理论教育 控制烟粒子排放的有效措施

控制烟粒子排放的有效措施

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:柴油中加入少量甲醇、乙醇增加了燃料的含氧量,可有效地降低烟粒子的排放,又不会对柴油机的使用性能产生影响,是一种实用的烟粒子控制措施。加装氧化催化转化器之后的效果与SOF在颗粒物中所占的比例相关。

控制烟粒子排放的有效措施

1.改善燃料品质

醇类燃料是非常有前景的一类替代内燃机燃油的燃料。甲醇只含有一个C,乙醇两个C,而柴油分子有12~24个C,甲醇、乙醇的碳链长度远远小于柴油,柴油碳链过长是导致其颗粒物排放增加的主要原因。柴油中加入少量甲醇、乙醇增加了燃料的含氧量,可有效地降低烟粒子的排放,又不会对柴油机的使用性能产生影响,是一种实用的烟粒子控制措施。

柴油十六烷值对排气烟度有明显影响。燃油的十六烷值较高时,具有较大的冒烟倾向。十六烷值高的燃油,稳定性较差,在燃烧过程中易裂解,使炭粒的生成速率较高;低十六烷值导致柴油机工作粗暴,氮氧化合物增多,可见十六烷值的选择,除考虑着火性能外,还应该考虑烟粒子的排放。

2.高压共轨燃油喷射技术

柴油机颗粒物的排放量很大程度上取决于气缸内的燃烧过程,改进燃烧过程的各个环节都会改善柴油机颗粒物排放。高压共轨燃油喷射技术由于其能够为每个喷油器直接或间接提供恒定的高压燃油,并且在每个喷油器上装有高速电磁开关阀,通过控制电磁开关阀的开闭来实现定时、定量地喷油,从而保证达到良好的雾化效果和最佳的空燃比,最大限度地减少局部缺氧现象的出现而降低微粒的排放。

3.尾气后处理

控制颗粒物排放的尾气后处理措施主要有加装氧化催化转化器、微粒捕集器(DPF)、静电式微粒捕集器和经典旋风技术等。(www.daowen.com)

(1)加装氧化催化转化器

机外净化可燃气体和可溶性有机物(SOF)的常用有效措施就是加装氧化催化转化器。柴油机氧化催化转化器主要的两种载体陶瓷单体和不锈钢金属载体,其催化剂(Pt、Rh和Pd等贵金属)的涂层技术决定了它降低有害排放物的能力。加装氧化催化转化器之后的效果与SOF在颗粒物中所占的比例相关。SOF在颗粒物中比例越大,效果越明显,颗粒物质量分数减少大约在3%~25%之间。这是因为氧化催化转化器主要是通过氧化SOF来减少颗粒物的排放量。氧化催化转化器只适合使用低硫含量的燃料汽车加装,因为一方面硫会使催化剂中毒,从而影响催化效果;另一方面,部分二氧化硫也会被转化成硫酸盐从而增加颗粒物的量。

(2)采用微粒捕集器(DPF)

微粒过滤器和再生装置的结合构成了微粒捕集器。微粒捕集器主要通过过滤介质也就是滤芯来工作,滤芯的孔隙很小,能够过滤细颗粒物和吸附在其上的SOF。工业上常采用泡沫陶瓷、陶瓷纤维金属丝网和壁流式蜂窝等来生产滤芯。微粒过滤器的过滤效率的好坏,工作是否可靠,使用寿命有多久,起再生效果的好坏都取决于它的滤芯。滤芯是DPF的核心,它的几个主要指标有:过滤效率、过滤面积、耐热冲击性、机械性能、热稳定性、能承载的热负荷、热膨胀系数、通过性、背压及其增长率、适应再生能力、自身质量等。

(3)静电式微粒捕集器

静电式微粒捕集器的工作原理是利用附加电场对带电特性微粒进行静电吸附。排气微粒虽然整体呈电中性,但是微观来看,80%的微粒呈带电状态,每个带电的微粒都有1~5个正电荷或负电荷。但是,静电式微粒捕集器体积过大,且使用成本高,影响了它的推广。静电式微粒捕集器在车辆上使用时,在高压电供给和收集过程中遇到了一些问题,如反电晕以及二次分散等,需要技术上进一步成熟。随着技术的进步,静电式微粒捕集器还是很有前景的。

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