Un purificador d'escapament sec, conegut comunament com aFiltre de partícules dièsel (DPF)o purificador de fum negre sec, és un dispositiu central de posttractament que s'utilitza per eliminarmatèria particulada (PM), especialmentsutge de carboni (fum negre), degenerador dièselescapament. Funciona mitjançant filtració física sense dependre de cap additiu líquid, d'aquí el terme "sec".
I. Principi de funcionament: filtració física i regeneració
El seu principi de funcionament es pot resumir en tres processos:"Capturar - Acumular - Regenerar."
- Captura (Filtració):
- Els gasos d'escapament a alta temperatura del motor entren al purificador i flueixen a través d'un element filtrant fet de ceràmica porosa (per exemple, cordierita, carbur de silici) o metall sinteritzat.
- Les parets de l'element filtrant estan cobertes de microporus (normalment més petits d'1 micra), que permeten que els gasos (per exemple, nitrogen, diòxid de carboni, vapor d'aigua) hi passin, però atrapen partícules més grans.partícules sòlides (sutge, cendra) i fraccions orgàniques solubles (SOF)dins o a la superfície del filtre.
- Acumular:
- Les partícules atrapades s'acumulen gradualment dins del filtre, formant un "pastís de sutge". A mesura que augmenta l'acumulació, la contrapressió dels gasos d'escapament augmenta gradualment.
- Regenerar:
- Quan la contrapressió dels gasos d'escapament arriba a un límit preestablert (que afecta el rendiment del motor), el sistema ha d'iniciar la"regeneració"procés per cremar el sutge acumulat al filtre, restaurant la seva capacitat de filtració.
- La regeneració és el procés clau, aconseguit principalment mitjançant:
- Regeneració passivaQuan el grup electrogen funciona sota una càrrega elevada, la temperatura dels gasos d'escapament augmenta naturalment (normalment >350 °C). El sutge atrapat reacciona amb els òxids de nitrogen (NO₂) dels gasos d'escapament i s'oxida (es crema lentament). Aquest procés és continu però normalment insuficient per a una neteja completa.
- Regeneració activaS'inicia forçadament quan la contrapressió és massa alta i la temperatura d'escapament és insuficient.
- Assistit per combustible (cremador)S'injecta una petita quantitat de gasoil aigües amunt del DPF i s'encén mitjançant un cremador, cosa que augmenta la temperatura del gas que entra al DPF per sobre dels 600 °C, provocant una ràpida oxidació i combustió del sutge.
- Regeneració de calefactors elèctricsL'element filtrant s'escalfa fins al punt d'ignició del sutge mitjançant elements calefactors elèctrics.
- Regeneració de microonesUtilitza l'energia de microones per escalfar selectivament les partícules de sutge.
II. Components bàsics
Un sistema complet de purificació en sec normalment inclou:
- Element de filtre DPF: La unitat central de filtració.
- Sensor de pressió diferencial (aigües amunt/aigües avall)Supervisa la diferència de pressió a través del filtre, determina el nivell de càrrega de sutge i activa el senyal de regeneració.
- Sensors de temperaturaMonitoritzar les temperatures d'entrada/sortida per controlar el procés de regeneració i evitar danys per sobreescalfament.
- Sistema de control i disparador de regeneracióControla automàticament l'inici i l'aturada del programa de regeneració en funció dels senyals dels sensors de pressió i temperatura.
- Actuador de regeneració: Com ara un injector dièsel, un cremador, un dispositiu de calefacció elèctrica, etc.
- Capa d'habitatge i aïllament: Per a la contenció de la pressió i la retenció de calor.
