جهاز تنقية العادم الجاف، المعروف باسممرشح جسيمات الديزل (DPF)أو جهاز تنقية الدخان الأسود الجاف، هو جهاز أساسي للمعالجة اللاحقة يستخدم لإزالةالجسيمات الدقيقة (PM)، خصوصاًالسخام الكربوني (الدخان الأسود)، منمولد ديزلالعادم. يعمل من خلال الترشيح الفيزيائي دون الاعتماد على أي إضافات سائلة، ومن هنا جاء مصطلح "الجاف".
أولاً: مبدأ العمل: الترشيح الفيزيائي والتجديد
يمكن تلخيص مبدأ عملها في ثلاث عمليات:"الاستحواذ - التراكم - التجديد."
- الالتقاط (الترشيح):
- يدخل غاز العادم ذو درجة الحرارة العالية من المحرك إلى جهاز التنقية ويتدفق عبر عنصر ترشيح مصنوع من السيراميك المسامي (مثل الكوردييريت أو كربيد السيليكون) أو المعدن المتلبد.
- تُغطى جدران عنصر الترشيح بمسام دقيقة (عادةً ما تكون أصغر من 1 ميكرون)، مما يسمح بمرور الغازات (مثل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء) ولكنه يحجز الجزيئات الأكبر حجمًا.الجسيمات الصلبة (السخام، الرماد) والكسور العضوية القابلة للذوبان (SOF)داخل أو على سطح المرشح.
- تراكم:
- تتراكم الجسيمات المحتجزة تدريجياً داخل المرشح، مكونة "كعكة السخام". ومع ازدياد التراكم، يرتفع ضغط العادم الخلفي تدريجياً.
- تجديد:
- عندما يصل ضغط العادم الخلفي إلى حد معين مسبقًا (مما يؤثر على أداء المحرك)، يجب على النظام بدء التشغيل"تجديد"عملية لحرق السخام المتراكم في المرشح، واستعادة قدرته على الترشيح.
- التجديد هو العملية الرئيسية، والتي تحققت بشكل أساسي من خلال:
- التجديد السلبيعند تشغيل مولد الكهرباء تحت حمل عالٍ، ترتفع درجة حرارة العادم بشكل طبيعي (عادةً ما تزيد عن 350 درجة مئوية). يتفاعل السخام المتراكم مع أكاسيد النيتروجين (NO₂) في غاز العادم ويتأكسد (يحترق ببطء). هذه العملية مستمرة ولكنها عادةً ما تكون غير كافية للتنظيف الكامل.
- التجديد النشطيتم تشغيلها قسراً عندما يكون الضغط الخلفي مرتفعاً جداً ودرجة حرارة العادم غير كافية.
- يعمل بالوقود (حارق)يتم حقن كمية صغيرة من الديزل في الجزء العلوي من مرشح جسيمات الديزل (DPF) وإشعالها بواسطة موقد، مما يؤدي إلى رفع درجة حرارة الغاز الداخل إلى مرشح جسيمات الديزل إلى ما يزيد عن 600 درجة مئوية، مما يتسبب في الأكسدة السريعة واحتراق السخام.
- تجديد سخان كهربائييتم تسخين عنصر الترشيح إلى نقطة اشتعال السخام باستخدام عناصر تسخين كهربائية.
- التجديد بالميكروويف: يستخدم طاقة الميكروويف لتسخين جزيئات السخام بشكل انتقائي.
ثانياً: المكونات الأساسية
يتضمن نظام التنقية الجافة الكامل عادةً ما يلي:
- عنصر فلتر مرشح جسيمات الديزل: وحدة الترشيح الأساسية.
- مستشعر الضغط التفاضلي (أعلى/أسفل المجرى): يراقب فرق الضغط عبر المرشح، ويحدد مستوى حمولة السخام، ويطلق إشارة التجديد.
- مجسات درجة الحرارة: مراقبة درجات حرارة المدخل/المخرج للتحكم في عملية التجديد ومنع تلف الحرارة الزائدة.
- نظام تشغيل وتحكم التجديد: يتحكم تلقائيًا في بدء وإيقاف برنامج التجديد بناءً على إشارات من أجهزة استشعار الضغط ودرجة الحرارة.
- مشغل التجديدمثل حاقن الديزل، والموقد، وجهاز التسخين الكهربائي، وما إلى ذلك.
- طبقة التغليف والعزل: لاحتواء الضغط والحفاظ على الحرارة.
