較強(qiáng)，是要求較高的野戰(zhàn)柴油發(fā)電機(jī)組微粒捕集器最適宜的過濾材料。金屬纖維氈過濾體34可以采用結(jié)構(gòu)簡單體積小的電自加熱再生方式。在金屬纖維氈過濾體34通電加熱時，不銹鋼制成的殼體31和后蓋35耐高溫、使用壽命較長。

一種柴油發(fā)電機(jī)組煙羽微粒捕集裝置的方法，包括步驟1）和步驟2）,其中，步驟1）包括以下兩種不同的工作模式：

1.1尾氣經(jīng)金屬纖維氈微粒捕集器3捕集微粒后再進(jìn)入煙氣混合冷卻通道6冷卻后排出

柴油機(jī)排出的尾氣如圖1中的實(shí)線箭頭所指方向向右進(jìn)入柴油機(jī)排煙管7后的連接管8中，柴油機(jī)排煙管7中的尾氣顆粒濃度傳感器53檢測到尾氣顆粒濃度，并將檢測到的尾氣顆粒濃度信號通過對應(yīng)的信號采集線52反饋給控制器5。當(dāng)控制器5檢測出尾氣顆粒濃度大于設(shè)定值時，發(fā)出指令通過第一電控截止閥控制端11關(guān)閉第一電控截止閥1，通過第二電控截止閥控制端21開啟第二電控截止閥2，柴油機(jī)排出的尾氣如圖1中的實(shí)線箭頭所指方向繼續(xù)向右經(jīng)過第二電控截止閥2進(jìn)入金屬纖維氈微粒捕集器3捕集微粒，經(jīng)過捕集微粒后達(dá)到排放要求的尾氣進(jìn)入煙氣混合冷卻通道6，高溫尾氣被柴油發(fā)電機(jī)組內(nèi)排出的溫度相對較低的冷卻風(fēng)（如圖1右側(cè)所示向下的空心箭頭）冷卻、混合并稀釋后不高于85℃的尾氣通過混合排風(fēng)口排出。

1.2尾氣直接進(jìn)入煙氣混合冷卻通道6冷卻后排出

柴油機(jī)排出的尾氣進(jìn)入柴油機(jī)排煙管7后的連接管8中，柴油機(jī)排煙管7中的尾氣顆粒濃度傳感器53檢測到尾氣顆粒濃度，并將檢測到的尾氣顆粒濃度信號通過對應(yīng)的信號采集線52反饋給控制器5。當(dāng)控制器5檢測出尾氣顆粒濃度小于設(shè)定值時，控制器5發(fā)出指令通過第二電控截止閥控制端21關(guān)閉第二電控截止閥2，通過第一電控截止閥控制端11開啟第一電控截止閥1。尾氣如圖1中的實(shí)線箭頭所指方向經(jīng)過第一電控截止閥1直接排入煙氣混合冷卻通道6，高溫尾氣被柴油發(fā)電機(jī)組內(nèi)排出的溫度相對較低的冷卻風(fēng)冷卻、混合并稀釋后不高于85℃的尾氣通過混合排風(fēng)口100排出。

步驟2）電自加熱再生裝置4啟動燃燒碳煙顆粒后關(guān)閉

當(dāng)控制器通過對應(yīng)位置的壓力傳感器檢測到金屬纖維氈微粒捕集器3前后端壓差大于電自加熱再生裝置4啟動設(shè)定值時，控制器5指令啟動電自加熱再生裝置4，并通過檢測到的金屬纖維氈過濾體34表面溫度調(diào)節(jié)加熱電源的加熱電流；金屬纖維氈過濾體34通電后產(chǎn)生高溫?zé)龤皆谄浔砻娴奶紵燁w粒，然后排出燃燒后生成的二氧化碳?xì)怏w，從而減小金屬纖維氈過濾體34氣體通過的阻力。當(dāng)金屬纖維氈過濾體34前后壓差下降到電自加熱再生裝置4的壓力設(shè)定值時，控制器5指令自加熱再生裝置4停止加熱再生。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。