[发明专利]一种柴油机用金属碳烟微粒过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及一般的发动机对排气的有害成分进行催化转化的催化反应器结构，特别是涉及一种柴油机用金属碳烟微粒过滤器。

背景技术

现有采用柴油机的汽车(以下简称柴油车)尾气污染处理方法，大多存在减少一种污染，势必导致另一种污染增加的缺陷。在排放法规的压力下，一方面车用柴油机正不断进行技术升级和改进，另一方面，选择恰当的诸如颗粒氧化催化器(Particulate Oxidation Catalyst，缩略词为POC)、选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，缩略词为SCR)、柴油氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst，缩略词为DOC)与壁流式柴油颗粒过滤器(Diesel Particle Filter，缩略词为DPF)等柴油发动机烟后处理器，以满足国四、欧IV、欧V和国V排放标准。其中POC烟后处理器是先将碳烟微粒，又称颗粒物(Particulate Matter，缩略词为PM)过滤或截留后，在催化剂的作用下进行氧化，使碳烟PM中的可溶性有机成分(Soluble Organic Fraction，缩略词为SOF)部分氧化成CO₂和H₂O，减小碳烟PM的尺寸，同时催化燃烧，消除其毒性和危害的因素，有效解决碳烟PM超标的问题。POC后处理器是先进的载体和催化剂技术的结合，载体最为关键，不仅影响性能，也影响成本和寿命。现有POC后处理器对碳烟PM的处理效率一般为50％～80％，被堵塞的故障率也远远低于壁流式柴油颗粒过滤器DPF。最具代表性的Ecocat公司采用的POC载体是结构独特的金属蜂窝板和超细金属纤维纺织毡的组合体，其价格昂贵，国产的柴油车难以大批量采用处理尾气污染。

本申请人的在先专利CN103352742A公开了《一种柴油机微粒过滤器载体》，它包括过滤器本体，所述过滤器本体为圆柱体，过滤器本体内部具有蜂窝孔，其特征是：所述过滤器本体用84-90wt％的堇青石、3-5wt％的红柱石、2-5wt％的碳化硅和5-6wt％的纤维碳球磨混合、再加入粘接剂、润滑剂和水球磨混合后陈腐，再进行挤压成型、表面干燥定型和高温烧制而成，再在蜂窝孔的孔壁表面上涂覆活性催化剂层，在蜂窝孔两端内分别交错设置有堵头，经干燥制成过滤器载体。在先专利CN103352742A在蜂窝孔两端内分别交错设置堵头，使蜂窝孔形成半封闭式的过滤通道，使微粒在蜂窝孔中的过滤面积增大，吸附时间增长，微粒更多地被捕捉积存在孔内而不外排，从而使柴油机废气排放达到欧V标准。但是，其低温催化活性和最大转化率有进一步的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，对本申请人的在先专利CN103352742A作出进一步的改进，提供一种柴油机用金属碳烟微粒过滤器。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种柴油机用金属碳烟微粒过滤器，包括外壳、设置在所述外壳内的一端面朝向进气侧组件的氧化催化剂的柱状载体，所述氧化催化剂用于将柴油机排气中的NO催化氧化还原为N₂O。

这种柴油机用金属碳烟微粒过滤器的特点是：

所述氧化催化剂的柱状载体朝向出气侧组件的另一端面外设有包括金属丝网柱状载体的金属丝网型碳烟微粒过滤器，所述金属丝网型碳烟微粒过滤器在所述氧化催化剂将柴油机排气中的NO催化氧化还原为N₂O所提供的催化燃烧条件下，先将碳烟PM过滤或截留后在催化剂的作用下进行催化氧化和催化燃烧，使碳烟PM中的可溶性有机成分SOF部分氧化成CO₂和H₂O，减小碳烟PM的尺寸，同时进行催化燃烧，消除其毒性和危害的因素，有效解决碳烟PM超标问题。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述金属丝网柱状载体是采用丝网孔隙率为30目～100目、直径为0.1mm、波纹高度为1.0mm～2.1mm、波纹宽度为1.2mm～2.0mm的310S不锈钢丝波纹网卷制成300目～400目的金属丝网柱状载体。

所述310S不锈钢丝是25Cr-20Ni系的高合金不锈钢，耐高温氧化性优秀，最高使用温度1200℃，连续使用温度1150℃。

所述金属丝网型碳烟颗粒过滤器，还包括采用电泳沉积法制备在所述金属丝网柱状载体表面的高粘结度的底膜，以及涂覆在所述高粘结度的底膜上的碳烟催化燃烧催化剂涂层。

优选的是，所述高粘结度的底膜是三氧化二铝Al2O3膜。