[发明专利]陶瓷蜂窝体结构的再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷蜂窝体结构，如柴油机微粒过滤器的再生，具体来说， 本发明涉及陶瓷蜂窝体的再生方法，该方法包括对微粒物质，如柴油机微 粒过滤器中的炭烟炱进行处理。

背景技术

为了努力减少大气污染，许多国家对内燃机产生的排放到大气中的废 气的组成制定了越来越严格的限制。柴油发动机产生的主要有害物质除了 少量的烃类和一氧化碳以外，还包括氮的氧化物(NOx)和微粒物质。

迄今为止，人们提出了许多的方法，试图减少或尽可能减少排放到环 境中的废气中所含的微粒物质的量。一种这样的获得广泛应用的方法是在 与发动机相连的废气排放系统中设置柴油机颗粒过滤器或者烟炱收集器。 一般来说，微粒过滤器由交替堵塞的具有多孔壁的平行通道组成。具体来 说，这些过滤器通常包括蜂窝状结构，该结构的横截面蜂窝密度约等于或 大于1/10至100个孔/平方厘米，其具有若干用途，包括固体微粒过滤器主 体和固定热交换器。这些应用需要通过歧管等方式在蜂窝体结构相应的一 端或两端将蜂窝体结构选定的孔密封或堵塞。用增塑的粉末配料制造各种 蜂窝体结构的方法是众所周知的，所述配料包括分散在合适的粘合剂中的 无机粉末。美国专利第3,790,654；3,885,977；和3,905,743号描述了用于该制 造的挤出模头、工艺和组合物，而美国专利第4,992,233和5,011,529号描 述了用混合有金属粉末的配料挤出的具有类似的多孔结构的蜂窝体。

例如，图1显示了一种众所周知的固体微粒过滤体10。所述过滤体10 包括蜂窝体结构12，该蜂窝体结构12由被外壁15包围的相交的多孔薄壁 14的基体组成，示例中显示了具有圆形横截面的结构。壁14横向延伸，并 在包括第一端面18的第一端13和包括相反的第二端面20的第二端17之 间延伸，形成大量相邻的中空通道或孔道22，所述通道或孔道22也在过滤 体10的端面18、20之间延伸，并且是开放的。为了形成过滤器10(图2和 图3)，每条孔道22在一端被密封，第一亚组24的孔22在第一端面18处密 封，第二亚组26的孔在第二端面20处密封。所述端面18、20中的任一面 可用作制得的过滤器10的入口面。在常规的孔结构中，每条进入孔通道在 一侧或多侧与排出孔通道相邻，反之亦然。每条孔通道22可以具有正方形 的横截面，或者可以具有其它的孔几何形状，例如圆形、矩形、三角形、六 边形等。柴油机微粒过滤器可以用陶瓷材料制成，例如用堇青石、钛酸铝、 富铝红柱石或碳化硅制成。

在操作中，污染的流体在加压条件下引入入口面(端面18，20中的任一 面)，通过在给定入口面具有开放端的孔通道22进入过滤器10。因为这些 孔通道22在相反的端面(即过滤体的出口面)是密封的，因此迫使污染的流 体通过多孔薄壁14，进入相邻的在入口面处密封而在出口面处开放的孔通 道22。流体中的那些过大而无法通过壁14中的多孔开孔的固体微粒污染物 被截留，清洁后的流体从排出孔通道22离开过滤器10。

必须不时地将被所述微粒过滤器收集的微粒物质除去，以便保持过滤 器的性能，由此保持相关的发动机的性能，以及帮助防止收集在微粒收集 器中的微粒物质发生自点火(self-priming)和不受控制的燃烧的时候，微 粒过滤器受到破坏。例如，当大量微粒物质在微粒过滤器内累积的时候，特 定的驱动条件可能会引起“临界”再生，这包括收集的微粒物质发生突然而 不受控制的燃烧。因此会在微粒过滤器的通道基体内产生高温，使过滤器 损坏。

因此通过进行再生操作，定期地除去收集器内累积的微粒物质是有益 的。如上所述，再生是壁流式DPF技术的一个必要操作，通过消除高背压 来避免发动机损坏，并保证发动机操作的时候具有高燃料效率，同时保持 高效的过滤性能。再生通常包括使过滤器中累积的微粒物质燃烧的方式。 该操作通常包括使主要由碳组成的微粒物质或炭烟炱在与废气中包含的氧 气接触的情况下发生燃烧。但是，该特定反应必须仅在约高于600℃的温度 下发生，该温度显著高于在正常运作的发动机中微粒过滤器进气处测得的 温度。因此，人们需要通过使相关的微粒物质燃烧，建立会导致过滤器再 生的条件。人们提出和/或采用了许多的方法，以便在微粒过滤器的进气处 升高废气的温度，以引起其再生过程。