專利名稱：：廢氣顆粒過濾器和制造廢氣顆粒過濾器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明以各自所屬的類別涉及按照各自獨(dú)立權(quán)利要求中預(yù)-表征部分的用于燃燒氣體，尤其燃燒天然氣和/或液化天然氣和/或重油和/或船舶用柴油的柴油發(fā)動機(jī)，尤其是二沖程大型柴油機(jī)的廢氣顆粒過濾器以及制造廢氣顆粒過濾器的方法。
背景技術(shù)：
：為減少有害的廢氣顆粒和碳顆粒，用于如二沖程或四沖程發(fā)動機(jī)那樣靠汽油或柴油驅(qū)動的內(nèi)燃機(jī)，如客車和商用車輛的奧托發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)以及其它內(nèi)燃機(jī)，如較小的船用發(fā)動機(jī)，的廢氣顆粒過濾器，已從現(xiàn)有技術(shù)中熟知了若干年。這類內(nèi)燃機(jī)的廢氣的組成取決于發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)類型、操作周期和燃料質(zhì)量。關(guān)于這一點(diǎn)，廢氣基本含水蒸汽(H20)、二氧化碳(C02)、一氧化碳(CO)、氮的氧化物(NOx)、氧氣(02)、煙灰顆粒(C)、烴(HC)、二氧化硫(S02)、磨損發(fā)動機(jī)材料和灰分。減少惡化環(huán)境的污染物和煙灰有法律規(guī)定。相應(yīng)的顆粒過濾器系統(tǒng)代表減少顆粒排放的有效輔助設(shè)備。例如，DE10245510Al提出了用于客車柴油發(fā)動機(jī)的這種廢氣過濾器。因此，這種顆粒過濾器的效率取決于它的分離程度、貯存容量、通流能力及其工作壽命。關(guān)于操作方法，有表面過濾器和深度過濾器之分。在表面過濾器的情況下，擬分離材料粘附在多孔過濾材料的表面，對沉積材料具有附加分離效果，且過濾系統(tǒng)內(nèi)的壓差增加。在深度過濾器的情況下，除機(jī)械阻隔作用，即對擬分離產(chǎn)物的篩分作用之外，還存在強(qiáng)分級過濾介質(zhì)的吸附特性。因此，有效的深度過濾器需要很大的表面，正如由鋼絲棉制成的無規(guī)取向纖維層和開孔陶瓷泡沫所具有的那樣。用于客車柴油發(fā)動機(jī)的已知廢氣過濾器多由貫穿了平行蜂窩狀通道的多孔陶殼基體組成。陶資塊的壁厚為0.3~0.15mm。所用材料是，例如，堇青石，即鎂-鋁-硅酸鹽(2Mg02Al2035Si02)或擠出碳化硅。除了由陶瓷泡沫制成的過濾器之外，還已知的為可部分與催化劑涂層一起提供的折疊蜂窩不銹鋼片或鋼絲棉。陶究過濾器的缺點(diǎn)在于導(dǎo)熱率低，還有陶究泡沫耐久性低，碳化硅價(jià)格高和鋼絲棉過濾器工作壽命短的問題，因?yàn)樵谒龅降母邷叵落摻z棉腐蝕和氧化，即燃燒。為解決這些問題，DE10245510A1的作者提出了適用于客車柴油發(fā)動機(jī)的廢氣過濾器，它包括由鋼制成的金屬泡沫體，所述鋼含有含量為3%~6°/。Si和/或1%~4%Cr。在這方面，所有已知顆粒過濾器的共同點(diǎn)在于，它們都是為燃燒超純?nèi)剂先缡突虿裼突蛞夯瘹怏w的發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)的。這些現(xiàn)代化燃料已在復(fù)雜程序中經(jīng)過精餾和清潔化。因此，例如，市售的一直是無^L或至少低疏燃料，它們還除去了其它有害化學(xué)組分，如釩、鉛、氯等，所以首先不可能生成相應(yīng)的有毒燃燒產(chǎn)物。這不僅使現(xiàn)代化燃料的燃燒產(chǎn)物無很多有毒氣態(tài)燃燒產(chǎn)物。而且，固體燃燒產(chǎn)物如煙灰或燃灰的侵蝕性也較低，所以選擇制造顆粒過濾器的材料并不很重要，因?yàn)樗鼈儾粫庥鋈魏翁貜?qiáng)的化學(xué)侵蝕。但是，由于法律上越來越嚴(yán)格規(guī)定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，所以對用來清潔燃燒氣體和使用低質(zhì)量燃料運(yùn)行的發(fā)動機(jī)的顆粒過濾器的需求也變得越來越迫切了。前述陶資顆粒過濾器或按照DE10245510A1的顆粒過濾器不可以用于以這類低質(zhì)量燃料如重油或液化天然氣運(yùn)行的發(fā)動機(jī)。即使陶瓷顆粒過濾器對于低質(zhì)量燃料內(nèi)污染物的化學(xué)侵蝕有較高的抵抗力，陶瓷顆粒過濾器的熱導(dǎo)率還是太低。其結(jié)果，尤其如果顆粒過濾器必須要用自由燃燒設(shè)備以本質(zhì)上周知的方式自由燒去濾出顆粒時(shí)，該方法中產(chǎn)生的大量熱可能無法充分散逸，最終導(dǎo)致顆粒過濾器的損傷或破壞，或?qū)е骂w粒過濾器過早的破裂。