一種柴油機(jī)用金屬碳煙微粒過濾器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一般的發(fā)動(dòng)機(jī)對排氣的有害成分進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化的催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種柴油機(jī)用金屬碳煙微粒過濾器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有采用柴油機(jī)的汽車(以下簡稱柴油車)尾氣污染處理方法，大多存在減少一種污染，勢必導(dǎo)致另一種污染增加的缺陷。在排放法規(guī)的壓力下，一方面車用柴油機(jī)正不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)，另一方面，選擇恰當(dāng)?shù)闹T如顆粒氧化催化器(ParticulateOxidat1n Catalyst，縮略詞為POC)、選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduct1n，縮略詞為SCR)、柴油氧化催化器(Diesel Oxidat1n Catalyst，縮略詞為DOC)與壁流式柴油顆粒過濾器(Diesel Particle Filter，縮略詞為DPF)等柴油發(fā)動(dòng)機(jī)煙后處理器，以滿足國四、歐IV、歐V和國V排放標(biāo)準(zhǔn)。其中POC煙后處理器是先將碳煙微粒，又稱顆粒物(Particulate Matter，縮略詞為PM)過濾或截留后，在催化劑的作用下進(jìn)行氧化，使碳煙PM中的可溶性有機(jī)成分(Soluble Organic Fract1n，縮略詞為S0F)部分氧化成(1)2和H20，減小碳煙PM的尺寸，同時(shí)催化燃燒，消除其毒性和危害的因素，有效解決碳煙PM超標(biāo)的問題。POC后處理器是先進(jìn)的載體和催化劑技術(shù)的結(jié)合，載體最為關(guān)鍵，不僅影響性能，也影響成本和壽命?，F(xiàn)有POC后處理器對碳煙PM的處理效率一般為50%?80%，被堵塞的故障率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于壁流式柴油顆粒過濾器DPF。最具代表性的Ecocat公司采用的POC載體是結(jié)構(gòu)獨(dú)特的金屬蜂窩板和超細(xì)金屬纖維紡織氈的組合體，其價(jià)格昂貴，國產(chǎn)的柴油車難以大批量采用處理尾氣污染。
[0003]本申請人的在先專利CN103352742A公開了《一種柴油機(jī)微粒過濾器載體》，它包括過濾器本體，所述過濾器本體為圓柱體，過濾器本體內(nèi)部具有蜂窩孔，其特征是:所述過濾器本體用84_90?1:%的堇青石、3_5wt%的紅柱石、2_5wt%的碳化娃和5_6?1:%的纖維碳球磨混合、再加入粘接劑、潤滑劑和水球磨混合后陳腐，再進(jìn)行擠壓成型、表面干燥定型和高溫?zé)贫桑僭诜涓C孔的孔壁表面上涂覆活性催化劑層，在蜂窩孔兩端內(nèi)分別交錯(cuò)設(shè)置有堵頭，經(jīng)干燥制成過濾器載體。在先專利CN103352742A在蜂窩孔兩端內(nèi)分別交錯(cuò)設(shè)置堵頭，使蜂窩孔形成半封閉式的過濾通道，使微粒在蜂窩孔中的過濾面積增大，吸附時(shí)間增長，微粒更多地被捕捉積存在孔內(nèi)而不外排，從而使柴油機(jī)廢氣排放達(dá)到歐V標(biāo)準(zhǔn)。但是，其低溫催化活性和最大轉(zhuǎn)化率有進(jìn)一步的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，對本申請人的在先專利CN103352742A作出進(jìn)一步的改進(jìn)，提供一種柴油機(jī)用金屬碳煙微粒過濾器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。
[0006]這種柴油機(jī)用金屬碳煙微粒過濾器，包括外殼、設(shè)置在所述外殼內(nèi)的一端面朝向進(jìn)氣側(cè)組件的氧化催化劑的柱狀載體，所述氧化催化劑用于將柴油機(jī)排氣中的NO催化氧化還原為N2O。
[0007]這種柴油機(jī)用金屬碳煙微粒過濾器的特點(diǎn)是:
[0008]所述氧化催化劑的柱狀載體朝向出氣側(cè)組件的另一端面外設(shè)有包括金屬絲網(wǎng)柱狀載體的金屬絲網(wǎng)型碳煙微粒過濾器，所述金屬絲網(wǎng)型碳煙微粒過濾器在所述氧化催化劑將柴油機(jī)排氣中的NO催化氧化還原為N2O所提供的催化燃燒條件下，先將碳煙PM過濾或截留后在催化劑的作用下進(jìn)行催化氧化和催化燃燒，使碳煙PM中的可溶性有機(jī)成分SOF部分氧化成0)2和H20，減小碳煙PM的尺寸，同時(shí)進(jìn)行催化燃燒，消除其毒性和危害的因素，有效解決碳煙PM超標(biāo)問題。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。
