微粒捕集器（DPF）在廣電行業柴發電機組中的應用

摘 要：柴油發電機組微粒排放物（PM2.5）嚴重地污染環境并危害人類健康，如何有效地控制柴油發電機房尾氣排放及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，本文結合實際案例，分析了陶瓷基材料作為DPF濾芯在柴油發電機組中的實際效果。

關鍵詞：柴油發電機組；凈化器；DPF；蜂窩陶瓷；旁通閥執行器；背壓

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

柴油發電機在運行過程中就會產生大量的PM2.5顆粒物。PM2.5就是細顆粒物，又稱細粒、細顆粒。細顆粒物指環境空氣中空氣動力學當量直徑≤ 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，易附帶有毒、有害物質（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，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

1 工程概述

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

2 凈化器技術方案

（1）ZDF凈化器的工作原理。柴油機尾氣通過此尾氣凈化器的進氣口進入，并通過由多組陶瓷碳煙微粒捕集器（DPF）并聯組成的凈化單元，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。凈化器的背壓設定在機組允許的背壓范圍內，陶瓷碳煙微粒捕集器捕集的碳煙顆粒物達到一定數量，當背壓超過設定值時，旁通將自動打開，以保證柴油發電機組的正常工作。

（2）ZDF凈化器的安裝及維護。①ZDF凈化器的安裝。凈化器安裝在柴油發電機排氣系統上消音器后邊，（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、排氣口配有備用法蘭，將其與發動機排氣管連接。②凈化器的維護。ZDF-型凈化器工作時，DPF過濾芯當積碳達到一定的量，會引起發動機背壓升高超過設定值，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控制電磁閥依序對捕集器進行再生。ZDF-型柴油發電機組尾氣凈化器結構設計為可分解式，側蓋板可拆下便于保養維護，側蓋板由螺絲固定；保養完成后一次安裝，壓緊側蓋板，工作結束。

（3）凈化器的主要特點。①碳煙顆粒物（PM）處理90%以上；②進氣口配有數顯背壓表，更準確的了解產品的排氣背壓情況，可以隨時作出調整；③旁通閥自動開啟功能，保證在異常情況下發電機組安全工作；④無需占用過多面積，不產生二次污染；⑤進氣箱的設計：內有隔層，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。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低，造價低廉，開發最早，使用也最廣泛。由于其導熱系數小，在 DPF 再生時熱量不易傳出而容易導致過濾器燒熔或燒裂。排出的氣體經過 DPF 的濾芯時，從一個通道進來，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口通道壁面上，達到過濾碳煙顆粒的目的。

（1）工作原理概述。本項目采用先進的堇青石DPF是壁流式結構，過濾體整體呈多通道蜂窩狀，然后對這些平行通道進行相間堵孔。柴油發電機組的排氣從入口進入過濾體，然后由入口的壁流面流入出口通道，在從出口通道排出。柴油發電機的尾氣在通過通道壁時，微粒被捕集于壁內或壁面上，以完成尾氣排放炭煙顆粒凈化工作。金額減少柴油發電機組所產生的煙灰達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，凈化芯可重復利用，節約成本。

（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，根據現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注意進排氣方向，不要裝反，機殼上有黃色箭頭指示。②檢修蓋在側面，安裝時檢修蓋一側要留有一定的空間（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、排氣管道一起加裝保溫層，并加強室內通風。

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

（4）凈化指標。顆粒物（PM）去除率90%，林格曼指數≤1。

4 結論

通過本項目可以證明，DPF 技術是柴油發電機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用最為廣泛，是應用最早的過濾材料而且過濾效率高，但存在加工工藝復雜，在加熱再生時易發生受熱不均導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，機械性能強，并且成本低廉的濾芯材料是今后DPF 技術最為關鍵的問題。

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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：廣電行業總前端機房運行維護管理.endprint