因此這種顆粒過濾器不適合此類用途。首先不適用于很大的發(fā)動機(jī)，如船用或靜止設(shè)備用的二沖程大型柴油發(fā)動機(jī)，它們因結(jié)構(gòu)類型而不得不具有較大的顆粒過濾器，因而散熱問題再次嚴(yán)重惡化。當(dāng)在二沖程柴油發(fā)動機(jī)中用低質(zhì)量燃料如重油時(shí)，迄今已知的由鋼泡沫構(gòu)成的顆粒過濾器，如按照DE10245510Al的顆粒過濾器也不可以用。即已知的鋼泡沫不能承受低質(zhì)量燃料的燃燒產(chǎn)物的特強(qiáng)化學(xué)侵蝕。在這點(diǎn)上，這類燃料可能含有各種污染物，尤其硫、鉛、鈉或釩，前些時(shí)明確鑒定出釩和鈉，與疏一起，是高溫腐蝕的材料原因，并造成燃燒室，尤其用重油或液化天然氣運(yùn)行的發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)大量問題為此，例如，已知要在各發(fā)動機(jī)部件上提供防止高溫腐蝕，也常簡稱之為熱腐蝕或熱氣體腐蝕的防護(hù)涂層。由此人們理解表面保護(hù)層如下例如，它們在高溫和在化學(xué)侵蝕性環(huán)境中具有高耐蝕性，尤其耐氧化或硫化。涂層由，例如，熱噴涂法制成，其中MCrAlY層普遍用于高溫腐蝕防護(hù)。關(guān)于這一點(diǎn)，金屬M(fèi)可以是，例如，鐵、鈷或鎳或這些金屬或其它金屬的合金。用，例如，鉻化法(chromaliting)形成的鋁-鉻層，在許多應(yīng)用中也或多或少表現(xiàn)出良好的耐高溫腐蝕性，尤其在含硫酸鹽的介質(zhì)中。關(guān)于這一點(diǎn)，高溫腐蝕現(xiàn)象可能出現(xiàn)在數(shù)百至100(TC以上的較高加工溫度占優(yōu)勢的所有地方。通常，發(fā)生腐蝕作用的主要原因不僅是高溫本身，而且還會遇到化學(xué)侵蝕環(huán)境條件，后者歸因于，例如，燃燒產(chǎn)物或其它化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，或者也可能被燃料、潤滑劑內(nèi)的添加劑等造成。因此，或多或少要直接接觸燃燒過程和相應(yīng)燃燒產(chǎn)物的工件、部件和尤其發(fā)動機(jī)部件都遭受高溫腐蝕的威脅。其實(shí)例是內(nèi)燃機(jī)內(nèi)活塞的活塞表面、汽缸壁、汽缸蓋、噴油嘴、換氣閥，但還有內(nèi)燃機(jī)廢氣系統(tǒng)的部件，如汽輪增壓器，尤其廢氣和汽輪增壓器系統(tǒng)的渦輪部件和/或廢氣喂入或排出系統(tǒng)。為此，在DE10204812中，提出了用由氮化硼和/或氧化鋯作為基礎(chǔ)材料制成的保護(hù)層作為腐蝕防護(hù)，但是形成防護(hù)的原材料價(jià)格昂貴，并且這些層的制造復(fù)雜。在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)，尤其在大型柴油機(jī)內(nèi)所觀察到的高溫腐蝕的重大影響源自液態(tài)熔融相。此類液態(tài)熔融相可能含釩酸鹽，尤其在重油燃燒期間，如釩酸氧釩鈉，例如，除了其它檢測方法外，它們可以用X射線照相法檢測。關(guān)于由釩酸鹽引起的腐蝕過程的技術(shù)背景信息可在M.Seierstein等發(fā)表在MaterialScienceandTechnology,July1987,Vol.3，p.576上的"SodiumvanadateinducedcorrosionofnickelandMCrAlYcoatingsonInconel600(釩酸鈉引起的鎳的腐蝕和Ineonel600上的MCrAlY涂層)"一文中查到。在用重油或液化天然氣的柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)行期間，在約400'C以上可以觀察到液態(tài)熔融，即出現(xiàn)液態(tài)熔融相，如含釩相，甚至在低于400'C下存在其它化學(xué)元素形式的相應(yīng)污染物。這類液態(tài)熔融相除其它作用外還會化學(xué)破壞準(zhǔn)自然生長在金屬上的防氧化層，從而使其底下的金屬不再受保護(hù)而暴露于高溫腐蝕的侵蝕。這類問題，尤其關(guān)于對大型柴油發(fā)動機(jī)閥盤的腐蝕作用，已詳迷在Schlager等發(fā)表在MaterialsandCorrosion53，103-110(2002)上的"Protectionagainsthightemperaturecorrosionwithlaserweldedcladdings—appliedandtestedonexhaustralvediscsoflargedieselenginesburningheavyfueloil(用激光烀接包覆法防護(hù)高溫腐蝕一在燃燒重燃油的大型柴油發(fā)動機(jī)的排氣閥盤上的應(yīng)用和試驗(yàn))"的一文中。