微粒捕集器（DPF）在广电行业柴发电机组中的应用

摘 要：柴油发电机组微粒排放物（PM2.5）严重地污染环境并危害人类健康，如何有效地控制柴油发电机房尾气排放及PM2.5是一项具有推广价值的工作。柴油车尾气微粒捕集器（DPF）是解决碳烟颗粒排放物的最为有效和简单的方法之一，本文结合实际案例，分析了陶瓷基材料作为DPF滤芯在柴油发电机组中的实际效果。

关键词：柴油发电机组；净化器；DPF；蜂窝陶瓷；旁通阀执行器；背压

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

柴油发电机在运行过程中就会产生大量的PM2.5颗粒物。PM2.5就是细颗粒物，又称细粒、细颗粒。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径≤ 2.5 μm的颗粒物。虽然PM2.5颗粒物只是地球大气成分中含量很少的成分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

1 工程概述

北方广电丁香湖总前端机房坐落在沈阳市的西北边，是在凤凰水城园区的会所上改建而成的省级总前端机房，离居民区比较近。总前端机房自备电源系统（柴油发电机组）共设置4台600kW自动快速启动柴油发电机组。柴油发电机组使用过程中产生很大的烟雾和刺鼻的气味，造成严重的环境污染，用户及周边住户很难接受。

2 净化器技术方案

（1）ZDF净化器的工作原理。柴油机尾气通过此尾气净化器的进气口进入，并通过由多组陶瓷碳烟微粒捕集器（DPF）并联组成的净化单元，DPF在碳烟微粒通过时将其捕捉，降低尾气中碳烟颗粒物的浓度。净化器的背压设定在机组允许的背压范围内，陶瓷碳烟微粒捕集器捕集的碳烟颗粒物达到一定数量，当背压超过设定值时，旁通将自动打开，以保证柴油发电机组的正常工作。

（2）ZDF净化器的安装及维护。①ZDF净化器的安装。净化器安装在柴油发电机排气系统上消音器后边，（因其具备良好的降噪作用，也可代替第二级消音器），净化器进、排气口配有备用法兰，将其与发动机排气管连接。②净化器的维护。ZDF-型净化器工作时，DPF过滤芯当积碳达到一定的量，会引起发动机背压升高超过设定值，旁通自动打开，需要通过人工清理使微粒过滤器再生再生过程由智能控制系统控制电磁阀依序对捕集器进行再生。ZDF-型柴油发电机组尾气净化器结构设计为可分解式，侧盖板可拆下便于保养维护，侧盖板由螺丝固定；保养完成后一次安装，压紧侧盖板，工作结束。

（3）净化器的主要特点。①碳烟颗粒物（PM）处理90%以上；②进气口配有数显背压表，更准确的了解产品的排气背压情况，可以随时作出调整；③旁通阀自动开启功能，保证在异常情况下发电机组安全工作；④无需占用过多面积，不产生二次污染；⑤进气箱的设计：内有隔层，尾气的高温不会引起外形的变化；⑥具有良好的消声功能，可取代第二级消声器。

（4）净化器材质。主体部分不锈钢409L（耐高温耐腐蚀），外壳为3mm的碳钢，法兰材质为碳钢。

3 堇青石蜂窩过滤材料在本项目微粒捕集器（DPF）中的应用

堇青石蜂窝陶瓷是一种壁流式蜂窝陶瓷。这种材料的热膨胀系数低，造价低廉，开发最早，使用也最广泛。由于其导热系数小，在 DPF 再生时热量不易传出而容易导致过滤器烧熔或烧裂。排出的气体经过 DPF 的滤芯时，从一个通道进来，必须穿过透气陶瓷壁面从相邻的另一个通道才能出去。这样一来，排气中的碳烟就被沉积在进口通道壁面上，达到过滤碳烟颗粒的目的。

（1）工作原理概述。本项目采用先进的堇青石DPF是壁流式结构，过滤体整体呈多通道蜂窝状，然后对这些平行通道进行相间堵孔。柴油发电机组的排气从入口进入过滤体，然后由入口的壁流面流入出口通道，在从出口通道排出。柴油发电机的尾气在通过通道壁时，微粒被捕集于壁内或壁面上，以完成尾气排放炭烟颗粒净化工作。金额减少柴油发电机组所产生的烟灰达90%以上。净化器采用人工清灰再生方式，使用一段时间后需人工拆下DPF净化芯除灰，净化芯可重复利用，节约成本。

（2）净化器安装。净化器安装在消音器后边的位置，取代原有第二级消音器，根据现场实际情况我我们采用了支架方式固定，并与排气管道连接好。安装时注意事项：①注意进排气方向，不要装反，机壳上有黄色箭头指示。②检修盖在侧面，安装时检修盖一侧要留有一定的空间（500mm以上），便于检修和清灰时拆卸DPF净化芯。③净化器在工作时表面温度很高，周围不要有易燃物品，安装完成后最好将净化器和进、排气管道一起加装保温层，并加强室内通风。

（3）旁通执行器安装。连接好进排气管道后将旁通阀执行器组件与净化器组装好，步骤：先用四个固定螺栓将阀执行器组件与箱体连接，然后把执行器与净化器阀对准穿上销子，在安装背压检测管。将控制箱在墙上固定好，插上从阀执行器组件来的电缆插头（注意插头与插座上有相应的定位槽，一定要对准了在插），并拧上锁紧环。 旁通执行器的电源（直流24V）接到柴油发电机蓄电池上，旁通阀工作（动作时）最大电流3A，不动作时<0.1A。连接时注意正、负极不能接反，否则不能正常工作。

（4）净化指标。颗粒物（PM）去除率90%，林格曼指数≤1。

4 结论

通过本项目可以证明，DPF 技术是柴油发电机组尾气排放控制的有效方法之一。目前常用的 DPF 滤芯材料中以堇青石应用最为广泛，是应用最早的过滤材料而且过滤效率高，但存在加工工艺复杂，在加热再生时易发生受热不均导致局部烧融或破裂等缺陷。而如何找到一种滤性能高，排气背压小，耐热性能好，机械性能强，并且成本低廉的滤芯材料是今后DPF 技术最为关键的问题。

参考文献：

[1]郭秀荣，王雅慧.常用DPF 过滤体材料发展现状及特性研究[J].现代科学仪器，2012，12（06）：74-79.

[2]王英进.柴油发电机废气治理技术现状[J].环境科学与技术，2015，6（6P）：236-240.

[3]熊振华.柴油发电机房噪声及其控制办法[J].通信电源技术，2016，3（06）：158-160.

作者简介：郑庆刚（1966-），男，辽宁鞍山人，高级工程师，研究方向：广电行业总前端机房运行维护管理.endprint