1.本发明涉及尾气处理装置领域，尤其涉及一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置。
背景技术：
2.柴油机是一种内燃机类型，以柴油为燃料进行燃烧，将内能转变为动能，具有高热效率和燃油经济性的特点。柴油机采用压燃式燃烧方式，即柴油在高压下通过喷射到预压缩空气中，在缸内燃烧，推动活塞运动产生动力。
3.各行业标准对柴油机的尾气排放处理要求不断提高，常用的尾气处理方法是通过颗粒物捕捉器来收集尾气中的颗粒物。然而，颗粒物捕捉器收集颗粒物的效果受限于过滤口径，对pm2.5和更小直径的颗粒物过滤收集效果不理想，无法满足日益严格的尾气排放处理要求。
技术实现要素：
4.本发明提供一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置，以克服现有颗粒物捕捉器受限于过滤口径，对pm2.5和更小直径的颗粒物过滤收集效果不理想，无法满足日益严格的尾气排放处理要求的问题。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
6.一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置，包括：壳体，所述壳体一端为进气端，另一端为出气端，所述壳体内部自进气端至出气端依次设有贵金属负载型催化剂滤网、陶瓷纤维滤网、电子过滤室和碳化硅滤网；
7.所述电子过滤室包括绝缘外壳，所述绝缘外壳内设有至少一组电极板，每组所述电极板包括相互平行的一块正极板和一块负极板。
8.进一步的，所述碳化硅滤网包括多个平行排列的波浪状空心管，所述波浪状空心管内部装有碳化硅颗粒，所述波浪状空心管外壁开设有多个孔洞，所述碳化硅颗粒的直径大于孔洞的直径。
9.进一步的，所述电极板沿壳体进气方向延伸。
10.进一步的，所述壳体进气端设有可拆卸的预处理尾气进风口，所述壳体出气端设有可拆卸的尾气出风口。
11.进一步的，所述负载型贵金属催化剂滤网由陶瓷基底和铂钯负载型催化剂组成。
12.进一步的，所述壳体内壁设有分别安装贵金属负载型催化剂滤网、陶瓷纤维滤网、电子过滤室和碳化硅滤网的凹槽，所述贵金属负载型催化剂滤网、陶瓷纤维滤网、电子过滤室和碳化硅滤网与对应的凹槽间设有减震垫。
13.进一步的，所述贵金属负载型催化剂滤网与陶瓷纤维滤网之间设有缓冲泡棉。
14.进一步的，还包括第一线缆与直流稳压电源；
15.所述第一线缆一端穿过壳体和绝缘外壳后与电极板电性连接，所述第一线缆另一
端与直流稳压电源电性连接。
16.进一步的，还包括第二线缆，所述第二线缆一端与直流稳压电源电性连接，所述第二线缆另一端与电连接器电性连接。
17.本发明的有益效果：
18.本发明提供的一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置，通过在壳体内部设置贵金属负载型催化剂滤网，以通过吸附能力强、能够对尾气颗粒物进行催化氧化的贵金属催化剂吸附并催化颗粒物中的碳基化合物，滤网和催化剂相辅相成，实现了对尾气中直径较大颗粒物的初步过滤；
19.通过在壳体内部设置陶瓷纤维滤网，使尾气通过陶瓷纤维滤网时，部分颗粒物会经历惯性碰撞、沉积和拦截等作用，被陶瓷纤维滤网上的孔隙和纤维表面收集，实现了对尾气中直径较大颗粒物的进一步过滤；
20.通过在壳体内部设置内置电极板的电子过滤室，以通过电极板的正极板和负极板间的高压直流电压，使尾气中的部分空气发生电离，使空气中的氧分子转化为能够附着在尾气颗粒物上的活性氧离子，从而提高尾气颗粒物的带电量，大量的带电颗粒物在正极板和负极板间发生运动偏移，受电场力作用运动至负极板并附着于负极板表面，利用电场力和电荷定向运动对尾气颗粒物进行过滤收集，实现了对尾气中直径为1μm—50μm的颗粒物的过滤；
21.通过在壳体内部设置碳化硅滤网，使经过电子过滤室后尾气中残留的部分直径较小的颗粒物与碳化硅表面的活性位点发生吸附作用，同时，部分颗粒物在通过碳化硅滤网时发生惯性碰撞和沉积作用，使其失去动能并沉积在碳化硅滤网表面，实现了对尾气中直径较小的颗粒物的二次过滤；