關(guān)于這一點(diǎn)，已知，可通過加入某些合金元素來阻止低熔點(diǎn)釩酸鹽相的形成，因?yàn)榍笆龊辖鹪貙?dǎo)致形成高熔點(diǎn)釩相，它們在工作態(tài)燃燒室內(nèi)占優(yōu)勢的高溫下不熔化，換言之，形成基本不熔化的灰分，由此必然改善對高溫腐蝕的防護(hù)。對于在，例如，內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)形成高熔點(diǎn)相而提供前述具體合金元素，在現(xiàn)有技術(shù)已知的解決方案中已提出，通過潤滑油體系或直接通過在燃燒室內(nèi)燃燒的燃料體系供給形成高熔點(diǎn)相的必要元素，以防形成含低熔點(diǎn)釩的相。從其它
技術(shù)領(lǐng)域：
中也已知供給添加刑來消除腐蝕和沉積現(xiàn)象。因此在ENERGIE,Vol.28,No.l,January1976上的"Theuseofheavyheatingoilasafuelforgasturbines(用熱重油作為燃?xì)廨啿欧驳娜剂?"一文中，已對防止發(fā)電站燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的腐蝕提出了這種措施。但是，從現(xiàn)有技術(shù)已知，添加合適合金元素的可能性具有不同的嚴(yán)重缺點(diǎn)，而且，在與為形成高熔點(diǎn)相所必須供至燃燒過程的某些合金或合金元素的關(guān)系上，僅有理論特點(diǎn)。因此，例如，在船上必須提供可以把合適的合金元素選擇性地供進(jìn)燃料、推進(jìn)劑或潤滑劑的設(shè)備，因?yàn)檫@些元素并未按必要量和/或組成存在于潤滑劑或燃料或推進(jìn)刑內(nèi)。人們將理解，這將導(dǎo)致高得多的附加成本和復(fù)雜的設(shè)備狀態(tài)，從技術(shù)方法和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來看，或簡單地為空間原因，很難合理地實(shí)現(xiàn)，尤其在，例如，船上。此外，在潤滑油和/或燃料或推進(jìn)劑內(nèi)攜帶必須的合金元素并不是在所有情況下必然可能，因?yàn)楹辖鹪乜赡軈⒂谂c，例如，潤滑油和/或燃料或熱油的物理或化學(xué)反應(yīng)，從而使相應(yīng)的合金元素對，例如形成具有高熔點(diǎn)的釩酸鹽不再有用。還可能因上述物理和/或化學(xué)反應(yīng)而使，例如，潤滑油的某些特性改變到使，例如潤滑油完全或部分失去其潤滑效果的程度，這可導(dǎo)致相應(yīng)發(fā)動機(jī)的相當(dāng)程度的損傷。還可能因在燃料和/或潤滑油內(nèi)加入合金元素而可形成物理或化學(xué)侵蝕性物質(zhì)，它們在合金元素可能發(fā)揮它們形成高熔點(diǎn)釩化合物的作用之前可能侵蝕并嚴(yán)重?fù)p傷某些發(fā)動機(jī)部件。即使以具有高熔點(diǎn)的釩酸鹽相為例的上述問題僅是導(dǎo)致高溫腐蝕的機(jī)理的一個(gè)實(shí)例，而且本領(lǐng)域一般技術(shù)人員已經(jīng)知道很多能被觀察到，而且不僅在柴油發(fā)動機(jī)內(nèi)，且可能，例如導(dǎo)致上述裝置中和/或工作狀態(tài)下的所述部件發(fā)生已知的腐蝕損傷的其它機(jī)理和高溫腐蝕作用，低熔點(diǎn)相的問題仍是至今幾乎未引起任何注意和迄今尚無真正可實(shí)踐建議的解決方案的中心問題。在這一點(diǎn)上，應(yīng)再次明確提及，低熔點(diǎn)相的問題不僅出現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)，尤其大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)和較小的往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)內(nèi)，而且也是從許多其它
技術(shù)領(lǐng)域：
