榮鵬分析除塵設備的多孔化設計與使用：柴油機排放微粒的主要物質是碳，其粒度一般小于0.3um，可深入人的肺部造成機械性超負荷，損傷肺內各種通道的自凈機制，從而使其他化合物容易發揮致癌作用，碳粒還吸附有多種 物質，具有不同程度的誘發和致癌作用。在柴油車較多的城市中，柴油機排放的微?？墒故袃裙饩€受折射，使天空變暗。對于轎車和輕型車用的輕型柴油機，微粒排放量在0.11.0g/km的數量級，對于重型車用的重型柴油機，微粒排放量在0.11.0g/（kW？h）的數量級。電除塵是利用高電壓產生的強場強使氣體電離，即產生電暈放電，進而使粉塵荷電，并在電場力作用下，使氣體中的懸浮粒子分離出來的技術。本文研究的是利用電除塵技術作為柴油機排氣微粒凈化的又一種新技術。

　　1柴油機排氣微粒凈化技術簡介柴油機排氣微?；旧鲜呛芏嗵假|微粒的聚集體，稱為碳煙粒。經電子顯微鏡觀測表明，柴油機排氣微粒是一種由很多原生微球聚集而成的聚集體，這種聚集體可以包含10 3 10 4個微球體。這些微球體都是燃燒產生的碳粒，其直徑在10100nm數量級，但大多數在15 40nm范圍內。測得的微粒粒度大多在0.021.0um范圍內，其體積平均粒度為0.10.3um.

　　 研究的車用柴油機排氣微粒凈化技術是微粒過濾器DPF（Diesel Particulate Filter，縮寫DPF）。微粒過濾過程按濾芯結構特征不同分為表面過濾型和體積過濾型兩種。

　　體積過濾型DPF主要用比較疏松的過濾體積容納微粒，濾芯是用泡沫陶瓷、鋼絲棉或陶瓷纖維筒等較疏松材料制成的，共同缺點是過濾效率、排氣阻力與外形尺寸之間有很大的矛盾，即在令人滿意的效率和可以接受的阻力下，外形尺寸顯得過大。

　　表面過濾型濾芯用比較密實的過濾表面阻擋微粒，一般單位體積的表面積很大，材料壁薄，既可獲得較高的過濾效率，又可具有較小的阻力。 ，公認 成功的表面過濾型DPF濾芯是蜂窩陶瓷DPF，但濾芯形狀復雜，在很高的溫度和溫度梯度下易于損壞。

　　DPF只能把微粒從柴油機的排氣中過濾出來，沉積在濾芯內，它本身并不能清除微粒。清除DPF中積聚的微粒，以恢復到接近原先的低阻力特性，這個過程稱為DPF的 。

　　已經開發的用丙烷或柴油作為燃料、用電點火的燃燒器來引發DPF的 。柴油燃燒器應用與柴油機相同的燃料，比較方便，但燃燒過程的組織比較困難，尤其冷起動時可能燃燒不良，引起二次污染；應用丙烷作為燃燒器的燃料，容易 燃燒，但需要單獨的高壓丙烷氣瓶。平均溫度在700～800℃，以便可靠點燃已沉積的微粒，但陶瓷濾芯因尺寸大 周期延長，使濾芯過熱而易碎裂或熔融。

　　用電阻加熱器供熱 ，電阻加熱器由車載蓄電池供電。一種結構型式是把螺旋形電阻絲塞入蜂窩陶瓷濾芯進口一側的蜂窩，另一種結構型式是采用回形電阻絲，布置在各蜂窩孔道的進口段。電阻絲直接點燃微粒，DPF前部微粒燃燒的火焰隨著排氣氣流向DPF的尾部傳播，將整個通道內的微粒燃燒完畢。用電阻加熱器供熱 可避免采用復雜昂貴的燃燒器，同時電加熱可消除對任何二次污染，但由于蜂窩陶瓷濾芯孔道數很多，這種結構 復雜。

　　2電除塵器的基本原理電除塵器是利用高電壓產生的強場強使氣體局部電離，并利用電場力實現粒子（固體或液體）與氣流的分離。。接地的金屬圓管叫收塵極（或集塵極），與直流高壓電源輸出相連的細金屬線叫電暈極（放電極）。電暈極置于圓管的 ，靠下端的重錘張緊。含塵氣流從除塵器下部進氣管引入，凈化后的清潔氣體從上部排氣管排出。

