柴油车尾气后处理技术的进展
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柴油车排气后处理技术和发展趋势(一)翁端。
.徐鲁华。
,吴晓东1,陈华鹏。
,周泽兴2,王学中:(1,清华大学材料系,北京100084;2,中国环境科学研究院,北京lOOol2)摘要:本文分两部分介绍了柴油机排气后处理技米的现状和发展趋势.特别是柴油机排放特征、排放标准及国外目前采用排放控制技术等。
第一部分对比了几种固体,苡粒物的过滤再生技术。
井在其中展望了过滤再生技术和过滤材料的发展趋势。
第二部分则评述了氰氧化物的净化还原技术和PM、NOx同时净化技术。
关键词:柴油机尾气治理,固体微粒物,过滤技术,再生技术,氪氧化物一、柴油车的排放特征和控制标准20世纪90年代以来全球柴油车的数量增加迅速。
1999年全世界汽车产量5500万辆,其中柴油车占19%。
据预测,在1995—2007年问全球汽车产量由4900万辆增至6400万辆,其中汽油车增加22%.柴油车增加58%“。
我国柴油车在80年代中期以后迅猛发展,重型车引进了斯太尔柴油机,中型车有6110等一系列国产柴油车投产,轻型车则引进了意大利依维柯(IVBco)和日本五十铃等柴油车。
1998年底我国生产柴油货车34.64万辆,柴油客车7.94万辆。
因此,90年代以来国产柴油车从7.58万辆增到42.85万辆,在总产量中的比重从14.88%增至26.16%。
目前,国产轿车中还没有柴油轿车。
1、柴油机的排放特征柴油车尾气中主要成分分布为:水蒸气占2.60%。
c吼占7.10%,啦占15,00%,M占75.21%。
其它微量成分包括微粒物(PM),占0.09%,以及c0,未燃Hc,mx,s也,硫酸盐、醛、氨气等…。
上述尾气成分中受排放法规控制的污染物成分主要是NOx,Hc.cO和微粒物等。
其中微粒物主要包括固体碳粒(soot),或称为不可溶解部分(ins01或IOF)、液相碳氢化台物(Hc),或称为可溶解有机成分(s0F)或可挥发有机成分(VOF)和少量吸附其上的H?sOr及硫酸盐。
SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用1. 引言1.1 SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用是一种先进的尾气净化技术,可以有效降低柴油机尾气中的氮氧化物(NOx)排放。
SCR技术通过在尾气中加入尿素溶液,利用催化剂将尾气中的NOx转化为无害的氮气和水蒸气,从而实现尾气的净化。
SCR技术在柴油机尾气后处理中发挥着至关重要的作用,不仅能够满足环保法规对尾气排放的要求,还可以提高柴油机的燃烧效率和性能。
在现代柴油机尾气净化领域,SCR技术已经被广泛应用。
无论是商用车辆、工程机械还是发电设备,都可以通过装配SCR系统来实现尾气排放的降低。
尤其是在需要高效、长时间运行和高负荷工作的柴油机领域,SCR技术更是不可或缺的一项技术。
SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用具有显著的环保和经济效益,可以有效减少有害气体排放,提高柴油机的燃烧效率,并延长柴油机的使用寿命。
随着环保法规的不断加强和科技水平的不断提升,SCR技术在柴油机尾气后处理领域的应用前景将会更加广阔。
2. 正文2.1 介绍SCR技术的原理和工作机制SCR技术(Selective Catalytic Reduction)是一种用于降低柴油机尾气中氮氧化物(NOx)排放的成熟技术。
其原理是通过在尾气中喷射尿素水溶液(也称为尿素溶液)或氨气,并将其与尾气中的NOx化合物在SCR催化剂上发生化学反应,将NOx还原成无害的氮气和水蒸气。
SCR技术的工作机制可以分为两个主要步骤:尿素水溶液或氨气在SCR催化剂上催化分解,生成氨气(NH3);生成的氨气与尾气中的NOx在SCR催化剂上发生化学反应,将NOx转化为氮气和水蒸气。
反应的整个过程在SCR催化剂的加速作用下进行,从而有效降低柴油机尾气中的NOx排放。
SCR技术的原理和工作机制既简单又高效,是目前公认最有效的降低柴油机尾气NOx排放的方法之一。