22.通过贵金属负载型催化剂滤网和陶瓷纤维滤网对尾气中直径较大的颗粒物进行初步过滤收集，从而有效减轻电子过滤室的工作压力，延长了电子过滤室的使用寿命，同时使电子过滤室能够高效地收集小直径的颗粒物，进一步提升整个装置的颗粒物过滤收集能力。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明公开的一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置的侧剖面图；
25.图2为本发明公开的一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置的碳化硅滤网的结构示意图；
26.图3为本发明公开的一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置的电极板收集颗粒物的示意图。
27.图中：
28.1、预处理尾气进风口；2、负载型贵金属催化剂滤网；3、陶瓷纤维滤网；4、壳体；5、绝缘外壳；6、电极板；7、碳化硅滤网；8、尾气出风口；9、第一线缆；10、直流稳压电源；11、数
显屏；12、第二线缆；13、电连接器。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本实施例提供了一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置，如图1所示，包括：壳体4，所述壳体4一端为进气端，另一端为出气端，所述壳体4内部自进气端至出气端依次设有贵金属负载型催化剂滤网2、陶瓷纤维滤网3、电子过滤室和碳化硅滤网7；
31.所述电子过滤室包括绝缘外壳5，所述绝缘外壳5内设有至少一组电极板6，每组所述电极板6包括相互平行的一块正极板和一块负极板，在本实施例中，所述正极板和负极板均为装有陶瓷基底的平面金属板，陶瓷基底具有良好的热稳定性，适用于高温的尾气处理；
32.本实施例提供的一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置，通过在壳体4内部设置贵金属负载型催化剂滤网2，以通过吸附能力强、能够对尾气颗粒物进行催化氧化的贵金属催化剂吸附并催化颗粒物中的碳基化合物，滤网和催化剂相辅相成，实现了对尾气中直径较大颗粒物的初步过滤；
33.通过在壳体4内部设置陶瓷纤维滤网3，使尾气通过陶瓷纤维滤网3时，部分颗粒物会经历惯性碰撞、沉积和拦截等作用，被陶瓷纤维滤网3上的孔隙和纤维表面收集，实现了对尾气中直径较大颗粒物的进一步过滤，陶瓷具有良好的热稳定性，适用于高温的尾气处理；
34.通过在壳体4内部设置内置电极板6的电子过滤室，以通过电极板6的正极板和负极板间的高压直流电压，使尾气中的部分空气发生电离，使空气中的氧分子转化为能够附着在尾气颗粒物上的活性氧离子，从而提高尾气颗粒物的带电量，大量的带电颗粒物在正极板和负极板间发生运动偏移，受电场力作用运动至负极板并附着于负极板表面，利用电场力和电荷定向运动的物理方法对尾气颗粒物进行过滤收集，在不引入新的化学元素，避免对环境造成新的污染的前提下，实现了对尾气中直径为1μm—50μm的颗粒物的过滤；
35.通过在壳体4内部设置碳化硅滤网7，使经过电子过滤室后尾气中残留的部分直径较小的颗粒物与碳化硅表面的活性位点发生吸附作用，同时，部分颗粒物在通过碳化硅滤网7时发生惯性碰撞，使其失去动能并沉积在碳化硅滤网7表面，实现了对尾气中直径较小的颗粒物的二次过滤；
36.通过贵金属负载型催化剂滤网2和陶瓷纤维滤网3对尾气中直径较大的颗粒物进行初步过滤收集，从而有效减轻电子过滤室的工作压力，延长了电子过滤室的使用寿命，同时使电子过滤室能够高效地收集小直径的颗粒物，进一步提升整个装置的颗粒物过滤收集能力。
37.在具体实施例中，如图2所示，所述碳化硅滤网7包括多个平行排列的波浪状空心管，所述波浪状空心管内部装有碳化硅颗粒，所述波浪状空心管外壁开设有多个孔洞，所述碳化硅颗粒的直径大于孔洞的直径，避免碳化硅颗粒从孔洞中排出；
