[发明专利]一种柴油机尾气净化装置及方法

说明书

本发明涉及一种柴油机尾气净化装置及方法，其包括NTP反应器、NTP反应器箱体和DPF装置；所述NTP反应器设置在所述NTP反应器箱体内，所述NTP反应器与所述NTP反应器箱体之间具有空隙，形成放电空腔；所述NTP反应器箱体前后两端分别通过连接法兰与排气管连接，且所述NTP反应器箱体与排气歧管之间具有距离；与所述NTP反应器箱体前端连接的所述排气管为NTP反应器箱体进气端；所述NTP反应器箱体后端经所述DPF装置与所述排气管连接，该排气管为出气端。本发明适用于柴油机尾气处理领域，能实现NO_X与PM的协同处理。

技术领域

本发明涉及一种柴油机尾气处理领域，特别是关于一种基于介质阻挡放电低温等离子体(Non-thermal Plasma,NTP)技术与柴油机微粒捕集(Diesel Particulate Filter,DPF)技术协同作用，处理柴油机运行过程中产生的碳氢化合物(Hydrocarbon，HC)、氮氧化物(Nitrogen Oxide,NO_X)及颗粒物(Particulate Matter,PM)排放的柴油机尾气净化装置及方法。

背景技术

柴油机因其良好的经济性、动力性和可靠性，在农业生产领域得到广泛应用。随着人们环保意识增强，开始关注非道路柴油机(农业机械的主要动力来源)的排放问题。美国自2008年开始实施针对非道路柴油机的排放法规(Environmental Protection AgencyTier 4Emission Standards)；2014年欧洲开始执行针对非道路柴油机实施欧四排放标准；中国于2015年起开始实施“非道路移动机械柴油机排气污染排放限值”的第三阶段。

柴油机有害成分主要有常规气体排放，如NO_X、HC等；非常规排放，如醛、酮、酯类、苯类等几十种化合物及PM排放。NO_X排放是柴油机尾气排放有害成分中最多的，约占有害排放的50％；其次是PM，CO及HC。

CO是燃油不完全燃烧的产物。HC生成比较复杂，可能来自燃油不完全燃烧、换气和扫气过程燃烧室壁面的淬熄效应，也有可能是燃烧室缝隙效应以及曲轴箱排放和燃油系统的蒸发。NO_X排放中NO占90％，NO₂占10％。NO_X来源有：大气中的氮转化或者燃料中的氮转化(柴油中氮的含量很低，一般不到0.2％)。一氧化氮(Nitric Oxide,NO)主要有火焰中“瞬发”形成和焰后区形成两种，“瞬发”形成的NO量很少，主要是焰后区形成。燃烧温度、氧气浓度及滞留时间是影响NO生成的主要因素。柴油机尾气排放中的PM主要是柴油及润滑油中的碳氢化合物不完全燃烧的产物。NO_X生成条件为高温、富氧，而PM的生成条件是高温缺氧下的不完全燃烧，两者之间存在此消彼长的矛盾，因此同时降低NO_X、PM排放成为柴油机排放控制的难点。

降低柴油机尾气排放减可以采取三方面措施：燃料处理技术、机内净化技术及尾气后处理装置。随着排放控制法规日趋严格，单纯依靠机内净化技术难以满足对CO、NO_X、HC和PM等污染物的排放要求，必须采用尾气后处理装置，对CO、NO_X、HC和PM等污染物进行处理。目前柴油机尾气排放的后处理装置主要包括：针对NO_X排放的吸附催化还原技术、选择性催化还原技术、选择性非催化还原技术；针对PM排放的DPF，DPF的使用使柴油机排气背压增加，造成NO、NO_X及NO₂排放升高；柴油机催化氧化装置等，但是后处理技术难以实现NO_X与PM的同时处理。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种介质阻挡放电NTP及DPF协同作用柴油机尾气净化装置及方法，其能实现NO_X与PM的协同处理。