新聞主題	揭秘柴油發(fā)電機(jī)的DPF尾氣處理技術(shù)

 

摘要：隨著史上最嚴(yán)國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對(duì)后處理系統(tǒng)的技術(shù)也提出了更高要求。對(duì)于一個(gè)好的后處理來(lái)說(shuō)，精準(zhǔn)控制DPF（顆粒物捕集器）再生是關(guān)鍵。那如何才能做到這點(diǎn)？今天，康明斯小哥請(qǐng)來(lái)了康明斯后處理技術(shù)專(zhuān)家和大家一起聊聊DPF再生控制。為了滿(mǎn)足國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)，減少細(xì)顆粒物的排放，降低尾氣對(duì)大氣的污染，于是乎，顆粒捕捉器（GPF）裝在了康明斯柴油發(fā)電機(jī)配備的減排系統(tǒng)里，它可以在微小顆粒物進(jìn)入大氣之前將其進(jìn)行捕捉。當(dāng)達(dá)到一定條件后，顆粒捕捉器需要執(zhí)行再生程序，以便繼續(xù)正常工作。

 

 

 

● 什么是DPF？

 

DPF即柴油顆粒過(guò)濾器，指安裝在柴油發(fā)電機(jī)排氣系統(tǒng)中，通過(guò)過(guò)濾來(lái)降低排氣中顆粒物(PM)的裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)DPF。DPF能夠有效地凈化排氣中70%—90%的顆粒，是凈化柴油機(jī)顆粒物最有效、最直接的方法之一。已在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)了商品化。DPF安裝在柴油機(jī)排氣管上，排氣通過(guò)時(shí)，PM被濾芯吸附過(guò)濾。但隨著工作時(shí)間的增加，濾芯內(nèi)部PM增加，導(dǎo)致排氣背壓升高，將影響柴油機(jī)的動(dòng)力性的經(jīng)濟(jì)性。清除濾芯上的PM被稱(chēng)作DPF的再生。DPF面臨的最大挑戰(zhàn)就是再生問(wèn)題。康明斯按照再生功能的啟動(dòng)方式，將再生分為“主動(dòng)再生”和“被動(dòng)再生”。

康明斯DPF后處理系統(tǒng)的作用，是收集排氣氣流中的微粒，達(dá)到降低顆粒物（PM）的效果。其中微粒主要由碳顆粒構(gòu)成，如果當(dāng)顆粒物積累較多，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行處理，會(huì)造成DPF后處理系統(tǒng)堵塞。而如果提高排氣溫度，將碳顆粒氧化成二氧化碳（CO2）氣體狀態(tài)，DPF后處理系統(tǒng)就會(huì)由堵塞變通暢，能夠長(zhǎng)期使用。

 

● DPF的技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)：

 

1、顆粒過(guò)濾器捕捉到一定量的顆粒后，會(huì)堵塞排氣通道，造成排

氣背壓上升，影響到發(fā)動(dòng)機(jī)性能，需要將捕捉到顆粒物消除掉，使排

氣恢復(fù)通常，即所謂的再生。

2、再生方式之一是被動(dòng)再生，傳感器測(cè)量排氣背壓，當(dāng)背壓上升到一定數(shù)值后，ECU控制專(zhuān)用噴嘴，往排氣管里噴柴油，在排氣管內(nèi)形成燃燒火焰，使DPF內(nèi)部溫度上升到600～620度，將捕捉到的顆粒燃燒成CO?排出去。

3、再生方式二也是被動(dòng)再生，由ECU控制發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器，在氣缸燃燒后期噴油，從而使排氣溫度升高，也使DPF內(nèi)部溫度上升到600～620度，將捕捉到的顆粒燃燒成CO?排出去。

5、再生方式三還是被動(dòng)再生，在顆粒捕捉器采用電加熱方法形成高溫，將捕捉到的顆粒燃燒成CO?排出去。

6、再生方式四是主動(dòng)再生，采用在燃油里加添加劑，降低顆粒燃燒的溫度，使捕捉到的顆粒在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作溫度下即可燃燒成CO?排出去。

7、DPF的再生，是需要消耗燃料或電力的，所以使用的DPF柴油機(jī)，經(jīng)濟(jì)性較差。燃油中加添加劑的方法目前不成熟，需要用戶(hù)在

柴油里加添加劑，實(shí)際操作中也有困難。

8、DPF對(duì)燃油中的硫非常敏感，要求使用15ppm的柴油。這是因?yàn)槿加?中的硫會(huì)在高溫下形成硫酸鹽，本身就是一種顆粒，造成顆粒排放升高；其次硫酸鹽附著在載體涂層表面，破壞了涂層，產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，阻礙氣態(tài)催化反應(yīng)使再生失效，從而引起顆粒物排放超標(biāo)。

 

● DPF碳載量是如何計(jì)算的？

DPF碳載量模型由基于模型的碳載量估算與基于壓差傳感器的碳載量估算組成，二者經(jīng)過(guò)復(fù)雜的計(jì)算輸出碳載量模型估計(jì)值。基于模型的碳載量估算是根據(jù)發(fā)電機(jī)原排煙度、碳顆粒與NO2的氧化反應(yīng)速率、與O2的氧化反應(yīng)速率，在實(shí)時(shí)溫度和流量條件下計(jì)算DPF內(nèi)累積的碳載量。基于壓差傳感器的碳載量模型是基于DPF載體兩端的壓差傳感器讀值計(jì)算出DPF中累積的碳載量。康明斯系統(tǒng)碳載量模型計(jì)算值與實(shí)際稱(chēng)重結(jié)果非常接近。

 

● DPF再生溫度是如何控制的？

當(dāng)碳載量累積到一定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)再生燃燒去除DPF中累積的碳。再生是通過(guò)外置噴油器或缸內(nèi)噴油器后噴將柴油引入尾氣，柴油在DOC內(nèi)氧化燃燒以提升尾氣溫度將下游DPF內(nèi)累積的碳顆粒燃燒消耗。

 

顆粒捕捉器原理圖

● 再生的技術(shù)難點(diǎn)

（1）DOC出口溫度控制能力

再生通過(guò)管理DOC出口溫度控制DPF內(nèi)累積的碳顆粒穩(wěn)定的氧化燃燒，由于DPF內(nèi)部溫度變化相比DOC出口溫度有滯后性，其控制難度不言自明。康明斯具備精確的溫度控制算法和豐富的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)的DPF產(chǎn)品溫度控制精確而可靠。

（2）設(shè)置合理再生目標(biāo)溫度

康明斯DPF的再生目標(biāo)溫度設(shè)置會(huì)結(jié)合不同的碳載量，并通過(guò)惡劣的工況下驗(yàn)證，以保證系統(tǒng)在不同的工況條件下均能安全進(jìn)行再生，避免DPF被燒毀。

 

國(guó)三柴油機(jī)后處理排放系統(tǒng)

 

 

● 對(duì)產(chǎn)業(yè)及社會(huì)的有何影響

本技術(shù)規(guī)范的制定有助于合理使用柴油發(fā)電機(jī)治理和建設(shè)資金，提高投入資金的使用效率，提高資源利用率和降低治污成本。通過(guò)利用本技術(shù)規(guī)范，引導(dǎo)深圳市以最經(jīng)濟(jì)的手段、最少的投入獲取最大化的管理效果，從而服務(wù)于城市空氣質(zhì)量的改善，不但可以為國(guó)家?guī)?lái)巨大的環(huán)境效益，而且從減少空氣污染和保護(hù)公眾健康角度產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和間接的經(jīng)濟(jì)效益。

 

 

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