通过合理设计SCR系统,可以实现高效净化尾气,保护环境同时确保柴油机性能和燃油经济性。
2023年发动机尾气后处理行业市场前景分析随着国家环保政策的逐步强化,发动机尾气排放已成为大气污染的重要来源之一。
为了达到环保要求,发动机尾气后处理行业应运而生,其市场前景正不断拓展。
一、行业背景发动机尾气后处理是指通过各种技术手段把发动机排放的气体进行净化、过滤和消除,以达到减少尾气污染的目的。
根据国家相关技术标准和环保要求,轻、中、重型柴油机的尾气排放标准已经逐步提高,因此对尾气后处理设备和技术的要求也越来越高。
目前发动机尾气后处理技术主要分为三种:氧化催化器、SCR脱硝和颗粒捕集器。
二、市场前景1. 政策影响:在国家环保政策的推动下,发动机尾气排放已成为环保监管的重点。
政府对机动车尾气排放的严格要求将是推动发动机尾气后处理行业发展的重要动力。
2. 产业布局:大型汽车制造商已开始在其车型中广泛采用尾气净化装置,这使得产业集中度高。
同时,这些制造商还积极开发新的技术和产品来满足不断提高的排放标准,这些产品也大幅增加了企业的竞争优势。
3. 市场需求:随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,人们对环境保护的要求越来越高。
尾气净化设备的需求量也在逐年增长。
目前发动机尾气后处理市场的主要需求来自大型车辆、工程机械和发电机组等。
4. 市场规模:发动机尾气后处理市场规模巨大。
据市场调研机构预测,2024年,发动机尾气后处理市场的规模将达到489.8亿元人民币,年复合增长率将达到16.8%。
三、市场竞争当前,发动机尾气后处理市场的主要竞争来自于国内外知名公司。
这些企业凭借其科技创新和研发实力成为市场中的领导者,其中包括康明斯、博世、道达尔、阿特拉斯科普柴等。
在国内市场,虽然一些新兴企业也在加入竞争,但是发展情况和技术实力都相对较弱。
在未来的市场竞争中,市场领导者必须不断提高技术,提高产品性能,降低成本,以赢得市场份额。
四、发展方向在未来的发展中,发动机尾气后处理行业将会面临着这样的机遇和挑战:1. 技术改进:根据国家尾气排放标准的提高,尾气净化技术也需要不断改进。
SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用【摘要】本文介绍了选择性催化还原(SCR)技术在柴油机尾气后处理中的应用。
文章从介绍SCR技术的定义和柴油机尾气污染问题入手,分析了SCR技术的原理以及在柴油机尾气中的应用。
然后,文章讨论了SCR技术对柴油机尾气排放的影响,以及其优势和与其他尾气处理技术的比较。
文章探讨了SCR技术在柴油机尾气后处理中的发展前景,总结了SCR技术的作用和意义。
通过本文的介绍,读者可以深入了解SCR技术在柴油机尾气后处理中的重要性和发展前景,为环保和能源领域的发展提供参考和启示。
【关键词】SCR技术、柴油机、尾气后处理、引言、正文、结论、尾气污染、原理、应用、影响、优势、比较、发展前景、作用、意义。
1. 引言1.1 SCR技术的定义Selective Catalytic Reduction(SCR)技术是一种通过在尾气中加入尿素溶液来降低柴油机尾气中氮氧化物(NOx)浓度的成熟技术。
SCR技术利用催化剂将尿素溶液和尾气中的氮氧化物反应,将其转化成氮和水蒸汽,从而减少有害氮氧化物的排放。
这种技术在降低柴油机尾气排放中的氮氧化物方面有着显著的效果,被广泛应用于各类柴油机尾气后处理系统中。
1.2 柴油机尾气污染问题柴油机尾气污染问题是指柴油机在燃烧过程中产生的废气中含有有害物质,例如氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)和一氧化碳(CO)等。
这些有害物质对环境和人类健康造成严重影响。
NOx是造成雾霾和酸雨的主要原因之一,对呼吸系统和心血管系统造成损害;PM会加重呼吸道疾病和致癌;CO是有毒气体,长期吸入会导致中毒甚至死亡。
随着工业化进程和交通运输的发展,柴油机尾气排放问题日益突出。
特别是在城市交通拥堵和工业区域,柴油机尾气排放成为主要的空气污染源之一。
为了保护环境和人类健康,各国纷纷出台严格的排放标准,要求柴油机尾气排放必须符合规定的标准,否则将面临罚款甚至停产。
