微粒捕集器（DPF）在廣電行業(yè)柴發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用

摘 要：柴油發(fā)電機(jī)組微粒排放物（PM2.5）嚴(yán)重地污染環(huán)境并危害人類健康，如何有效地控制柴油發(fā)電機(jī)房尾氣排放及PM2.5是一項具有推廣價值的工作。柴油車尾氣微粒捕集器（DPF）是解決碳煙顆粒排放物的最為有效和簡單的方法之一，本文結(jié)合實際案例，分析了陶瓷基材料作為DPF濾芯在柴油發(fā)電機(jī)組中的實際效果。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī)組；凈化器；DPF；蜂窩陶瓷；旁通閥執(zhí)行器；背壓

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.129

柴油發(fā)電機(jī)在運行過程中就會產(chǎn)生大量的PM2.5顆粒物。PM2.5就是細(xì)顆粒物，又稱細(xì)粒、細(xì)顆粒。細(xì)顆粒物指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤ 2.5 μm的顆粒物。雖然PM2.5顆粒物只是地球大氣成分中含量很少的成分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

1 工程概述

北方廣電丁香湖總前端機(jī)房坐落在沈陽市的西北邊，是在鳳凰水城園區(qū)的會所上改建而成的省級總前端機(jī)房，離居民區(qū)比較近?？偳岸藱C(jī)房自備電源系統(tǒng)（柴油發(fā)電機(jī)組）共設(shè)置4臺600kW自動快速啟動柴油發(fā)電機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)組使用過程中產(chǎn)生很大的煙霧和刺鼻的氣味，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，用戶及周邊住戶很難接受。

2 凈化器技術(shù)方案

（1）ZDF凈化器的工作原理。柴油機(jī)尾氣通過此尾氣凈化器的進(jìn)氣口進(jìn)入，并通過由多組陶瓷碳煙微粒捕集器（DPF）并聯(lián)組成的凈化單元，DPF在碳煙微粒通過時將其捕捉，降低尾氣中碳煙顆粒物的濃度。凈化器的背壓設(shè)定在機(jī)組允許的背壓范圍內(nèi)，陶瓷碳煙微粒捕集器捕集的碳煙顆粒物達(dá)到一定數(shù)量，當(dāng)背壓超過設(shè)定值時，旁通將自動打開，以保證柴油發(fā)電機(jī)組的正常工作。

（2）ZDF凈化器的安裝及維護(hù)。①ZDF凈化器的安裝。凈化器安裝在柴油發(fā)電機(jī)排氣系統(tǒng)上消音器后邊，（因其具備良好的降噪作用，也可代替第二級消音器），凈化器進(jìn)、排氣口配有備用法蘭，將其與發(fā)動機(jī)排氣管連接。②凈化器的維護(hù)。ZDF-型凈化器工作時，DPF過濾芯當(dāng)積碳達(dá)到一定的量，會引起發(fā)動機(jī)背壓升高超過設(shè)定值，旁通自動打開，需要通過人工清理使微粒過濾器再生再生過程由智能控制系統(tǒng)控制電磁閥依序?qū)Σ都鬟M(jìn)行再生。ZDF-型柴油發(fā)電機(jī)組尾氣凈化器結(jié)構(gòu)設(shè)計為可分解式，側(cè)蓋板可拆下便于保養(yǎng)維護(hù)，側(cè)蓋板由螺絲固定；保養(yǎng)完成后一次安裝，壓緊側(cè)蓋板，工作結(jié)束。

（3）凈化器的主要特點。①碳煙顆粒物（PM）處理90%以上；②進(jìn)氣口配有數(shù)顯背壓表，更準(zhǔn)確的了解產(chǎn)品的排氣背壓情況，可以隨時作出調(diào)整；③旁通閥自動開啟功能，保證在異常情況下發(fā)電機(jī)組安全工作；④無需占用過多面積，不產(chǎn)生二次污染；⑤進(jìn)氣箱的設(shè)計：內(nèi)有隔層，尾氣的高溫不會引起外形的變化；⑥具有良好的消聲功能，可取代第二級消聲器。