，如焚化場，尤其廢品焚化場，或各種空中或地面渦輪中已知的。表面防護(hù)層至少在原則上可以代表防止，例如，通過在具有簡單表面幾何形狀的大體積部件上高溫腐蝕的化學(xué)侵蝕的可能解決方案。另一方面，要以這種方法來保護(hù)金屬泡沫免受化學(xué)和熱侵蝕似乎不大合適。而且在技術(shù)上也難以用，例如，熱噴涂法來提供具有大的內(nèi)表面和具有防護(hù)表面層的微孔(diminutive)泡沫結(jié)構(gòu)的鋼金屬泡沫。因此本發(fā)明的一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)可用于燃燒氣體，尤其燃燒天然氣和/或液化天然氣和/或重油和/或船舶用柴油的柴油發(fā)動機(jī)，尤其船用二沖程大型柴油發(fā)動機(jī)的廢氣過濾器，這種過濾器的熱導(dǎo)率足夠高，同時(shí)耐燃燒灰分的高溫腐蝕，其中腐蝕防護(hù)是利用某些現(xiàn)成材料實(shí)現(xiàn)的，因此耐高溫腐蝕的顆粒過濾器可以用這種方法特別經(jīng)濟(jì)地制造且特別有效地受到保護(hù)而免受基于低熔點(diǎn)相的高溫腐蝕機(jī)理所造成的損傷。滿足上迷目的的本發(fā)明的要點(diǎn)的特征在于各權(quán)利要求的特點(diǎn)。相關(guān)權(quán)利要求涉及本發(fā)明特別有利的實(shí)施方案。
發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明涉及用于燃燒氣體，尤其天然氣和/或液化天然氣和/或重油和/或船用柴油的柴油發(fā)動機(jī)，尤其二沖程大型柴油發(fā)動機(jī)的廢氣顆粒過濾器。按照本發(fā)明，在該布局中的廢氣顆粒過濾器包括具有金屬泡沫體的過濾單元，所迷金屬泡沫體包含耐燃灰高溫腐蝕的金屬合金。金屬泡沫體尤其耐燃灰的液體熔融組分。之為熱腐蝕或;A氣體腐々蟲(的材料，原則上在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的,"此，表面保護(hù)層被理解為，例如，提供高耐腐蝕，尤其在高溫和在化學(xué)侵蝕性環(huán)境中的氧化或疏化作用。表面防護(hù)層用，例如，熱噴涂法制造，以MCrAlY層被最廣泛地用于高溫腐蝕防護(hù)。在這一點(diǎn)上，金屬M(fèi)可以是例如，如上所述，鐵、鈷或鎳或其合金或與其它金屬的合金。例如，用鉻化法形成的鋁鉻層，在很多應(yīng)用中，尤其在含硫酸鹽介質(zhì)內(nèi)，或多或少表現(xiàn)出良好的耐高溫腐蝕性。因此在例如，GB2196023中，提出了基于鉛和錫的腐蝕防護(hù)涂層，這種涂層尤其在濕和鹽水環(huán)境中提供良好的腐蝕防護(hù)作用。在US5，496，391中提出了高溫腐蝕防護(hù)的Cu-Ni基復(fù)雜合金。它包含特定相對比例的P、B、Si、Cr、Fe和C,且優(yōu)選以噴涂粉末形式用熱噴涂法涂布在工件表面。在JP02132763中提出了基于Cu-Ni并包含Mn、Fe、Si、S和C等的不同合金作為腐蝕防護(hù)。Malik等("Hotcorrosionbehaviourofsomeindustriallyimpor-tantnickel-basealloysinpresenceofNa2SO4(s)和NaCl(s)(幾種工業(yè)上重要的鎳基合金在Na2S04和NaCl存在下的熱腐蝕行為)"Z.Metallkd,Vol.79，No.5,May1968,pp.285295)已測試了商品可得合金，如Inconel、耐高溫鎳鉻鐵合金或不同尼孟鎳合金的高溫腐蝕行為，它們代表所有的鎳基合金且還可以進(jìn)一步含有不同濃度的Fe、Cr、Al、Co、Mo、C等構(gòu)分。與此相關(guān)的Ni-基合金尤其作為良好的防氧化材料已描述在US4，019，900中。如已所述，高溫腐蝕現(xiàn)象可出現(xiàn)在數(shù)百~遠(yuǎn)高于IOOO'C的工藝溫度占優(yōu)勢的所有地方，不僅高溫本身常是出現(xiàn)腐蝕效應(yīng)的原因，而且還會遇到化學(xué)侵蝕性環(huán)境條件，它們可歸因于，例如，燃燒產(chǎn)物或其它化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，或者還可以由加進(jìn)燃料內(nèi)的添加劑、潤滑劑等引起。因此，受高溫腐蝕威脅的不僅是或多或少直接接觸燃燒過程的部件和發(fā)動機(jī)部件，如內(nèi)燃機(jī)內(nèi)活塞的活塞表面，汽缸壁，汽缸蓋，噴油嘴，換氣閥，而且還有內(nèi)燃機(jī)的廢氣系統(tǒng)的部件，如汽輪增壓器，尤其還有廢氣和汽輪增壓器系統(tǒng)的渦輪部件和/或廢氣喂入或排放部件。因此廢氣顆粒過濾器尤其自然會受已濾出顆粒和燃灰所引起的高溫腐蝕的威脅。尤其因?yàn)閺U氣顆粒過濾器，如從汽車技術(shù)已知，不得不用燃燒方式一次次清除沉積固體材料，即廢氣顆粒和燃灰，因?yàn)榉駝t它們將在較短時(shí)間后被濾出固體所堵塞并因此不再起作用。當(dāng)用低質(zhì)量燃料，如液化天然氣或甚至重油作為燃料時(shí)，中心問題源自為此需用提供的自由燃燒設(shè)備定期燃燒廢氣顆粒過濾器。