III. Avantatges i desavantatges
| Avantatges | Desavantatges |
| Alta eficiència d'eliminació de polsEficiència de filtració extremadament alta per a sutge (fum negre), pot arribar a >95%, reduint la negror Ringelmann al nivell 0-1. | Augmenta la contrapressióAfecta l'eficiència de la respiració del motor, pot provocar un lleuger augment del consum de combustible (aprox. 1-3%). |
| No cal fluid consumibleA diferència de l'SCR (que requereix urea), només necessita energia elèctrica i una petita quantitat de gasoil per a la regeneració durant el funcionament, sense costos addicionals de consumibles. | Manteniment complexRequereix una neteja periòdica de les cendres (eliminació de les cendres no combustibles) i una inspecció. Una regeneració fallida pot provocar l'obstrucció o la fusió del filtre. |
| Estructura compactaEl sistema és relativament senzill, ocupa poc espai i és fàcil d'instal·lar. | Sensible a la qualitat del combustibleL'alt contingut de sofre en el dièsel produeix sulfats i l'alt contingut de cendres accelera l'obstrucció del filtre, cosa que afecta la vida útil i el rendiment. |
| Objectiu principal del primer ministreEl dispositiu més directe i eficaç per resoldre el fum negre visible i les partícules en suspensió. | No tracta els NOxPrincipalment dirigit a les partícules en suspensió; té un efecte limitat sobre els òxids de nitrogen. Requereix la combinació amb un sistema SCR per a un compliment complet. |
| Apte per a funcionament intermitentEn comparació amb l'SCR, que requereix condicions de temperatura sostingudes, el DPF s'adapta millor a cicles de treball variables. | Alta inversió inicialEspecialment per a purificadors utilitzats en grups electrògens d'alta potència. |
IV. Principals escenaris d'aplicació
- Ubicacions amb requisits estrictes d'emissionsEnergia de reserva per a centres de dades, hospitals, hotels d'alta gamma, edificis d'oficines, etc., per evitar la contaminació per fum negre.
- Zones urbanes i densament pobladesPer complir amb les normatives ambientals locals i evitar queixes.
- Grups electrògens instal·lats a l'interiorEssencial per purificar els gasos d'escapament per garantir la qualitat de l'aire interior i la seguretat del sistema de ventilació.
- Indústries especialsEstacions base de comunicacions, mineria subterrània (tipus a prova d'explosió), vaixells, ports, etc.
- Com a part d'un sistema combinatIntegrat amb SCR (per a la desnitrificació) i DOC (catalitzador d'oxidació del dièsel) per complir amb els estàndards nacionals d'emissions IV/V o superiors.
V. Consideracions importants
- Combustible i oli de motor: Cal utilitzardièsel baix en sofre(preferiblement contingut de sofre <10 ppm) ioli de motor baix en cendres (grau CJ-4 o superior)L'alt contingut de sofre i cendres són les principals causes d'intoxicació per DPF, obstrucció i reducció de la vida útil.
- Condicions de funcionamentEviteu el funcionament a llarg termini del grup electrogen amb càrregues extremadament baixes. Això provoca temperatures d'escapament baixes, cosa que impedeix la regeneració passiva i desencadena regeneracions actives freqüents i amb un consum energètic elevat.
- Monitorització i manteniment:
- Vigilar de propcontrapressió d'escapamentillums indicadores de regeneració.
- Realitzar regularmentservei professional de neteja de cendres(utilitzant aire comprimit o equips de neteja especialitzats) per eliminar cendres metàl·liques (calci, zinc, fòsfor, etc.).
- Establir registres de manteniment, registrant la freqüència de regeneració i els canvis de contrapressió.
- Coincidència del sistemaEl purificador s'ha de seleccionar i adaptar en funció del model específic del grup electrogen, la cilindrada, la potència nominal i el cabal d'escapament. Una adaptació incorrecta afecta greument el rendiment i la vida útil del motor.
- SeguretatDurant la regeneració, la temperatura de la carcassa del purificador és extremadament alta. És essencial un aïllament tèrmic adequat, senyals d'advertència i mantenir-se allunyat de materials inflamables.
Resum
El purificador d'escapament sec (DPF) és untecnologia convencional d'alta eficiènciaper resoldrefum negre visible i contaminació per partículesdegrups electrògens dièselCaptura el sutge de carboni mitjançant la filtració física i funciona cíclicament mitjançant la regeneració a alta temperatura. La seva aplicació amb èxit depèn en gran mesura dedimensionament correcte, bona qualitat del combustible, condicions de funcionament adequades del generador i un manteniment periòdic estricteA l'hora de seleccionar i utilitzar un DPF, s'ha de considerar com una part integral del sistema general del conjunt motor-generador.
Data de publicació: 16 de desembre de 2025