ثالثًا: المزايا والعيوب
| المزايا | العيوب |
| كفاءة عالية في إزالة الغبار: كفاءة ترشيح عالية للغاية للسخام (الدخان الأسود)، يمكن أن تصل إلى >95%، مما يقلل من سواد رينجلمان إلى المستوى 0-1. | يزيد من الضغط الخلفييؤثر على كفاءة تنفس المحرك، وقد يؤدي إلى زيادة طفيفة في استهلاك الوقود (حوالي 1-3٪). |
| لا حاجة إلى سوائل استهلاكية: على عكس نظام SCR (الذي يتطلب اليوريا)، فهو يحتاج فقط إلى الطاقة الكهربائية وكمية صغيرة من الديزل للتجديد أثناء التشغيل، دون أي تكاليف استهلاكية إضافية. | صيانة المجمعاتيتطلب الأمر تنظيفًا دوريًا للرماد (إزالة الرماد غير القابل للاحتراق) وفحصًا دوريًا. قد يؤدي فشل التجديد إلى انسداد المرشح أو انصهاره. |
| هيكل مضغوطالنظام بسيط نسبياً، وله مساحة صغيرة، وسهل التركيب. | حساس لجودة الوقوديؤدي ارتفاع نسبة الكبريت في الديزل إلى إنتاج الكبريتات، كما أن ارتفاع نسبة الرماد يسرع من انسداد المرشح، وكلاهما يؤثر على العمر الافتراضي والأداء. |
| يستهدف رئيس الوزراء بشكل أساسي: الجهاز الأكثر مباشرة وفعالية لحل مشكلة الدخان الأسود المرئي والجسيمات الدقيقة. | لا يعالج أكاسيد النيتروجينيستهدف بشكل أساسي الجسيمات الدقيقة؛ وله تأثير محدود على أكاسيد النيتروجين. يتطلب استخدامه مع نظام SCR لتحقيق الامتثال الشامل. |
| مناسب للتشغيل المتقطعبالمقارنة مع نظام SCR الذي يتطلب ظروف درجة حرارة ثابتة، فإن مرشح الجسيمات الديزل (DPF) أكثر قابلية للتكيف مع دورات التشغيل المتغيرة. | استثمار أولي مرتفعخاصة لأجهزة تنقية الهواء المستخدمة في مجموعات المولدات عالية الطاقة. |
رابعاً: سيناريوهات التطبيق الرئيسية
- المواقع ذات متطلبات الانبعاثات الصارمة: توفير الطاقة الاحتياطية لمراكز البيانات والمستشفيات والفنادق الراقية ومباني المكاتب وما إلى ذلك، لمنع تلوث الدخان الأسود.
- المناطق الحضرية والمناطق ذات الكثافة السكانية العالية: للامتثال للوائح البيئية المحلية وتجنب الشكاوى.
- مجموعات مولدات كهربائية مثبتة داخل المبانيضروري لتنقية العادم لضمان جودة الهواء الداخلي وسلامة نظام التهوية.
- الصناعات الخاصةمحطات الاتصالات الأساسية، والتعدين تحت الأرض (النوع المقاوم للانفجار)، والسفن، والموانئ، وما إلى ذلك.
- كجزء من نظام مشترك: مدمج مع SCR (لإزالة النيتروجين) و DOC (محفز أكسدة الديزل) لتلبية معايير الانبعاثات الوطنية من المستوى الرابع / الخامس أو أعلى.
خامساً: اعتبارات هامة
- الوقود وزيت المحركيجب استخدامهديزل منخفض الكبريت(ويفضل أن يكون محتوى الكبريت أقل من 10 جزء في المليون) وزيت محرك منخفض الرماد (درجة CJ-4 أو أعلى). يعتبر ارتفاع نسبة الكبريت والرماد من الأسباب الرئيسية لتسمم مرشح جسيمات الديزل (DPF) وانسداده وتقليل عمره الافتراضي.
- ظروف التشغيلتجنب تشغيل مجموعة المولدات لفترات طويلة عند أحمال منخفضة للغاية. يؤدي ذلك إلى انخفاض درجات حرارة العادم، مما يمنع التجديد التلقائي ويؤدي إلى عمليات تجديد نشطة متكررة تستهلك طاقة كبيرة.
- المراقبة والصيانة:
- مراقبة دقيقةضغط العادم الخلفيوأضواء مؤشر التجديد.
- قم بأداء المهام بانتظامخدمة تنظيف الرماد الاحترافية(باستخدام الهواء المضغوط أو معدات التنظيف المتخصصة) لإزالة الرماد المعدني (الكالسيوم والزنك والفوسفور وما إلى ذلك).
- إنشاء سجلات الصيانة، وتسجيل وتيرة التجديد وتغيرات الضغط الخلفي.
- مطابقة النظاميجب اختيار جهاز تنقية الهواء ومطابقته مع طراز مجموعة المولدات، وسعتها، وقدرتها المقدرة، ومعدل تدفق العادم. يؤثر عدم المطابقة بشكل كبير على الأداء وعمر المحرك.
- أمانأثناء عملية التجديد، تكون درجة حرارة غلاف جهاز التنقية مرتفعة للغاية. لذا، يُعد العزل الحراري المناسب، وعلامات التحذير، والابتعاد عن المواد القابلة للاشتعال أموراً ضرورية.
ملخص
جهاز تنقية غازات العادم الجافة (DPF) هوتكنولوجيا عالية الكفاءة وشائعة الاستخداملحلالدخان الأسود المرئي وتلوث الجسيماتمنمجموعة مولدات الديزليلتقط هذا الجهاز السخام الكربوني من خلال الترشيح الفيزيائي، ويعمل بشكل دوري عبر التجديد بدرجة حرارة عالية. ويعتمد نجاح تطبيقه بشكل كبير علىالحجم المناسب، وجودة الوقود الجيدة، وظروف تشغيل المولد المناسبة، والصيانة الدورية الصارمةعند اختيار واستخدام مرشح جسيمات الديزل (DPF)، يجب اعتباره جزءًا لا يتجزأ من نظام مجموعة المحرك والمولد بشكل عام.
تاريخ النشر: 16 ديسمبر 2025
