DPF分析报告
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随着汽车行业节能和环保理念的普及，全球柴油机颗粒过滤器的市场前景良好。由于柴油发动机由于比汽油发动机节油30%，二氧化碳排放量低30%-45%，柴油化成为汽车行业的重要发展方向。解决柴油发动机颗粒物、氮氧化物排放的柴油颗粒过滤器（DPF）的应用也得到各国的重视。欧洲于2008年开始针对小汽车和轻型商用卡车实施欧Ⅴ排放标准，DPF已被要求作为柴油动力车辆的标准配置；美国日益严格的环保法规也促使颗粒过滤器在汽车上安装。到2010年，世界柴油机颗粒过滤器的市场规模将达到45亿美元。2010年中国要执行欧Ⅳ排放标准，并将成为仅次于美国的世界第二大汽车市场。因此到2010年中国柴油颗粒过滤器的潜在市场巨大。 利润高、前景好、但市场需求有限是当前国内柴油机颗粒过滤器市场的特点。目前由于国内柴油机汽车的比例有限，中国的柴油机颗粒过滤器以政府采购为主，市场需求有待于进一步发展成熟。但颗粒过滤器价格较高，北京于2007年初首批采购的DPF平均单价高达5万元人民币，对于厂商来说有较大的利润空间。然而国内对于DPF的材质和DPF的再生问题尚未得到实质性进展，基本无法提供具有成熟应用的DPF产品，市场被康明斯、天纳克、康宁等外资垄断。未来内资企业要想进入这一高端领域获取高额利润，仍需长期的技术发展和适时的政策扶植。
颗粒物捕集器过滤材料和再生技术研究进展
1．DPF过滤材料压缩空气汽车
微粒的捕集主要有静电吸附法、过滤捕集法和离心分离法，各种捕集技术各有利弊。过滤净化技术捕集微粒是目前各国研究机构普遍采用的后处理方式。对过滤材料的要求是高的微粒过滤效率、低的排气流动阻力和较高的机械强度。其agv驱动器
中过滤效率和流动阻力是一对矛盾，选择材料时要综合考虑两方面的性能。国外在过滤材料上的研究已经取得了较大的突破，出现了一些商品化的产品，国内在过滤材料上的研究与国外有较大的差距，其主要原因在于过滤材料的研究需要较高的工艺水平和雄厚的资金投入。总体而言，大部分产品还是采用壁流式的结构。目前壁流式过滤器过滤材料有以下两种：陶瓷材料、金属材料。MOSFET裸片
1.1 陶瓷材料
目前市场上使用最多的是壁流式蜂窝陶瓷过滤器，它的优点是过滤效率高，可达到60～95％，过滤质量好，结构强度高，抗热冲击和抗机械振动能力也较强。但其制造工艺复杂，质量要求高，另外蜂窝陶瓷材料具有各向异性的特点，其径向膨胀系数是横向膨胀系数的两倍，因此再生过程中受热不均匀，易产生热应力使其损坏。壁流式的陶瓷载体主要有堇青石陶瓷和碳化硅陶瓷和钛酸铝陶瓷等。还有一种是金属的壁流式结构。
陶瓷载体材料的热稳定性好，热膨胀系数小但它同时也存在热容量大、热导率低、机械强度低等缺点。一方面，要求催化剂具有较高的活性；另一方面，要求载体材料热容量小，使载体易于加热至催化剂能够产生催化作用的温度。陶瓷载体的机械强度低，通常需填加防震挚以预防在汽车行驶的过程中因震动而破碎：同时陶瓷材料的热容量大，加热升温慢，所以必须采取其它措施才能使汽车冷启动时的污染物排放得到有效的控制。正是由于陶瓷载体的上述缺点限制了催化净化器的净化效率。毒死蜱颗粒剂
1．1．1 堇青石陶瓷载体
堇青石是一种镁铝硅酸盐，主要成分为2MgO·2A1203·5Si02，一般由高岭石和云母烧结而成。由于堇青石具有低廉的成本、一定的耐热性能、较低的热膨胀系数和良好的抗热冲击性能等优点，是目前应用最广泛的颗粒物过滤和催化载体材料。堇青石作为汽油机车辆上的催化剂载体具有良好的性能，但是在应用于DPF时，其内部会留有很多碳烟颗粒，当排放气体通过时发生燃烧，产生900℃高温、高热，而且堇青石导热率低，由于热疲劳导致堇青石性能恶化，缺乏良好的可靠性，容易导致热斑点。最新的研究己试验通过优化再生方法和热容量及最佳化过滤材料的孔径，孔隙体积，以限制这些热斑点。董青石材料的另一个问题
是对象含钠化合物的灰组分的抗侵蚀性有限。
1．1．2碳化硅载体
与堇青石相比，SiC具有更优异的耐热、耐蚀性能和导热性能。SiC的耐热温度和导热系数远高于堇青石，机械强度也大幅度提高，能够承受更加恶劣的再生环境。而且SiC的空隙结构具有更佳的可调性，可以制备更高孔隙率和更均匀孔径分布的过滤材料。高孔隙率、强热扩散能力的优点，可使过滤器内的温度场分布更为均匀，在相同积碳量再生时，过滤器内部的最大温度远低于堇青石，可确保良好的再生安全性能。但SiC材料面临一些问题，如热膨胀系数较大，容易在高温热冲击下开裂，而且在高温下SiC可能被活化氧化，产生白斑等。1．1．3钛酸铝载体