在燃燒時(shí)，這些燃料除形成其它有毒廢產(chǎn)物以外，還形成燃灰，后者可能含低熔點(diǎn)相。在這一點(diǎn)上，已證明多種低熔點(diǎn)釩酸鹽相的化學(xué)侵蝕性特別強(qiáng)。例如，人們把可含在燃灰中的低熔點(diǎn)相理解為熔點(diǎn)可為數(shù)百~1000'C以上的相。在這一點(diǎn)上，前迷釩酸鹽相可在400'C或更低的溫度下已熔化，這取決于化學(xué)組成或污染物。在這一點(diǎn)上，一定程度以固態(tài)存在于燃灰中的非熔化相，實(shí)際上通常侵蝕性較低，它們僅在液體熔融態(tài)時(shí)才發(fā)揮它們的化學(xué)腐蝕特性。但是，在自由燃燒廢氣顆粒過濾器期間，溫度無疑會升高，至少在短時(shí)期內(nèi)，在此溫度下，有害的低熔點(diǎn)相可熔化，即變成液態(tài)，然后在最短時(shí)間內(nèi)可能因燃灰引發(fā)的高溫腐蝕而破壞已知的顆粒過濾器，如DE10245510A1的機(jī)動車輛顆粒過濾器。Schlager等尤其就燃灰中低熔點(diǎn)相的問題("用激光焊接包覆防高溫腐蝕一在燃燒重燃油的大型柴油發(fā)動機(jī)的排氣閥盤上的應(yīng)用和試驗(yàn)"，MaterialsandCorrosion53，103-110(2002))試驗(yàn)了大型柴油發(fā)動機(jī)出口閥上由鎳-基合金制成的鉻和其它元素含量不同的不同功能層的防護(hù)效果。具體實(shí)施例方式下面將就液態(tài)熔融相對高溫腐蝕現(xiàn)象的意義作更詳細(xì)的說明。這類液態(tài)熔融相可以含有釩酸鹽等，尤其在重油等燃燒期間，如釩酸氣釩鈉，除其它方式外，它們可以用X射線照相法檢測。例如，Schlager發(fā)表在MTZMotortechnischeZeitschrift55(1994)May,No.5，p.300上的"Materialabrasiononthepistonsoflargedieselengines(大型柴油發(fā)動機(jī)活塞上的材料磨耗)"一文中已詳細(xì)闡述了該現(xiàn)象。在柴油發(fā)動機(jī)工作期間，可從約至少400'C起觀察到熔化，即出現(xiàn)液態(tài)熔融相，如前已所述。這種液態(tài)熔融相除其它作用外還能化學(xué)破壞已準(zhǔn)天然地生長在金屬上的防氧化層，從而使其底下的金屬不受保護(hù)而遭遇高溫腐性的侵蝕。在這一點(diǎn)上，以液態(tài)熔融釩酸鹽相為例的上迷問題僅是導(dǎo)致高溫腐蝕機(jī)理的一個(gè)實(shí)例。對于本領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員，很多其它機(jī)理和熱腐蝕作用是已知的。在EP1752561Al中也已說明，如由銅和鎳制成的簡單合金的高溫腐蝕防護(hù)同時(shí)以優(yōu)良方式提供對有關(guān)高溫腐蝕機(jī)理的防護(hù)，尤其但不限于，防護(hù)大型柴油發(fā)動機(jī)工作中出現(xiàn)的有關(guān)高溫腐蝕機(jī)理。尤其由Cu和Ni的合金制成的高溫腐蝕防護(hù)有效地避免了或至少大大減少了重油燃燒期間出現(xiàn)的液態(tài)熔融釩酸鹽相的損傷作用。在這一點(diǎn)上，已經(jīng)證明，按照EP1752561Al的高溫腐蝕防護(hù)對不同的已知高溫腐蝕機(jī)理普遍適用，以致可有利地用Cu和Ni制成的高溫腐蝕防護(hù)合金來防止或減少在變化很大的操作條件和在完全不同的化學(xué)環(huán)境中，自數(shù)百度，例如，自200'C,至900'C，超過1200。C和甚至最高達(dá)或超過1400'C高溫的寬闊溫度范圍內(nèi)的高溫腐蝕。在這一點(diǎn)上，可用本發(fā)明的方法表明，其它類特殊合金，如以下所述和所列，形成對高溫腐蝕的類似有效防護(hù)，尤其是對低熔點(diǎn)相的防護(hù)。迄今人們公認(rèn)的觀點(diǎn)是，質(zhì)量足夠好的金屬泡沫不可能用這些復(fù)雜合金制造。在制造，例如，金屬泡沫時(shí)，即，首先絕對必要的是在泡沫中實(shí)現(xiàn)均勻的結(jié)構(gòu)特性和避免形成低共熔混合物或不利的沉淀。正如已知，低共熔混合物是低熔點(diǎn)混合比的用來制造金屬泡沫的一種或多種合金元素。這意味著這類低共熔范圍不同于材料的平均化學(xué)組成。在這一點(diǎn)上，沉淀可代表材料中的弱點(diǎn)。在形成大表面層時(shí)，例如，為使活塞表面免受熱腐蝕而涂布時(shí)，本質(zhì)上已知的措施可以把低共熔范圍或沉淀的形成抑制到，例如，使它們不再形成明顯的高溫腐蝕侵蝕區(qū)的程度。