38.传统颗粒物捕捉器为保证过滤效果，会采用多层滤网叠加在一起的结构，虽然提
高了过滤能力，但是严重阻碍排气，大大增加了排气系统的压力，从而对柴油机的寿命产生不利影响，在本实施例中，碳化硅滤网7采用多个平行排列的波浪状空心管构成，在保证碳化硅滤网7整体刚性和接触面积的前提下，能提高尾气通风量，从而降低尾气处理过程中的压降情况，减少对柴油机排气性能的影响，提高柴油机的寿命；
39.在本实施例中，如图2所示，所述波浪状空心管两端固定有连接块，所述连接块使得多个波浪状空心管固定在一起。
40.在具体实施例中，如图1所示，所述电极板6沿壳体4进气方向延伸，此时电极板6对尾气的阻挡最小，与尾气的接触面积最大；
41.在本实施例中，所述壳体4为矩形的壳体，所述电极板6平行于壳体4底面。
42.在具体实施例中，如图1所示，所述壳体4进气端设有可拆卸的预处理尾气进风口1，所述壳体4出气端设有可拆卸的尾气出风口8，在本实施例中，预处理尾气进风口1、尾气出风口8和壳体4两端通过卡扣结构或螺纹结构实现可拆卸连接；
43.实际使用时，经尿素化处理的尾气自预处理尾气进风口1输入，尾气经过贵金属负载型催化剂滤网2、陶瓷纤维滤网3、电子过滤室和碳化硅滤网7过滤收集颗粒物后，从尾气出风口8排出。
44.在具体实施例中，所述负载型贵金属催化剂滤网2由陶瓷基底和铂钯负载型催化剂组成，铂钯催化剂具有高活性、高选择性、良好的热稳定性和抗中毒性能，陶瓷基底具有良好的热稳定性，适用于高温的尾气处理。
45.在具体实施例中，所述壳体4内壁设有分别安装贵金属负载型催化剂滤网2、陶瓷纤维滤网3、电子过滤室和碳化硅滤网7的凹槽，所述贵金属负载型催化剂滤网2、陶瓷纤维滤网3、电子过滤室和碳化硅滤网7与对应的凹槽间设有减震垫；
46.在本实施例中，各部件(贵金属负载型催化剂滤网2、陶瓷纤维滤网3、电子过滤室和碳化硅滤网7)可从壳体4两端送入壳体4内部安装，各部件的外周与各自对应的凹槽间存在间隙，通过橡胶减震垫填补间隙使各部件固定在壳体4内，方便制造与维护；
47.随着时间的推移，装置中积聚的颗粒物会影响其使用寿命，限制其颗粒物过滤收集的能力，可通过更换贵金属负载型催化剂滤网2、陶瓷纤维滤网3和碳化硅滤网7以及清洗电极板6来恢复装置的颗粒物过滤收集能力，在本实施例中，绝缘外壳5设有对应电极板的插槽，电极板6拆卸后可用清水冲洗后晒干，装回绝缘外壳5的插槽即可，能显著降低维护成本，使用寿命长且更环保。
48.在具体实施例中，所述贵金属负载型催化剂滤网2与陶瓷纤维滤网3之间设有缓冲泡棉；
49.缓冲泡棉和前述减震垫能够起到缓冲作用，减轻柴油机运转过程中产生的振动对装置造成的影响，防止各部件之间以及各部件与壳体4之间发生碰撞，从而提高装置整体的稳定性，同时延长装置整体的使用寿命。
50.在具体实施例中，如图1所示，还包括第一线缆9与直流稳压电源10；
51.所述第一线缆9一端穿过壳体4和绝缘外壳5后与电极板6电性连接，所述第一线缆9另一端与直流稳压电源10电性连接；
52.在本实施例中，所述的直流稳压电源10固定在壳体4的外侧顶部，交流电经直流稳压电源10转为电极板6所需的直流电进行输出，所述直流稳压电源10上设有数显屏11，数显
屏11可以显示输入电压和输出电压。
53.在具体实施例中，如图1所示，还包括第二线缆12，所述第二线缆12一端与直流稳压电源10电性连接，所述第二线缆12另一端与电连接器13电性连接；
54.在本实施例中，所述电连接器13为插头，与外部市电或者其他交流电源相连，为直流稳压电源10供电。
55.本发明公开的一种电子过滤式柴油机尾气颗粒物处理装置，按以下步骤实现颗粒物的过滤收集：
56.第一步：初步过滤
57.经过尿素预处理后的柴油机尾气进入预处理尾气进风口1后，首先会经过由陶瓷基底和铂钯负载型催化剂组成的负载型贵金属催化剂滤网2，负载型贵金属催化剂滤网2具有网格结构，通过网格结构的网孔，尾气可以自由流过负载型贵金属催化剂滤网2，部分颗粒物被收集和停留在负载型贵金属催化剂滤网2表面。