钛酸铝是众所周知用于冶金工业的材料，由于其优异的抗热震性也用于汽车工业作为催化剂载体。钛酸铝晶体的热膨胀系数很低，具有很好的抗热冲击和容热性能。还具有极好的化学，热耐久性，然而机械强度稍低。康宁公司己丌发一种钛酸铝基过滤器材料，特别用于轻型交通工具。其结构由约70％的钛酸铝和钙一锶长石加莫来石组成。钛酸铝载体过滤器的产生背压值较小，过滤效率比碳化硅载体的还要高很多。这个过滤器有一种不对称的蜂房结构，入口的通道面积大于出口的通道面积。这样可以提高灰烬的存储能力。灰烬(来源于润滑油燃烧后的无机物和发动机磨损颗粒)无法在DPF的再生过程中去除．只能是通过把DPF 从排气系统中拆下来用物理的方法来去除。因而提高DPF的灰烬储存能力是增加DPF使用周期的最好方法。
1．2 金属载体
金属载体较陶瓷载体具有壁薄、几何面积和孔隙率大、导热性能良好且热容
量小和耐破坏强度高等优点；但同时存在载体的成型工艺过于复杂，载体与担载有催化剂的活性表面的附着性不高等缺点。金属载体优缺点并存是现状。以上问题的解决都必须从材质性能方面入手，充分利用金属材料的优越性，改进载体的成型方法，这将是降低金属载体净化器的生产成本，推动会属载体净化器进入实用化的关键课题。韩国一家公司开发FT金属壁流式过滤器，相比陶瓷壁流式过滤器具有安全容碳量高(FT金属过滤器l 09／L，陶瓷过滤器39／L)，导热性好，机械性能好，抗热振、热冲击性好等特点。从1979年丌始，德国Mercedes．Benz 汽车公司在其高级轿车安装以金属为载体材料的载体的催化净化器，主要用于向美国、日本等对汽车尾气排放要求十分严格的国家出口的汽车。
2. DPF再生技术
颗粒物过滤器对碳的过滤效率较高，可达到60％一90％在过滤中，颗粒物过在过滤器内会导致柴油机排气背压升高，当排气背压达到16—20kPa柴油机性能丌始恶化，因此必须定期地除去颗粒，使过滤器恢复到原来的工作状态，即再生。过滤器再生的方法主要是微粒氧化，而微粒氧化的要素是高温、富氧和氧化时间。实际柴油机排气温度一般小于500℃，特别是一些在城市工况运行的公交车的排温甚至在300℃以下。捕集器再生的关键性问题是降低平衡点温度，该温度状态下微粒形成和氧化的速度相等，此时背压较恒定，系统处于平衡状态。平衡点温度与流速、微粒成分、NOx含量、含硫浓度、碳烟形成以及发动机、燃料的参数有关。
2．1 主动再生方式
柴油机颗粒物过滤器再生方式可分为被动再生和主动再生。主动再生即通过外加能量使滤芯进行再生的方式。它利用外部热源使积存在过滤体内的微粒升温、自燃，以减少过滤体内的微粒。其化学反应式为：C+O：一C0。常用的主动再生方式有：燃烧器喷油加热再生，电加热再生，微波加热再生，红外加热再生，另外也可以在燃料中加催化剂(fuel-born catalyst)来降低碳烟燃烧反应的温度的方式再生。
2．1．1 燃烧器加热再生系统
燃烧器加热再生即在过滤器的入口处设置燃烧器，喷入柴油和二次空气，燃烧后引燃微粒进行再生的方法。采用这种方法要求提供额外的燃油，并且，要求恒定燃烧器的温度。因此，需要一套调节燃料和二次空气供给量的自动调节控制系统。这种燃烧器对司机驾驶有一定要求，要求再生时，不能急加速等。如果再生急加速就会使气流扑灭再生的火焰，使燃油未完全燃烧，造成车辆冒白烟的现象。
2．1．2 电加热再生系统
电加热再生即采用通电加热方法对颗粒物捕集器加热，以促使微粒起燃。虽然产品在使用不会有什么冒烟现象，但是电加热对控制系统的要求比较高。并在车用过程中需要解决耗电量高的问题，中小功率柴油机不易满足电能要求。此外，加热的不均匀性造成过滤体再生不均匀，过滤体易局部过热而损坏。广州新力金属公司的颗粒物捕集器产品设有两个过滤器，成并联结构。一个过滤器处在过滤状态时，另一个过滤器则处在再生状态或等待状态，两个过滤器交替轮换工作。2．1．3 微波加热再生系统
微波加热是利用微波能独有的选择加热及体积加热特性，在过滤体内部形成空间分布的热源，对沉积在过滤体上的碳烟颗粒进行加热，使碳烟颗粒原位加热着火燃烧。实现过滤体再生微波加热是指在300MHz～300GHz频率范围内对物体进行加热。其不同于一般的加热方式，是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热。其能量通过空间或媒质以电磁波形式传递，加热过程与物质内部分子的极化密
切相关。微波场中的加热也主要是靠偶极子转向极化(取向极化)和界面极化(也称为Maxwellwapner极化)这两种极化方式实现。微波加热再生的关键技术在于如何在谐振腔内激励尽可能多的模式及其控制腔内碳烟颗粒的燃烧温度，防止过滤体因温度过高而损坏。另外，微波对于不同的过滤体材质有不同的微波加热及再生特性，应根据过滤体的材料性质合理选取加热功率，以及设计合适的再生系统内部结构。因此，微波加热再生要达到实用还需要进一步的深入研究。2．1．4 红外辐射加热再生系统
红外辐射加热方式与其他加热方式(热风导热和微波辐射加热等)相比较，具有选择性加热的特点，能直接加热受热体，缩短受热体加热到所需温度的时间，
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