DPF分析报告
市场前景
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
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
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。
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。 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
DPF过滤材料及再生方法比较
