工程機(jī)械用柴油機(jī)尾氣控制技術(shù)(文件)
【正文】 進(jìn)一步霧化的作用，使燃料和空氣進(jìn)一步混合，減少PM的排放。措施為用選擇性還原催化轉(zhuǎn)化器在富氧條件下還原NOx，用氧化催化轉(zhuǎn)化器降低HC和CO的排放量和顆粒PM狀物質(zhì)中的有機(jī)成分；用微粒過濾裝置收集柴油機(jī)排氣中的顆粒狀物質(zhì)等。研究者對NH3選擇性催化還原柴油機(jī)排氣NOX也進(jìn)行過嘗試，結(jié)果表明其凈化率可達(dá)65%，這種方法只適合于固定式柴油機(jī)排氣的凈化處理，對于運行工況多變的柴油車，因存在NH3泄漏問題而不適用。吸附還原型三元催化劑的活性成分是貴金屬和堿土金屬(或稀土金屬)，影響吸附一還原催化劑性能的主要因素是吸附劑在柴油機(jī)尾氣溫度下吸附NO的容量及其抗SO2和CO2毒害能力，提高這兩方面的性能是今后的努力目標(biāo)。對于同時凈化PM和NO的技術(shù)，部分研究結(jié)果表明，在鈣鈦和貴金屬催化劑上碳粒能還原NOx。目前，該技術(shù)正處于研究階段，尚未取得突破性進(jìn)展，同時該技術(shù)凈化效果的發(fā)揮必須以微粒的有效消除為基礎(chǔ)。 PM的后處理技術(shù)柴油機(jī)PM后處理技術(shù)包括催化氧化和過濾。美國最近針對新型柴油機(jī)進(jìn)行的一項示范研究表明，當(dāng)使用S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為368106的柴油時，催化氧化可使瞬態(tài)工況條件下的PM排放降低23%~29%，HC降低52%~58%?若改用S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54106的柴油，PM可降低13%。微粒捕集器的工作主體是濾芯，目前常用的過濾材料有：金屬絲網(wǎng)、陶瓷纖維、泡沫陶瓷和壁流式蜂窩陶瓷等。微粒捕集器對碳的過濾效率較高，可達(dá)到60%。隨后又開發(fā)出CRT(連續(xù)再生捕集器)系統(tǒng)、節(jié)流再生、逆向噴氣再生、振動再生等幾種非加熱再生方式。連續(xù)再生將是以后一個重要的發(fā)展方向，但就中國而言，由于受柴油中的硫含量太高的影響(要求為5010)，國內(nèi)在相當(dāng)長的時間內(nèi)受化工技術(shù)的影響不能使用。柴油機(jī)排氣微粒中有70%~80%呈帶電狀態(tài)，每個帶電微粒約帶1~5個基本正電荷或負(fù)電荷，整體呈電中性。在柴油機(jī)排氣管的上下游分別裝金屬網(wǎng)，網(wǎng)間加約50V直流電壓。經(jīng)過激活、分解、電離等過程產(chǎn)生很強(qiáng)的自由基COH，HO，原子氧(O)和臭氧等，強(qiáng)氧化物迅速氧化掉碳粒、NOx和SO在水的作用下生成硝酸和硫酸，加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?NH等)則生成相應(yīng)的銨鹽，可通過濾清器和靜電除塵收集產(chǎn)物，從而達(dá)到減少污染的目的。靜電旋風(fēng)捕集器具有排氣阻力小、清灰簡單等優(yōu)勢。催化劑、氧化劑和還原劑是發(fā)展的方向，此外微粒捕集器的再生技術(shù)以及去除微粒的非過濾技術(shù)也有待于發(fā)展。柴油機(jī)尾氣排放控制的發(fā)展方向?qū)⑹遣捎枚喾N措施綜合應(yīng)用。研究人員對靜電旋風(fēng)技術(shù)捕集去除柴油機(jī)PM的效果進(jìn)行了探索性研究。當(dāng)微粒經(jīng)過上游金屬網(wǎng)時帶上負(fù)電，經(jīng)過下游帶正電的金屬網(wǎng)時被吸附，從而達(dá)到微粒凈化的目的，這種方法裝置簡單且過濾效率高。但目前的問題是設(shè)備體積過大，成本太高，在車輛上使用最困難的是高壓電的供給及收集中防止二次分散及反電暈等問題?，F(xiàn)代自動捕集器系統(tǒng)已經(jīng)具備在線診斷系統(tǒng)形式的電子監(jiān)測，并同時控制再生過程，除了簡單地監(jiān)測背壓，還用復(fù)雜的運算來確定煙塵裝載量。在柴油機(jī)的排氣溫度下使其能有效地再生，達(dá)到減少能量損耗和簡化機(jī)構(gòu)的目的：對于使用氣壓制動的車輛，逆向噴氣再生技術(shù)是今后的一個發(fā)展方向。微粒捕集器的再生方式可分為“被動”再生和“主動”再生：“被動”方式即為催化再生，是在過濾器載體上浸漬催化劑或在燃油中加入添加劑來降低顆粒的氧化反應(yīng)的活化能，降低碳粒的起燃溫度來實現(xiàn)顆粒過濾器的再生；“主動”再生方式又稱為“熱再生”，即外加能量(熱能)的再生方式，利用外部熱源使積存在過濾體內(nèi)的微粒升溫、自燃，以減少過濾器內(nèi)的微粒PM。濾芯應(yīng)滿足較高的性能指標(biāo)：具有較高的過濾效率，具有大的過濾面積?耐熱沖擊性好，具有較強(qiáng)的機(jī)械性能指標(biāo)，熱穩(wěn)定性好，能承受較高的熱負(fù)荷?具有較小的熱膨脹系數(shù)?通過性好，流通阻力小?在外形尺寸相同的情況下，背壓小，背壓增長率低，適應(yīng)再生能力強(qiáng)?質(zhì)量輕。微粒捕集器由微粒過濾器和再生裝置組成。采取此措施(以鉑Pt、鈀Pd貴重金屬作為催化劑)能使HC、CO減少50%，顆粒PM減少50%~70%，其中的多環(huán)芳烴和硝基多環(huán)芳烴也有明顯減少。如采用硝酸浸漬的瀝青基、粘膠基、聚丙稀晴基等為原材料制成的活性碳素纖維。采用碳素纖維加載低電壓技術(shù)，可有效減少NOx的排放。對于超低S燃料，現(xiàn)有吸附一催化還原技術(shù)可將NOX降低90%。拓寬催化劑或催化劑一還原劑組合的活性溫度范圍，提高催化劑在S02和水熱環(huán)境中的穩(wěn)定性是今后的努力方向。目前，柴油機(jī)尾氣NOX凈化研究主要從選擇性催化還原和吸附一催化還原兩條技術(shù)路線入手，碳素纖維還原技術(shù)。但是，進(jìn)氣管噴水會造成進(jìn)氣管、氣缸腐蝕增加，油底殼易積水，并要求噴水量能隨發(fā)動機(jī)負(fù)荷的改變而調(diào)節(jié)，這在設(shè)計和l結(jié)構(gòu)上存在一定的困難。同時，竄入燃燒室中不完全燃燒的機(jī)油隨尾氣排出，是形成柴油機(jī)排放的
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