铲运机尾气净化系统.pdf

本发明涉及一种铲运机尾气净化系统，在铲运机中的柴油发动机尾气排出口处用连接管依次连接有铂金净化器和消音器，尾气通过铂金净化器进行高温氧化催化后，将一氧化碳、碳氢化合物和乙醛转化成无害的二氧化碳和水，然后再经过消音器进行降噪，最后再排到工作场地中。本发明采用铂金净化器和消音器对柴油机尾气进行净化，不仅能过滤尾气中的颗粒物、而且既能对CO和碳氢化合物具有较高的转化作用，又能有效地控制了柴油机尾气中有害成分的排放，通过消音器能降低工作噪音，改善井下作业环境，保证操作人员的身心健康；能够提高柴油机的输出功率，降低油耗；减少了柴油机易发热的故障率，减轻维修人员的劳动强度，保证生产的顺利进行。

1、  一种铲运机尾气净化系统，其特征是：在铲运机中的柴油发动机尾气排出口处用连接管依次连接有铂金净化器和消音器，尾气通过铂金净化器进行高温氧化催化后，将一氧化碳、碳氢化合物和乙醛转化成无害的二氧化碳和水，然后再经过消音器进行降噪，最后再排到工作场地中。

2、  如权利要求1所述的铲运机尾气净化系统，其特征是：所述铂金净化器的结构包括载体部分和催化剂部分，在蜂窝载体骨架上涂上活性氧化铝Al₂O₃壳层，最后在壳层上涂上催化剂材料。

3、  如权利要求2所述的铲运机尾气净化系统，其特征是：所述蜂窝载体材料为金属。

4、  如权利要求2所述的铲运机尾气净化系统，其特征是：所述Al₂O₃壳层和催化剂一起组成活化涂层，该活化涂层厚度为25～100μm，占整个载体质量的5～20％。

5、  如权利要求4所述的铲运机尾气净化系统，其特征是：所述活化涂层是由Al₂O₃壳层，起稳定表面积作用的金属氧化物如CeO₂、La₂O₃和ZrO₂，及弥散在涂层内的贵金属铂Pt组成。