尤其是，當(dāng)用，例如，熱噴涂法在相應(yīng)部件上涂布這些合金的熱噴涂層時(shí)，低共熔混合物和/或不需要沉淀的形成簡單地受熱噴涂法的抑制，因?yàn)閲娡繉永鋮s得非?？?，以致妨礙了^^共熔混合物和/或不需要沉淀的形成。相反，在金屬泡沫的制造中，如以下將更詳細(xì)的敘述，情況就完全不同了。在液相發(fā)泡期間，泡沫較慢地冷卻成固相。當(dāng)發(fā)泡體在空間自立時(shí)就產(chǎn)生泡沫體，換言之，不沉積到一些工件或其它物體上，而是產(chǎn)生自立式泡沫體。其結(jié)果，另一方面，冷卻期間散熱不良，因?yàn)榕c基體無直接接觸，從而導(dǎo)致合金有較長時(shí)間分層，并因此形成低共熔混合物和/或不需要的沉淀。另一方面，熔體的固化并不取決于基體表面，后者可能因表面效應(yīng)而抵抗沉淀。因此，也已知這里所考慮的合金具有下述特性它們一般，尤其從液相較慢地冷卻下來，可以形成低共熔混合物和/或不需要的沉淀，并因此似乎基本上不宜于制造廢氣顆粒過濾器的金屬泡沫。即，如果在金屬泡沫內(nèi)形成上述低共熔混合物和/或不需要的沉淀，則會由2項(xiàng)重要機(jī)理而使由該泡沫制成的顆粒過濾器的變得不穩(wěn)定。首先，此種金屬泡沫體自然不再具有均勻的熔點(diǎn)。事實(shí)上，由于非均勻結(jié)構(gòu)條件，將存在一些區(qū)域/范圍的熔點(diǎn)大大低于其它區(qū)域。這將導(dǎo)致下述情況例如，在燃燒沉積灰分和顆粒時(shí)，顆粒過濾器可能在這些點(diǎn)上熔化，或它作為整體將不穩(wěn)定并被破壞。另一方面，某些沉淀區(qū)，取決于局部化學(xué)組成，不再變得足以耐高溫下的化學(xué)侵蝕并遭受化學(xué)破壞，尤其在沉積灰分和顆粒的燃燒期間，即使相應(yīng)區(qū)仍具有足夠高的炫點(diǎn)。因此，現(xiàn)已弄清，不可以用這些合金來形成用于廢氣顆粒過濾器的金屬泡沫，尤其當(dāng)預(yù)期有低熔點(diǎn)相造成的極強(qiáng)化學(xué)侵蝕時(shí)，更不能用。意外的是，在復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)中，本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)選擇合金的組成，這些不僅基本上是耐高溫腐蝕的，而且通過適當(dāng)選擇化學(xué)組成，還可形成沒有不需要沉淀和低共熔混合物基本跡象的金屬泡沫。因此，通過本發(fā)明，首次有可能使金屬廢氣顆粒過濾器具有足夠高的熱導(dǎo)率，從而使，尤其在沉積灰分和顆粒燃燒期間，所產(chǎn)生的熱量可以被可靠地導(dǎo)走，而且，另一方面，金屬泡沫還以優(yōu)良方式耐高溫腐蝕。因此，顆粒過濾器也可以用在以嚴(yán)重污染的^^質(zhì)量燃料運(yùn)行的發(fā)動機(jī)內(nèi)，如以重油運(yùn)行的二沖程大型柴油發(fā)動機(jī)內(nèi)。以合成灰分的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軣o可辯駁地證實(shí)按照本發(fā)明制成的金屬泡沫的防腐蝕效果，例如所迷合成灰分含約20。/。Na2C03和80。/。V205并與15。/oCaS04混合在0.5H2O中。試驗(yàn)用含10%H2O,在50'C下飽和的合成空氣并在約60(TC下進(jìn)行。關(guān)于此，即使在500h和更長時(shí)間之后，也根本觀察不到因高溫或因高溫腐蝕造成的損傷，兩者都在長期試驗(yàn)條件和周期性加熱下，正如對大型柴油發(fā)動機(jī)實(shí)際操作狀態(tài)中所預(yù)期。在具體實(shí)施方案中，金屬泡沫體由金屬合金，尤其用粉末冶金法制成的金屬合金制造，其中金屬合金是鉻含量為至少20wt。/。的鐵合金。除此類鐵合金外，也可考慮例如鈦合金，尤其包含TiAl的TiAl合金，TiAl合金優(yōu)選是鈦基合金，而且鈦含量大于或等于TiAl合金的50wt°/。，優(yōu)選其量超過70wt°/。，特別超過80wt。/。，尤其超過卯Wt0/0。可以用鈷合金，尤其包含CoCr的CoCr合金和/或包含CoMn的CoMn合金，作為另一類適合于制造按照本發(fā)明的廢氣顆粒過濾器的合金，以CoCr合金和/或CoMo合金為鈷基合金，而且鈷含量大于或等于CoCr合金的50wt。/a,優(yōu)選其量超過70wt°/。，特別超過80wt。/。，尤其超過90wt%。又一類可以用來制造按照本發(fā)明的廢氣顆粒過濾器的金屬合金是鎳合金，尤其是包含NiCu的NiCu合金和/或包含NiCr的NiCr合金，特別是Inconel671合金和/或Inconel693合金。