[发明专利]一种低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置及取样方法

说明书

技术领域

本发明涉及柴油机有害排放气体净化处理技术领域。

背景技术

日前，中国许多地区出现了严重的的“雾霾”现象，给环境、人体健康和经济等方面造成显著的负面影响。研究发现，可吸入颗粒物是导致“雾霾”产生的主要原因。因此，解决“雾霾”污染的首要任务是有效控制可吸入颗粒物。研究表明，低温等离子体可以有效降低颗粒物排放，并且不会引起二次污染。低温等离子体发生器主要由等离子体电源、高压电极、介质层和低压电极组成。其中，高压电极接等离子体电源，低压电极接地，介质层置于两电极之间，两电极间会形成均匀稳定的放电现象。

低温等离子体技术在废气处理领域日益得到广泛研究，中国专利CN201110057179.0提供了一种低温等离子体协同两相催化装置及处理有害排放气体的方法，适用于柴油机有害排放气体净化领域。其技术由进排气口，等离子体发生装置，氧化相催化装置，还原相催化装置组成。其技术先将有害排放气体通过氧化相催化装置进行氧化相催化，再将气体分流为三股或三股以上分别进入双介质阻挡放电低温等离子体发生器，对气体进行低温等离子介质阻挡放电，最后通过还原相催化装置对气体进行还原相催化。中国专利CN200410039002.8提供了一种用于各种内燃机的低温等离子体节油尾气净化装置。其装置由高频高压脉冲电源、等离子发生器、连接盘、输气管和喷嘴组成。内燃机装上该装置，可促进快速完全燃烧，消除黑烟，节油率达8%-20%，减少一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物排放总量50%以上。中国专利CN 200810235539提供一种蜂窝状介质阻挡放电低温等离子体发生器装置，该装置结构包括壳体，复合高压电极、石英介质、蜂窝状排列的低压电极和催化腔，以及壳体外侧的进气口，位于催化腔底部的排气口。该技术可以保证低温等离子体发生器在柴油机排气台架试验研究工作中安全可靠运行，抗震性能较好，但是气体组分在等离子体气相反应区内的滞留时间比较短，化学反应不是很充分。中国专利CN200410065415.3提供了一种用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，该装置包括壳体、蜂窝载体催化剂、低温等离子体发生装置，其特征是蜂窝载体催化剂安装在壳体的出气端中。该装置利用低温等离子体净化与催化剂净化之间的协同净化功能，利用低温等离子体产生的高能活性物质提高催化剂的反应活性，降低催化剂的起燃温度，提高尾气净化率。

将低温等离子体发生装置应用于降低颗粒物排放已经成为柴油机后处理领域内研究的热点，并取得了一定的成果。但是，人们对低温等离子体技术降低颗粒物的作用机理研究还不够深入，对降低机理还不够明确。柴油机颗粒物组分较多且比较复杂，研究低温等离子体对颗粒物不同组分的作用机理，将有助于揭示低温等离子体技术降低颗粒物排放的作用机理。

发明内容

本发明提供一种低温等离子体发生器协同颗粒物取样装置及取样方法，适用于全流式柴油机台架试验，可以获得低温等离子体作用前后的颗粒物样品，具有颗粒物取样装置简单，操作轻便，为揭示低温等离子体处理颗粒物的作用机理提供了有利条件。

本发明所采用的技术方案是：在等离子体发生器前，总进气管后安装了控制阀门A以及可拆卸的颗粒物取样装置A；在总排气管前安装了控制阀门B以及可拆卸的颗粒物取样装置B。在放电区，采用三根或三根以上等离子体发生器并联工作的结构，用支架彼此隔开一定的距离，防止发生器电极之间的互相影响，支架的材料为绝缘且耐高温的聚四氟乙烯。该种结构在放电过程中会产生大量活性自由基团与柴油机有害排气进行化学反应，不仅可以促进化学反应，还可以使通常条件下难以产生的化学反应得以迅速发生，增强了降低柴油机有害排放的有效性。三根或三根以上等离子体发生器并联工作的结构适用于全流式台架试验，可以根据不同型号的发动机进行调整，更具有实用意义。此外，这种结构提高了排气组分在等离子体气相反应区内的滞留时间，能量利用率高，增强了有害气体组分的转化效率。试验表明该装置可以有效提高柴油机颗粒排放转化效率达60％以上，且对应于柴油机增加的燃油消耗率在5％以内。