2. 正文2.1 SCR技术原理SCR技术(Selective Catalytic Reduction)是一种尾气处理技术,通过将尿素水溶液喷入柴油机尾气中,与氧化亚氮(NOx)反应生成氨,再经过催化剂将NOx分解为氮气和水蒸气,并实现氮氧化物的有效去除。
柴油机尾气处理技术发展概述发布时间:2022-07-12T07:44:32.801Z 来源:《中国科技信息》2022年5期3月作者:张涛[导读] 随着汽车排放法规的日益严格,柴油机排放控制问题越来越受到社会各界的关注。
张涛安徽全柴动力股份有限公司安徽省滁州市 239500摘要:随着汽车排放法规的日益严格,柴油机排放控制问题越来越受到社会各界的关注。
本文主要前言了国际上柴油机排放前后的主流处理技术,结合国内外的技术路线,有选择地研究了柴油机排放控制问题,并比较了这些技术的优缺点,本文分析了未来柴油机排放控制技术的发展趋势。
关键词:柴油机排放;控制技术;发展趋势前言在传统燃油汽车技术相对完善的今天,人们发现柴油机比汽油机具有更好的动力性和燃油经济性,但柴油机的工作特性也决定了其自身的缺点,尤其是颗粒物PM的排放。
燃烧过程中的高爆发压力是柴油机功率良好的原因,但也会导致柴油机的高噪声和运转不平稳。
HC、CO和CO2的排放浓度低于汽油机,这是柴油机完全燃烧后的优势;燃烧后的NOx排放与柴油机和汽油机基本相同。
在排放控制方面,汽油机一般在理论空燃比附近,排气温度较高。
三元催化可以实现排气控制,但不适用于柴油机。
因此,柴油机排放的关键是如何降低NOx和PM的排放,而柴油机NOx和PM的排放是一个矛盾的关系。
排放控制的重点是在NOx和PM之间进行折衷。
控制汽车尾气污染的方法有三种:预处理净化、机内净化和后处理净化。
其中,后处理净化技术是对排气系统中燃烧室排出的废气进行净化。
1柴油机排放预处理技术1.1柴油机氧化催化技术该设备主要与其他后处理设备一起使用。
可将no转化为NO2,并可置于DPF前进行DPF的被动连续再生;在SCR之前,用于调节no和NO2的比例(当no=NO2时,SCR反应更快);放置在SCR后,防止氨泄漏;它对HC和CO的氧化可以控制SCR和LNT的温度。
虽然doc能将HC和CO氧化成CO2和H2O,但它不能氧化PM中的干燥烟尘。
217中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.01 (下)汽车行业的蓬勃发展使汽车尾气问题愈加严重,尤其是柴油发动机尾气排放物,如氮氧化物给人们的生命健康造成的威胁不断加大,同时,尾气排放还会造成大气污染,给人们的生产生活都带来了不良的影响。
因此,针对以上存在的这些问题,本文对柴油发动机尾气后处理技术开展了深入分析,其能够有效控制尾气排放量。
这一排放控制技术将会对柴油发动机尾气的处理等发挥重要意义。
柴油发动机尾气后处理技术原新涛(广西玉柴机器股份有限公司,广西 玉林 537000)摘要:我国经济高速发展带来的弊端主要是环境污染问题越来越严重,大气污染严重、空气质量下降等使得人们身体健康面临较大威胁,为了能够改善环境污染问题,提升空气质量等需要引起相关部门的重视,针对柴油发动机尾气的排放等制定严格标准和规范。
而尾气后处理技术的应用和推广后,不仅能够使柴油发动机尾气排放达到标准要求,还能够提升柴油发动机尾气排放的控制效果。
基于此,针对于当前该技术发展的情况,本文在对柴油发动机尾气后处理技术开展有效的分析后,对存在的故障或者故障排除的方法等进行探究,总结了当前柴油发动机尾气后处理技术的发展趋势。
关键词:柴油发动机;尾气排放后处理技术;尾气控制中图分类号:U464.172;X734.2 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2021)01(下)-0217-031 尾气后处理技术的相关概述汽车排放标准的不同主要与汽车生产注册的时间或者年限等有直接关系。
现阶段,我国汽车尾气排放标准在与欧洲等国家进行对比时,其内容较为相似。
而对于柴油发动机尾气排放而言,要想达到国家尾气排放标准,需要重视对氮氧化合物和颗粒的排放控制。
我国现阶段的排放标准与欧洲排放标准较为类似,并且欧Ⅳ~欧Ⅵ的排放标准要求呈现了温以及相关燃料数量具有十分密切的联系。
柴油发动机排放控制技术现状及发展趋势柴油发动机是一种高效率的动力设备,具有良好的经济性和可靠性。