　　在電暈極與收塵極之間施加足夠高的直流電壓（不產生火花），兩極間產生極不均勻的電場，電暈極附近的電場強度 高，使電暈極周圍的氣體電離，即產生電暈放電，電壓越高，電暈放電越強烈。氣體電離生成的大量自由電子和正離子，在電暈外區（低場強區），自由電子由于動能的降低，不足以使氣體發生碰撞電離而附著在氣體分子上形成負離子。負離子在電場力作用下向收塵極運動，在電場空間充滿了大量負離子。當含塵氣體通過電場時，負離子與塵粒碰撞并附著其上，實現了粉塵的荷電。

　　荷電粉塵在電場中受電場力的作用被驅往收塵極，經過 時間后達到收塵極表面，放出所帶負電荷而沉集其上。收塵極表面上的粉塵沉集到 厚度后，用機械振打等方法將其清除掉，使之落入下部灰斗中。

　　電暈區內的正離子在電場力的作用下向鄰近的電暈極運動，在運動過程中與煙氣中的塵粒碰撞使其荷電，荷正電的塵粒受電場力驅使沉集在電暈極上，只是電暈極上附著的粉塵量比收塵極少得多。

　　3多孔泡沫金屬材料的結構及特點分析多孔泡沫金屬材料的幾何結構如所示，多孔材料中孔所占的體積百分比越高，材料的密度 越低。多孔泡沫金屬材料具有耐熱、抗沖擊、剛性好，有吸音、透過、耐蝕等性能。由實驗得其他的與除塵有關的特性見所示?？芍?，泡沫金屬材料的性能適合發動機的工作環境。

　　4凈化柴油機排氣微粒的多孔泡沫金屬電除塵器的結構設計4.1多孔泡沫金屬電除塵器凈化柴油機排氣微粒的基本設計思想本文研究將電除塵器做為凈化柴油機排氣微粒的新技術。該除塵器在普通管式除塵器的基礎上做了改進，改進后的電除塵器結構示意圖如所示，其特點是：一是集塵極采用多孔泡沫金屬材料做成，由若干塊斷面不同的集塵極組合而成的可整體拆裝的板排結構，集塵極間距密，垂直懸掛在電場中；二是電暈為剛性線，位于每兩塊集塵極板的通道中間。

　　將電除塵器安裝在柴油機排氣氣道中部，柴油機廢氣從下而上流過，排氣微粒通過靜電被吸附在集塵極上，從而潔凈排氣微粒，降低污染。運行規定時間后，停止發動機運行，取出電除塵器內的多孔泡沫金屬集塵極進行水或壓縮空氣清洗，安裝后繼續使用。

　　4.2做為柴油機排氣微粒凈化應用的電除塵器的特點做為柴油機排氣微粒凈化應用的多孔泡沫金屬電除塵器的優點是：4.2.1因多孔泡沫金屬材料的多孔性，即多孔相當于金屬帶尖角的地方增多，使得電力線的密度增大，局部電場增強，以使凈化效率提高。

　　4.2.2采用多孔泡沫金屬材料做集塵極板，相當于增加了平行板的數量，可以使極板的面積無限增大，相對于平行板面積擴大了，使凈化效率提高。

　　4.2.3多孔泡沫金屬除塵器作成集塵極后，使得排氣系統的阻力大為降低（可控制在200MPa以內）。

　　4.2.4集塵極采用板排結構，沿氣流垂直方向，根據柴油機功率及排氣道面積大小，可以任意增設電場室數及電場長度，組裝成各種規格，凈化效率提高；該結構易實現沿電場斷面煙氣的均勻布置，凈化效率提高。

　　4.2.5由于采用可拆卸多孔泡沫金屬材料制造成的集塵極板排，因集塵極清潔后可以重復使用，使用時間可以與車的時間一樣長，運行成本很低。

　　5小結本文研究提出了柴油機排氣微粒的凈化新方法-多孔泡沫金屬電除塵技術。闡述了普通管式電除塵器的除塵原理，說明了泡沫金屬材料的特性，提出了電除塵做為柴油機排氣微粒凈化的新技術，并設計了以多孔泡沫金屬為集塵極的電除塵器的結構及原理，分析了該裝置的優點。