[0010]所述金屬絲網(wǎng)柱狀載體是采用絲網(wǎng)孔隙率為30目?100目、直徑為0.1mm、波紋高度為1.0mm?2.1mm、波紋寬度為1.2mm?2.0mm的310S不銹鋼絲波紋網(wǎng)卷制成300目?400目的金屬絲網(wǎng)柱狀載體。
[0011]所述310S不銹鋼絲是25Cr-20Ni系的高合金不銹鋼，耐高溫氧化性優(yōu)秀，最高使用溫度1200 °C，連續(xù)使用溫度1150°C。
[0012]所述金屬絲網(wǎng)型碳煙顆粒過濾器，還包括采用電泳沉積法制備在所述金屬絲網(wǎng)柱狀載體表面的高粘結(jié)度的底膜，以及涂覆在所述高粘結(jié)度的底膜上的碳煙催化燃燒催化劑涂層。
[0013]優(yōu)選的是，所述高粘結(jié)度的底膜是三氧化二鋁A1203膜。
[0014]所述碳煙催化燃燒催化劑含氧化鉀的銅基復(fù)合氧化物碳煙催化燃燒催化劑涂層，是鈣鈦礦型銅基復(fù)合氧化物碳煙催化燃燒催化劑涂層和非鈣鈦礦型銅基復(fù)合氧化物碳煙催化燃燒催化劑涂層中的一種。
[0015]優(yōu)選的是，所述鈣鈦礦型銅基復(fù)合氧化物碳煙催化燃燒催化劑涂層是鈣鈦礦粉體 La0.8K0.2Cu0.05Μη0.9503。鈣鈦礦粉體 La0.8Κ0.2Cu0.05Μη0.9503 具有同時(shí)去除碳煙-NOx ;在無氧條件下，CO和C3H6在催化劑的作用下和NO反應(yīng)生成Ν02和N，碳煙PM的起燃溫度為300 °C，而碳煙PM完全燃盡的溫度也只有438 °C，體現(xiàn)了該催化劑具有良好的PM低溫催化活性，其最大轉(zhuǎn)化率可達(dá)70%以上。
[0016]優(yōu)選的是，所述非鈣鈦礦型銅基復(fù)合氧化物碳煙催化燃燒催化劑涂層是非鈣鈦礦粉體Cu0.5Ce0.50。非鈣鈦礦粉體Cu0.5Ce0.50具有大量的氧缺位，可提高固溶體催化劑結(jié)構(gòu)中氧原子的分散性和儲(chǔ)氧能力，同時(shí)出現(xiàn)Cu+和Cu2+物種，為氧化碳煙PM和CO提供了更多的活性中心，可以進(jìn)一步提高催化劑活性，碳煙PM的起燃溫度降低至281°C，而碳煙PM完全燃盡的溫度也只有438°C，體現(xiàn)了該催化劑具有良好的PM低溫催化活性，其最大轉(zhuǎn)化率可達(dá)70%以上。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下再進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。
[0018]所述氧化催化劑的柱狀載體，是富含錫銷固溶體催化劑的柱狀載體。
[0019]所述氧化催化劑的柱狀載體，是300目?400目的堇青石蜂窩陶瓷柱狀載體，用84wt %?90wt %的堇青石、3wt %?5wt %的紅柱石、2wt %?5wt %的碳化娃和5wt %?6wt%的纖維碳球磨混合、再加入粘接劑、潤滑劑和水球磨混合后陳腐，再進(jìn)行擠壓成型、表面干燥定型和高溫?zé)贫?；再在蜂窩孔的孔壁表面上涂覆氧化催化劑的活性涂層，經(jīng)干燥、焙燒制成氧化催化劑。
[0020]所述進(jìn)氣側(cè)組件包括依次連接的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的過濾器進(jìn)氣管、進(jìn)氣擴(kuò)張管、連接進(jìn)氣擴(kuò)張管的第一法蘭、固定所述氧化催化劑的柱狀載體的第一金屬檔圈，以及安裝在所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的進(jìn)氣擴(kuò)張管外壁的第一壓差傳感器，所述第一金屬檔圈與所述氧化催化劑的柱狀載體的外殼焊接固定。
[0021]所述出氣側(cè)組件包括依次連接的連接出氣擴(kuò)張管的第二法蘭、固定所述金屬絲網(wǎng)型碳煙微粒過濾器的金屬絲網(wǎng)柱狀載體的第二金屬檔圈、出氣擴(kuò)張管，以及出氣管和安裝在出氣擴(kuò)張管外壁的第二壓差傳感器，所述第二金屬檔圈與所述金屬絲網(wǎng)型碳煙微粒過濾器的金屬絲網(wǎng)柱狀載體的外殼焊接固定。
[0022]所述外殼是單層外殼和帶保溫層的雙層外殼中的一種。
[0023]所述外殼是SUS409鐵素體不銹鋼外殼和表面鍍鋁的普通鋼外殼中的一種。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0025]本發(fā)明的低溫催化活性和最大轉(zhuǎn)化率有進(jìn)一步的提高，更具備技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的競爭力。
【附圖說明】
[0026]附圖是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并對照附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0028]一種如附圖所示的柴油機(jī)用金屬碳煙微粒過濾器，包括帶保溫層的雙層SUS409鐵素體不銹鋼外殼、設(shè)置在外殼內(nèi)的一端面朝向進(jìn)氣側(cè)組件的氧化催化劑的柱狀載體5，氧化催化劑的柱狀載體5是富含錫銷固溶體催化劑的300目?400目的堇青石蜂窩陶瓷柱狀載體，用84wt%?9(^1:%的堇青石、3wt%?5?1:%的紅柱石、2