在這一點(diǎn)上，NiCu合金可以是鎳-基合金，例如，以鎳含量大于或等于NiCu合金的50wt%，優(yōu)選超過70wt。/Q，特別超過80wtn/。，尤其超過90wt%。在特定實(shí)施方案中，上面提到的NiCr合金可以是鎳-基合金，以鎳含量大于或等于NiCr合金的50wt%，優(yōu)選超過70wt%,特別超過80wt%，尤其超過卯wt0/。。過濾器，鉻含量大于或等于NiCr合金的50wt%，優(yōu)選超過70wt。/。，特別超過80wt。/。，尤其超過90wt0/0。尤其是，為了還使按照本發(fā)明的顆粒過濾器耐低熔點(diǎn)相，尤其耐低熔點(diǎn)釩酸鹽相，用來制造按照本發(fā)明顆粒過濾器的金屬泡沫的金屬合金可包含一種或多種下列一組中的元素Ca、Mg、Ta、Y、Ti、Al、C、Mo、W、Zr、Fe、Nb、Sn、O、Cr、La、Ce、Hf、Cu、Pb、N、Na、Zn、Mn、P、B、Si、Ni和Co。在這一點(diǎn)上，Ca、Mg、Ta、Y、Ti、Al、C、Mo、W、Zr、Fe、Nb、Sn、O、Cr、La、Ce、Hf、Cu、Pb、N、Na、Zn、Mn、P、B、Si、Ni和Co中一種或多種的元素的比例優(yōu)選為0.01wt%~90wt%，尤其為0.1wt%~80wt%,特別為2wt%~70wt%，優(yōu)選為3wt%~50wt%，或?yàn)榧s6wt%。相當(dāng)具體的金屬合金的選擇列于下表1和表2內(nèi)，它們特別適合于制造按照本發(fā)明的廢氣顆粒過濾器的金屬泡沫。不言而喻，不應(yīng)把該表看成是完全的，而且對本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來說，顯然，滿足本申請定義的類似金屬合金可以適用于制造按照本發(fā)明的廢氣顆粒過濾器的金屬泡沫。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表1.特別適合于制造按照本發(fā)明的顆粒過濾器的首選金屬合金。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>在相當(dāng)特殊的情況下，按照本發(fā)明的廢氣顆粒過濾器的金屬泡沫體還可含有氧化催化劑和/或沸石，以作為金屬泡沫結(jié)構(gòu)內(nèi)的島嶼來裂解烴和減少氮的氧化物。按照本發(fā)明的廢氣顆粒過濾器特別優(yōu)選包含具有不同平均孔尺寸的多個(gè)串聯(lián)排布的金屬泡沫體，讓孔尺寸沿廢氣流動方向遞減。在該布局中，金屬泡沫體的孔隙率可大于60%,尤其大于80%,特別是大于90%。在該布局中，還可以以本質(zhì)上已知的方式在廢氣顆粒過濾器上包含自由燃燒設(shè)備，該設(shè)備被特意設(shè)計(jì)到適合于周期性地燃燒沉積的廢氣顆粒和燃灰。本發(fā)明還涉及制造按照本發(fā)明的廢氣過濾器的方法。優(yōu)選用粉末冶金法制造金屬泡沫體如下把金屬合金粉末和分散介質(zhì)的漿料倒進(jìn)模具以形成成形體，然后燒結(jié)該成形體。在該布局中，漿料可以用分散劑和/或粘合介質(zhì)和/或表面活性介質(zhì)，尤其用表面活性劑(tenside)發(fā)泡，優(yōu)選用導(dǎo)入法和/或同時(shí)用表面活性劑作為分散劑和/或在漿料內(nèi)用脫泡劑進(jìn)行發(fā)泡。脫水可以靠同時(shí)或相繼用壓力和電泳法進(jìn)行，例如，脫水僅靠用壓力進(jìn)行，或脫水僅靠用電^進(jìn)行。漿料尤其可含玻璃形成體和/或鹽狀玻璃形成體作為玻璃形成體，尤其硅酸鹽和/或酸性玻璃形成體，尤其硼酸和/或磷酸和/或堿性化合物，尤其苛性鈉和/或這些酸和/或堿的化合物。有利地可用同時(shí)起粘合劑和/或催化劑作用的物質(zhì)作為分散手段。在制造金屬泡沫體中，可以本質(zhì)上已知的方法用由多孔合成材料制成的導(dǎo)電壓鑄模作為第一電極和/或可用多孔金屬壓鑄模，其中優(yōu)選用壓鑄模作為陽極。在脫水期間，使位于鑄型內(nèi)的漿料保持在至少50'C的溫度下，在成形體從鑄型中脫出之后和燒結(jié)之前，在約20'C干燥之。權(quán)利要求1.用于燃燒氣體，尤其燃燒天然氣和/或液化天然氣和/或重油和/或船舶用柴油的柴油發(fā)動機(jī)，特別是二沖程大型柴油機(jī)的廢氣顆粒過濾器，其特征在于所述廢氣顆粒過濾器包含具有金屬泡沫體的過濾單元，所述金屬泡沫體包含耐燃灰高溫腐蝕的金屬合金。2.按照權(quán)利要求1的廢氣顆粒過濾器，其中所述金屬泡沫體耐燃灰中的熔融組分。3.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的廢氣顆粒過濾器，其中所述金屬泡沫體由金屬合金，尤其以粉末冶金法制成的金屬合金制造，其中所述金屬合金是鉻含量為至少20wt%Cr的鐵合金。