[发明专利]一种矿井防爆柴油机尾气净化装置及方法

说明书

本发明公开了一种矿井防爆柴油机尾气净化装置及方法，装置包括净化腔体、金属滤芯、球形底盖、净化筒和支腿，净化腔体内设有将净化腔体分隔为颗粒物捕集室和气体催化室的金属挡板，颗粒物捕集室的一侧设有进气口，气体催化室一侧设有出气口，金属滤芯设在颗粒物捕集室内，净化筒设在气体催化室内，净化腔体上设有高温高压人孔，用于取放金属滤芯。主要优点体现在：1)金属滤芯容污量大，阻力小；表面涂覆聚四氟乙烯涂层，易清洗，克服了传统滤芯难以清洗的缺点；2)利用尾气中还原性与氧化性危害物质共存的特性，制备过渡金属氧化物催化剂，以“害”消“害”；3)避免了尿素等外界还原剂及电气设备的使用，简化装置结构。

技术领域

本发明涉及一种尾气净化装置及方法，尤其是一种适用于井下空气净化的矿井防爆柴油机尾气净化装置及方法。

背景技术

车辆尾气是空气污染的重要污染源之一，为此世界各国均对车辆尾气的排放作了严格规定，因此，如何能够使机动车尾气达标排放，减少颗粒物和有害气体的排放是一个重要的研究热点。地面柴油机尾气净化技术较为成熟，但是由于煤矿作业环境的特殊性，不能直接运用于井下防爆柴油机尾气净化。由于经常性爬坡和高负荷运行，矿井柴油机排放的碳黑颗粒物量远远高于地面柴油机。传统的柴油机尾气净化技术采用蜂窝陶瓷净化碳黑颗粒物，容污量小、易堵塞，且再生过程复杂困难(高温煅烧、高压气体喷吹)，不适用于矿井柴油机尾气净化；煤矿井下电气设备需要严格符合煤安标准，而普遍使用于NOx净化的SCR系统需要使用尿素计量喷射装置，不符合煤矿电气设备使用要求，因此需要设计出一种符合煤矿安全标准的新型NOx净化技术；煤矿井下环境复杂，危害物质，尤其是易燃气体的排放，可能会导致安全事故的发生。车用尿素添加剂可以有效降解NOx，但是会造成氨气(易燃易爆)泄漏。因此，矿井柴油机尾气净化技术中应避免此类还原剂的使用。根据以上可知，急需设计一种不仅要实现尾气高效净化的矿井防爆柴油机尾气净化技术，也要满足阻力小且容污量大、易清洗、无外部电气设备及车用尿素添加剂使用的要求。

发明内容

技术问题：本发明目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、安全高效、便于拆装和清洗、无外界电气设备及还原添加剂使用的矿井防爆柴油机尾气净化装置。

技术方案：为了实现上述目的，本发明的一种矿井防爆柴油机尾气净化装置，包括净化腔体、金属滤芯、球形底盖、净化筒和支腿，所述的净化腔体内设有将净化腔体分隔为颗粒物捕集室和气体催化室的金属挡板，所述颗粒物捕集室的一侧设有进气口，所述气体催化室一侧设有出气口，所述的金属滤芯为表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的改性金属滤芯，设在颗粒物捕集室内，所述的净化筒内装有非贵金属颗粒催化剂，设在气体催化室内，净化腔体的顶部设有阶梯法兰，阶梯法兰的台肩顶部位于颗粒物捕集室上方，上面设有高温高压入孔，净化腔体的底板上设有螺纹孔座，金属滤芯与净化筒通过螺纹孔座连接固定在底板上，球形底盖与底板焊接相连，形成球形腔体；尾气由进气口进入颗粒物捕集室，经金属滤芯过滤后，通过螺纹孔座进入球形腔体，再通过气体催化室底部的螺纹孔座进入气体催化室内进行净化，最后由出气口排出，支腿呈三角形焊接在净化腔体的下部。

所述的金属滤芯的过滤精度为2～10μm。

所述的金属滤芯至少有一个，过滤风速在2m/s之内，金属滤芯的个数N1通过下式计算得到：

其中：Q为柴油机排气量(m³/s)，S为金属滤芯的过滤面积(m²)。

所述的净化筒为多个，净化风速在0.8m/s之内，净化筒个数N2通过下式计算得到：

其中：Q为柴油机排气量(m³/s)，S为净化筒的净化面积(m²)。