但同时,柴油发动机的排放问题一直是环保领域一大难题,随着环保意识的增强和法规的越来越严格,柴油发动机的排放控制技术也越来越重要。
本文将探讨柴油发动机排放控制技术现状及发展趋势。
一、柴油发动机排放标准柴油发动机的排放标准由欧洲、美国、日本、中国等国家和地区制定的指标。
目前,欧洲最新的排放标准为欧洲六标准,美国则是EPA2010标准,日本则为2010年排放基准。
在中国,GB3847-2018标准是柴油发动机排放检测的基本指引。
二、柴油发动机排放控制技术现状1、机械控制技术过去,机械控制技术是主要的排放控制技术。
它主要通过调整喷油泵、喷油器等元件的结构和参数,来控制柴油发动机的进、排气等参数。
虽然机械控制技术成本低,但是其对发动机的控制精度和稳定性较低。
2、电控技术电子控制技术是当前主流的柴油发动机控制技术,它可以通过对发动机的电控系统进行优化和调整,精确控制燃油的喷射、进、排气等参数,使发动机能够更加高效、环保地工作。
此外,电控技术还能够帮助发动机实现自检、故障诊断等功能。
不过电控技术成本较高,需要高端的扫描仪等设备进行调整和维护。
3、高低压共轨技术高低压共轨技术是一种先进的柴油发动机控制技术,它通过将高压油路和低压油路分离,使得柴油发动机的燃油控制精度和稳定性更高。
此外高低压共轨技术还能够提升燃油的利用率、减少燃油损耗等效果,在欧洲和日本等发达国家得到了广泛的应用。
但与此同时,高低压共轨技术的维护和维修成本也更高。
三、柴油发动机排放控制技术发展趋势1、尾气后处理技术尾气后处理技术是一种较为成熟的柴油发动机排放控制技术,它通过对柴油发动机的尾气进行进一步加工,使排放物质的含量降低到规定标准以下。
目前尾气后处理技术主要包括SCR、DPF、DOC等技术。
在未来,尾气后处理技术将成为柴油发动机环保处理的主要方向。
柴油车尾气后处理技术的进展俞守耕(昆明贵金属研究所,云南 昆明 650221)Advance in A ftertreatment Technology for Diesel Vehicle s Exhaust GasYu Shou -Geng (Kunming Institute of Precious Metals,Kunmin g ,Yunnan 650221,China)Abstract:The production of vehicles with low pollution has been a fundamental policy of governmentand automotive,oil,and catalyst industries together.Lean-burn diesel engines continuously workedin oxygen-rich condition require to use special exhaust gas aftertretment systems (E GAS).The platinum-based catalysts can reduce NO x at a low te mperature and in a lean-burn condition,but thea mount of N 2O formed need to be decreased yet;copper -based zeolites catalysts have higher reductibilities and selec tivities of 100%N 2,but poor durabilities.A EGAS,that consists of platinum-based catalysts,which can oxidize NO in exhaust gas to NO 2,and vanadium,molybdenum -based catalysts,which catalytically oxidize particulate matter by NO 2regenerationg trapper continuously,have already be commercialized.To develop a catalyst which can burn