工程機械用柴油機尾氣控制技術(shù)介紹-資料下載頁
2025-06-25 01:20本頁面
【正文】 2%~58%?若改用S的質(zhì)量分數(shù)為54106的柴油，PM可降低13%。所以，柴油機氧化催化器一般適用于含硫量較低的柴油燃料；并要保證催化劑及載體、發(fā)動機運行工況、發(fā)動機特性、廢氣的流速和催化轉(zhuǎn)換器的大小以及廢氣流入轉(zhuǎn)換器的進口溫度等正常，使凈化效果達到最佳。微粒捕集器由微粒過濾器和再生裝置組成。微粒捕集器通過其中有極小孔隙的過濾介質(zhì)(濾芯)捕集柴油機排氣中的固態(tài)碳粒和吸附可溶性有機成分的碳煙。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。濾芯決定過濾器的過濾效率、工作可靠性、使用壽命以及再生技術(shù)的使用和再生效果。濾芯應(yīng)滿足較高的性能指標：具有較高的過濾效率，具有大的過濾面積?耐熱沖擊性好，具有較強的機械性能指標，熱穩(wěn)定性好，能承受較高的熱負荷?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?質(zhì)量輕。目前，最常使用的過濾材料為堇青石()和碳化硅晶體SiC。微粒捕集器對碳的過濾效率較高，可達到60%。在過濾過程中，會導(dǎo)致柴油機排氣背壓升高，當排氣背壓達到16~20kPa時，柴油機性能開始惡化，因此必須定期地除去顆粒，使過濾器恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，即過濾器再生。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。根據(jù)外加能量的形式可分為：全負荷再生、噴油助燃再生、電加熱再生、電自加熱再生和微波再生等。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。就目前而言，在再生過濾器的研究中需進一步解決的問題有：降低再生溫度，進一步降低再生所需要的能量。在柴油機的排氣溫度下使其能有效地再生，達到減少能量損耗和簡化機構(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。但其結(jié)構(gòu)和能量的來源以及可靠性都有待于進一步深入研究。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)在相當長的時間內(nèi)受化工技術(shù)的影響不能使用。在各種柴油機微粒捕捉器再生技術(shù)中，除連續(xù)再生外，都要對再生時機進行判斷，即進行再生控制，再生控制系統(tǒng)是微粒捕捉器不可缺少的部分?，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。最新開發(fā)的煙塵傳感器(如測電導(dǎo)率)可連續(xù)監(jiān)控排氣的清潔度，保證了捕集器在正確的時機進行再生。柴油機排氣微粒中有70%~80%呈帶電狀態(tài)，每個帶電微粒約帶1~5個基本正電荷或負電荷，整體呈電中性。目前利用附加強電場對呈帶電特性的碳煙微粒進行靜電吸附，并取得了一定的試驗成果。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。但是隨著技術(shù)的發(fā)展也是極有前景的。在柴油機排氣管的上下游分別裝金屬網(wǎng)，網(wǎng)間加約50V直流電壓。一般上游的金屬網(wǎng)網(wǎng)格較大，加負電壓；下游的金屬網(wǎng)網(wǎng)格較密，加正電壓。當微粒經(jīng)過上游金屬網(wǎng)時帶上負電，經(jīng)過下游帶正電的金屬網(wǎng)時被吸附，從而達到微粒凈化的目的，這種方法裝置簡單且過濾效率高。此種技術(shù)利用520eV的高能電子轟擊反應(yīng)器中的氣體分子NOx，SO，O，HO等。經(jīng)過激活、分解、電離等過程產(chǎn)生很強的自由基COH，HO，原子氧(O)和臭氧等，強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?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，從而達到減少污染的目的。但由于本過程產(chǎn)生了新的鹽類和其它化學(xué)成份，有可能形成二次污染，目前尚處于理論研究和實驗室內(nèi)的應(yīng)用。研究人員對靜電旋風(fēng)技術(shù)捕集去除柴油機PM的效果進行了探索性研究。結(jié)果表明，借助高壓脈沖靜電作用不僅能較好地捕集柴油機排氣PM，而且尾氣中的HC和NOx也有一定的去除作用。靜電旋風(fēng)捕集器具有排氣阻力小、清灰簡單等優(yōu)勢。4結(jié)束語目前的發(fā)展方向是采用代用燃料，提高石油冶煉技術(shù)，研制新型柴油添加劑，消除柴油中的硫，減少燃油中的芳烴成分，降低柴油中不飽和烴的含量，提高柴油的品質(zhì)，從源頭上解決尾氣排放的問題。柴油機尾氣排放控制的發(fā)展方向?qū)⑹遣捎枚喾N措施綜合應(yīng)用。運用電子控制技術(shù)，通過對柴油機優(yōu)化設(shè)計，采用增壓中冷、EGR來達到最優(yōu)配合。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。
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