（4）凈化器材質(zhì)。主體部分不銹鋼409L（耐高溫耐腐蝕），外殼為3mm的碳鋼，法蘭材質(zhì)為碳鋼。

3 堇青石蜂窩過濾材料在本項目微粒捕集器（DPF）中的應(yīng)用

堇青石蜂窩陶瓷是一種壁流式蜂窩陶瓷。這種材料的熱膨脹系數(shù)低，造價低廉，開發(fā)最早，使用也最廣泛。由于其導(dǎo)熱系數(shù)小，在 DPF 再生時熱量不易傳出而容易導(dǎo)致過濾器燒熔或燒裂。排出的氣體經(jīng)過 DPF 的濾芯時，從一個通道進(jìn)來，必須穿過透氣陶瓷壁面從相鄰的另一個通道才能出去。這樣一來，排氣中的碳煙就被沉積在進(jìn)口通道壁面上，達(dá)到過濾碳煙顆粒的目的。

（1）工作原理概述。本項目采用先進(jìn)的堇青石DPF是壁流式結(jié)構(gòu)，過濾體整體呈多通道蜂窩狀，然后對這些平行通道進(jìn)行相間堵孔。柴油發(fā)電機(jī)組的排氣從入口進(jìn)入過濾體，然后由入口的壁流面流入出口通道，在從出口通道排出。柴油發(fā)電機(jī)的尾氣在通過通道壁時，微粒被捕集于壁內(nèi)或壁面上，以完成尾氣排放炭煙顆粒凈化工作。金額減少柴油發(fā)電機(jī)組所產(chǎn)生的煙灰達(dá)90%以上。凈化器采用人工清灰再生方式，使用一段時間后需人工拆下DPF凈化芯除灰，凈化芯可重復(fù)利用，節(jié)約成本。

（2）凈化器安裝。凈化器安裝在消音器后邊的位置，取代原有第二級消音器，根據(jù)現(xiàn)場實際情況我我們采用了支架方式固定，并與排氣管道連接好。安裝時注意事項：①注意進(jìn)排氣方向，不要裝反，機(jī)殼上有黃色箭頭指示。②檢修蓋在側(cè)面，安裝時檢修蓋一側(cè)要留有一定的空間（500mm以上），便于檢修和清灰時拆卸DPF凈化芯。③凈化器在工作時表面溫度很高，周圍不要有易燃物品，安裝完成后最好將凈化器和進(jìn)、排氣管道一起加裝保溫層，并加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)。

（3）旁通執(zhí)行器安裝。連接好進(jìn)排氣管道后將旁通閥執(zhí)行器組件與凈化器組裝好，步驟：先用四個固定螺栓將閥執(zhí)行器組件與箱體連接，然后把執(zhí)行器與凈化器閥對準(zhǔn)穿上銷子，在安裝背壓檢測管。將控制箱在墻上固定好，插上從閥執(zhí)行器組件來的電纜插頭（注意插頭與插座上有相應(yīng)的定位槽，一定要對準(zhǔn)了在插），并擰上鎖緊環(huán)。 旁通執(zhí)行器的電源（直流24V）接到柴油發(fā)電機(jī)蓄電池上，旁通閥工作（動作時）最大電流3A，不動作時<0.1A。連接時注意正、負(fù)極不能接反，否則不能正常工作。

（4）凈化指標(biāo)。顆粒物（PM）去除率90%，林格曼指數(shù)≤1。

4 結(jié)論

通過本項目可以證明，DPF 技術(shù)是柴油發(fā)電機(jī)組尾氣排放控制的有效方法之一。目前常用的 DPF 濾芯材料中以堇青石應(yīng)用最為廣泛，是應(yīng)用最早的過濾材料而且過濾效率高，但存在加工工藝復(fù)雜，在加熱再生時易發(fā)生受熱不均導(dǎo)致局部燒融或破裂等缺陷。而如何找到一種濾性能高，排氣背壓小，耐熱性能好，機(jī)械性能強(qiáng)，并且成本低廉的濾芯材料是今后DPF 技術(shù)最為關(guān)鍵的問題。

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作者簡介：鄭慶剛（1966-），男，遼寧鞍山人，高級工程師，研究方向：廣電行業(yè)總前端機(jī)房運行維護(hù)管理.endprint