58.经过负载型贵金属催化剂滤网2的尾气进入陶瓷纤维滤网3，陶瓷纤维滤网3具有孔隙结构，以确保尾气能够顺畅通过。陶瓷纤维滤网3孔隙的尺寸可根据目标颗粒物的大小进行优化，以最大限度地收集颗粒物。
59.陶瓷纤维滤网3采用高温耐受的陶瓷纤维材料制成，陶瓷纤维滤网3具有纤维和孔隙，这使得尾气能够通过而部分直径较大的颗粒物被收集。在尾气通过陶瓷纤维滤网3上时，部分颗粒物会经历惯性碰撞、沉积和拦截等作用，被陶瓷纤维滤网3上的孔隙和纤维表面收集。
60.通过负载型贵金属催化剂滤网2和陶瓷纤维滤网3对柴油机尾气中的颗粒物进行初步过滤，负载型贵金属催化剂滤网2和陶瓷纤维滤网3的结构和材料特性保证了对直径较大颗粒物(本发明中直径较大颗粒物指＞50μm的颗粒物)的收集。
61.第二步：电子过滤
62.颗粒物随尾气进入电子过滤室，电子过滤室中电极板6的正极板和负极板间的高压直流电压使尾气中的部分空气发生电离，发生电离的空气周围会聚集大量带电粒子，正离子在电场力的作用下会向负极板运动，在运动过程中与尾气颗粒物发生碰撞并附着于颗粒物表面，带电颗粒物在正极板和负极板间发生运动偏移，颗粒物所带正电荷受到的电场力方向与电场线方向同向，颗粒物受电场力作用运动至负极板并附着于负极板表面，完成颗粒物的收集。
63.由于颗粒物的直径大小不一，达到运动偏移条件的时间也不一致，在成本和安装空间允许的前提下，电极板6与尾气接触的面积应尽可能大。在本发明中，为了兼顾收集效果与压降，同时考虑现场实际使用的柴油机体积大小，如图1所示，在绝缘外壳5内设置三组电极板6对尾气中的颗粒物进行收集处理，以提高收集效率，本领域技术人员可根据实际使用的柴油机大小增减电极板6的组数。电极板6的设置应保证相邻的各组电极板6的正极板和负极板一正一负一正一负
……
交错排列，安装空间允许的前提下，相邻的各组电极板6间距尽可能相等。
64.带电颗粒物在电子过滤室内的运动轨迹是复杂的，受重力、空气摩擦力、电场力、颗粒碰撞和惯性等因素影响，但是颗粒物在正极板和负极板间运动的过程中，其垂直于平面电极方向的速度会随着恒定电场力带来的加速度而不断增大，颗粒物收集捕捉的示意图
如图3所示(图3上部为正极板，图3下部为负极板)。本领域技术人员可根据实际的需求，通过优化极板长度l、板件距离d和固定的电压差v，提高颗粒物的收集效果，使柴油机尾气颗粒物能有效地收集在负极板上。
65.电极板6利用电场力和电荷定向运动的物理方法对尾气颗粒物进行过滤收集，在不引入新的化学元素，避免对环境造成新的污染的前提下，实现了对尾气中直径为1μm—50μm的颗粒物的过滤，同时，由于电极板6对于尾气流动的阻挡较小，因此能够有效减小柴油机排气压降。
66.第三步：碳化硅过滤
67.离开电子过滤室的柴油机尾气，进入碳化硅过滤网7中进行最后的尾气过滤处理。碳化硅滤网7用于收集直径较小的颗粒物(本发明中直径较小颗粒物指1μm—50μm的颗粒物)，为了兼顾收集颗粒物的接触面积与减小排气压降，碳化硅滤网7包括多个平行排列的波浪形空心管。尾气经过碳化硅滤网7时，颗粒物进入波浪形空心管的孔洞受到碳化硅颗粒的吸附，同时受到波浪形空心管的物理阻拦效应。
68.波浪形空心管的高比表面积和波浪形空心管上设置的多个孔洞提供了足够的接触面积，使颗粒物被碳化硅滤网7收集。部分直径较小的颗粒物与碳化硅颗粒表面的活性位点发生吸附作用。同时，部分直径较小的颗粒物在通过碳化硅滤网7时发生惯性碰撞和沉积作用，进入波浪形空心管内部后，尾气受碳化硅颗粒阻挡其气流速度和方向会发生变化，颗粒物更容易与碳化硅滤网7表面发生碰撞，使其失去动能并沉积在碳化硅滤网7表面。
69.第四步：尾气排出
70.经过碳化硅过滤网7过滤完颗粒物的尾气由尾气出风口8排出，实际使用时，尾气出风口8远离壳体4的一端设置有法兰盘，可通过法兰盘与排气管进行连接，以便于调整柴油机尾气排放的位置与方向，或者通过法兰盘将处理后的尾气排入下游设备(如尾气余热回收装置)。
71.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。