铲运机尾气净化系统
【技术领域】
本发明属于气体净化技术领域，涉及一种采用铂金净化器和消音器对铲运机尾气进行改造的铲运机尾气净化系统。
【背景技术】
矿山井下作业的铲运机大多采用柴油机作为动力，在铲运机工作时，柴油机需要消耗燃油、氧气和润滑油等，这些物质经过燃烧后会产生一定量的有害气体并经排气管排出，积聚在井下采场或巷道里形成污染物，对人体健康产生不同程度的影响。这些污染物主要包括以下几种典型的有害物质：一是碳氢化合物：吸入过量的碳氢化合物会刺激人的眼、鼻、喉等部位并且会引起其它病变；二是一氧化碳(CO)：人体如果吸入过量的一氧化碳会造成头痛、瞌睡、失去知觉甚至危害生命的严重后果；三是可溶性颗粒物(PM)：人体如果吸入这些颗粒物会引起呼吸道疾病。
例如凡口铅锌矿厂，目前在矿井下使用的铲运机共有42台，其中：共有33台铲运机是1998年前使用的。这些铲运机普遍存在设备老化，整机性能差等问题，尤其是车架、柴油机、变矩器、变速箱、驱动桥、液压泵等主要部件的技术性能已远远不能满足井下生产所需的工况要求；加上井下作业战线长、作业点分散、作业环境和通风条件差等因素，造成铲运机的柴油机油烟大、噪音大。该矿在用的大多数铲运机的净化方式仍然采用水洗涤净化来减少尾气污染物的排放。但从本质上来看，这种净化器只对柴油机尾气进行了物理性过滤，尾气中的CO、碳氢化合物等有害物质并没有被清除，加上水箱中的水很快就被高温尾气蒸发或从水箱排出，所以实际使用效果并不理想。多数铲运机操作工反映说，铲运机作业场所(采场或掘进面)因油烟及噪音大，无法看清作业点周围情况，不利于安全生产；而且，一个班下来，操作工普遍存在恶心、耳鸣、头痛和胸闷等不良反应。同时，由于原有的水洗涤净化箱安装在柴油机侧面，其在工作中的高温影响了柴油机的散热，造成柴油机因散热不良而发生故障，尤其是在矿井下深部作业的铲运机，严重影响了生产的顺利进行。
目前，现有的柴油机尾气净化的主要方式有：
一是陶瓷滤芯净化：在早期国外无轨设备上大多数都装备有陶瓷滤芯净化器，用于控制柴油机尾气污染物的排放。这种净化器的净化滤芯是用惰性金属在陶瓷表面喷涂而制成，但由于井下作业条件恶劣，使用过程中净化滤芯极易破碎，惰性金属也非常容易剥落而导致净化失效，所以已经被淘汰。
二是水箱净化：与目前国内井下矿山在用的大多数铲运机的净化方式仍然采用水洗涤净化来减少尾气污染物的排放。但从本质上来看，这种净化器只对柴油机尾气进行了物理性过滤，尾气中的CO、碳氢化合物等有害物质并没有被清除，加上水箱中的水很快就被高温尾气蒸发或从水箱排出，所以实际使用效果并不理想。
三是颗粒净化：这种净化器对柴油机尾气排放中的颗粒物具有相当高过滤作用，能达到90％以上，但对CO和碳氢化合物没有转化作用，只适用于对颗粒物要求较高的场合。
【发明内容】
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种不仅能过滤尾气中的颗粒物，而且既能对CO和碳氢化合物具有较高的转化作用，又能降低工作噪音的铲运机尾气净化系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铲运机尾气净化系统，在铲运机中的柴油发动机尾气排出口处用连接管依次连接有铂金净化器和消音器，尾气通过铂金净化器进行高温氧化催化后，将一氧化碳、碳氢化合物和乙醛转化成无害的二氧化碳和水，然后再经过消音器进行降噪，最后再排到工作场地中。
所述铂金净化器的结构包括载体部分和催化剂部分，在蜂窝载体骨架上涂上活性氧化铝Al₂O₃壳层，最后在壳层上涂上催化剂材料。
所述蜂窝载体材料为金属。
所述Al₂O₃壳层和催化剂一起组成活化涂层，该活化涂层厚度为25～100μm，占整个载体质量的5～20％。
所述活化涂层是由Al₂O₃壳层，起稳定表面积作用的金属氧化物如CeO₂、La₂O₃和ZrO₂，及弥散在涂层内的贵金属铂Pt组成。
尾气净化器的工作原理：尾气净化器的核心部分是催化剂Pt，其工作原理是利用排放废气中残余的氧和排气温度，在催化剂表面进行氧化、还原反应，使有害物质CO、碳氢化合物和NO转变成无毒害的CO₂、H₂O和N₂，从而减少了对环境的污染。
尾气净化器的使用基本要求：一是必须适应经常的、大量的气流冲击以及温度和组分的剧烈变化；二是必须具有高温(800℃以上)才能保证发挥催化作用，高温下不被烧结。
本发明的有益效果是：采用铂金净化器和消音器对柴油机尾气进行净化，不仅能过滤尾气中的颗粒物、而且既能对CO和碳氢化合物具有较高的转化作用，又能有效地控制了柴油机尾气中有害成分的排放，通过消音器能降低工作噪音，改善井下作业环境，保证操作人员的身心健康；能够提高柴油机的输出功率，降低油耗；减少了柴油机易发热的故障率，减轻维修人员的劳动强度，保证生产的顺利进行。
【附图说明】
图1是本发明的方框结构示意图；
图中：1-柴油发动机，2-铂金净化器，3-消音器。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参见图1，一种铲运机尾气净化系统，在铲运机中的柴油发动机1尾气排出口处用连接管依次连接有铂金净化器2和消音器3，各部件间的连接均采用钢管连接，柴油发动机1排出的尾气通过铂金净化器2进行高温氧化催化后，将一氧化碳、碳氢化合物和乙醛转化成无害的二氧化碳和水，然后再经过消音器3进行降噪，最后再排到工作场地中，从而保证操作工的工作环境达到环保的要求。
铂金净化器的结构：主要是载体部分和催化剂部分，即在蜂窝载体骨架(又称第一载体)上涂上活性氧化铝(Al₂O₃)壳层(又称第二载体)，最后在壳层上涂上催化剂材料，蜂窝载体材料为金属，实际上Al₂O₃壳层、载体与催化剂是不再分层的，一起组成活化涂层，该活化涂层是由Al₂O₃、适量的起稳定表面积作用的金属氧化物(CeO₂、La₂O₃和ZrO₂等)及弥散在涂层内的贵金属铂(Pt)组成。一般涂层厚度为25～100μm，占整个载体质量的5～20％。
尾气净化器的工作原理：尾气净化器的核心部分是催化剂(Pt)，其工作原理是利用排放废气中残余的氧和排气温度，在催化剂表面进行氧化、还原反应，使有害物质CO、碳氢化合物和NO转变成无毒害的CO₂、H₂O和N₂，从而减少了对环境的污染。尾气净化器的使用基本要求：一是必须适应经常的、大量的气流冲击以及温度和组分的剧烈变化；二是必须具有高温(800℃以上)才能保证发挥催化作用，高温下不被烧结。
本发明不仅能过滤尾气中的颗粒物，而且对CO和碳氢化合物具有较高的转化作用。一般情况下，采用氧化净化可以去除尾气中85％的CO、70％的碳氢化合物、75％的乙醛、30％以上的颗粒物，使这些有害污染物转化成无害的二氧化碳和水，目前已经成为控制柴油机尾气污染的主流技术。其氧化反应式如下：
一氧化碳         2CO+O₂＝2CO₂
碳氢化合物       4HC化合物+5O₂＝4CO₂+H₂O
乙醛             CH₃CHO+O₂→CO₂+H₂O
我矿在2000年以后引进的多种无轨设备如芬兰TAMROCK公司生产TORO 301D和MICROTORO 100D铲运机、美国WAGNER公司生产ST-2D铲运机、加拿大BTI公司生产的ALB-9EN乳化炸药装药台车和芬兰TAMROCK公司生产SOLO05上向自动接杆台车等设备都是采用SX型或SZ型催化氧化净化器作为柴油机尾气的净化装置。对井下在用铲运机的尾气净化系统进行改造，可以有效的减少柴油机尾气对井下空气的污染。净化装置改造采用铂金净化器和消音器，改造后具有外形尺寸小、产生的排气背压低以及不影响柴油机输出功率等特点，同时由于铂金净化器经高温清洗后可以再生，具有活性高、净化效果好、寿命长等优点。