4.按照前迷權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中所迷金屬合金是鈦合金，尤其是包含TiAl的TiAl合金。5.按照權(quán)利要求4的廢氣顆粒過濾器，其中TiAl合金是鈦基合金，而且鈦含量大于或等于TiAl合金的50wt°/。，優(yōu)選大于70wt。/。，特別超過80wt。/。，尤其超過90wt0/。。6.按照前迷權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中所述金屬合金是鈷合金，尤其是包含CoCr的CoCr合金和/或含CoMo的CoMo合金7.按照權(quán)利要求6的廢氣顆粒過濾器，其中CoCr合金是鈷基合金，而且鈷含量大于或等于CoCr合金的50wt%,優(yōu)選大于70wt%，特別超過80wt。/。，尤其超過90wt0/0。8.按照前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中所述金屬合金是鎳合金，特別是包含NiCu的NiCu合金和/或包含NiCr的NiCr合金，尤其是Inconel671合金和/或Inconel693合金。9.按照權(quán)利要求8的廢氣顆粒過濾器，其中NiCu合金是鎳基合金，而且鎳含量大于或等于NiCu合金的50wt%，優(yōu)選大于70wt%，特別超過80wt。/。，尤其超過90%。10.按照權(quán)利要求8的廢氣顆粒過濾器，其中NiCr合金是鎳基合金，鎳含量大于或等于NiCr合金的50wt%，優(yōu)選大于70\^%，尤其超過80wt%,特別超過90wt0/。。11.按照權(quán)利要求8的廢氣顆粒過濾器，其中NiCu合金是銅基合金，而且銅含量大于或等于NiCu合金的50wt%,優(yōu)選大于70wt%，特別超過80wt。/。，尤其超過90wt0/0。12.按照權(quán)利要求8的廢氣顆粒過濾器，其中NiCr合金是鉻基合金，而且鉻含量大于或等于NiCr合金的50wt%,優(yōu)選大于70wt。/。，特別超過80wt。/Q，尤其超過90wt0/0。13.按照前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中所述金屬合金包含下列一組元素中的一種或多種元素Ca、Mg、Ta、Y、Ti、Al、C、Mo、W、Zr、Fe、Nb、Sn、0、Cr、La、Ce、Hf、Cu、Pb、N、Na、Zn、Mn、P、B、Si、Ni和Co。14.按照前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中Ca、Mg、Ta、Y、Ti、Al、C、Mo、W、Zr、Fe、Nb、Sn、0、Cr、La、Ce、Hf、Cu、Pb、N、Na、Zn、Mn、P、B、Si、Ni和Co中的一種或多種元素的比例在0,01wt%~90wt。/。之間，特別為0.1wt%~80wt%,尤其為2wt%~70wt%，優(yōu)選為3wt%~50wt。/o或約為6wt%。15.按照前迷權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中所述金屬泡沫體含有氣化催化劑和/或泡沫體含有沸石。16.按照前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中不同平均孔尺寸的多個(gè)金屬泡沫體串聯(lián)排布，其中所述孔尺寸在廢氣流動方向上遞減。17.按照前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中所述金屬泡沫體的孔隙率大于60%,尤其大于80%，特別大于90%。18.按照前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器，其中配置有自由燃燒沉積廢氣顆粒，尤其周期性地自由燃燒積存廢氣顆粒的自由燃燒設(shè)備。19.制造按照權(quán)利要求1~18中任何一項(xiàng)的廢氣顆粒過濾器的方法。全文摘要本發(fā)明涉及廢氣顆粒過濾器和制造廢氣顆粒過濾器的方法。具體而言，本發(fā)明涉及用于燃燒氣體，尤其燃燒天然氣和/或液化天然氣和/或重油和/或船舶用柴油的柴油發(fā)動機(jī)，尤其是大型二沖程柴油機(jī)的廢氣顆粒過濾器。在這一點(diǎn)上，按照本發(fā)明，廢氣顆粒過濾器包含帶金屬泡沫體的過濾單元，所述金屬泡沫體包含耐燃灰高溫腐蝕的金屬合金。文檔編號B01D39/20GK101391164SQ20081021525公開日2009年3月25日申請日期2008年9月22日優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日發(fā)明者D·施萊格申請人:瓦特西拉瑞士股份有限公司