out soot at a low temperature without NO 2will be a main challenge further to aftertreatment technology for diesel vehicle s exhaust gas.Keywords :environment engineering;platinum;selective catalysis reduction;particulate matter(P M);trapper摘 要:生产低污染的汽车是政府与汽车、燃油、催化剂工业共同的目标。
贫燃柴油车连续工作在富氧条件下,要求采用专门的尾气后处理系统。
铂基催化剂能在低温和贫燃条件下还原NO x ,但N 2O 形成量尚须降低;铜基沸石催化剂有高的还原活性和100%N 2的选择性,但稳定性不够。
一种尾气后处理系统已经商品化,它用铂基催化剂氧化尾气中的NO为NO 2,再在钒、钼基催化剂作用下用NO 2催化氧化细粒物料,使捕集器连续再生。
目前,开发一种不需要NO 2,能在低温下燃烧烟炱的催化剂是柴油车尾气后处理技术的主要难题。
关键词:环境工程学;铂;选择催化还原;细粒物料;捕集器中图分类号:O643.36 文献标识码:A 文章编号:1004-0676(2003)01-0062-05控制汽油车排放污染的三效催化剂是发动机及操纵系统、重整汽油和尾气催化剂3方面共同发展的结果[1]。
而一种清洁、低污染汽车的开发需要政府与汽车、油料和催化剂工业的共同努力[2]。
催化剂在通过尾气后处理系统(EGAS)来开发低污染车辆中起着重要的作用。
由于这类催化剂目前2003年3月第24卷第1期 贵金属Precious Metals Mar.2003Vol.24,No.1 收稿日期:2002 07 23作者简介:俞守耕(1937年~),男,研究员,主要研究方向为功能材料。
E-mail:Catalys t @主要还是采用含贵金属的各种组合,最终成本在很大程度上取决于贵金属的用量和品种;而且当前的形势带来新的成本因素,即贵金属价格上的变化并不总是与通常的供/需理论相联系[3]。
因此,很长时间以来由于柴油机尾气中的NO x 、HC 和CO 含量比汽油机的要低得多,不须要对柴油机采用EGAS,新一代的直喷式柴油机有很高的能量效率和很有限的尾气污染物。
但是,柴油机产生特殊的污染物,如细粒物质(P M),它们可被人体吸入而停留在肺泡中,由于PM 表面吸附有芳香烃和硝基化合物,使其成为致癌物质[4]。
而且对现代涡轮增压柴油机尾气中的PM 粒度分布的分析表明,与较老的自然吸气的柴油机尾气相比较,PM 总量下降,但小PM 量增加,更易被人体吸入[5]。
由于大气污染是没有边界的,必须全球性或至少地区性地采取控制污染物浓度的措施,一些国家和地区对柴油车尾气排放物制订了严格的标准(见表1和2)[6~8]。
表1 一些国家和地区的轻型柴油车尾气排放标准(g/km)Tab.1 Exhaust e mission standards in some countries and areas for light duty diesel vehiclesPMCO HC+NO x 欧盟!(2000)0 050 640 56欧盟∀(2005)0 0250 500 30美加州TLEV(1994)0 084 20 156+0 6美加州LEV(1997)0 084 20 090+0 3美加州U LEV(1997/2003)0 042 10 055+0 3日本20000 082 10 4+0 4表2 一些国家和地区重型柴油车尾气排放标准(g/kW #h 或g/Bhp-hr)*Tab.2 Exhaust e mission standards in some countries and areas for heavy duty diesel vehicles PMNO x P M NO x 欧盟!(2000)0 15 0美国20020 12 5欧盟∀(2005)0 023 5美国20070 010 2欧盟∃(2008)0 022 0日本20000 254 5*欧盟和日本按g/kW #h,美国按g /Bh p-hr 。
为了获得最佳的燃料经济性,同时有较低的C O 2排放,汽车工业需要的是贫燃条件下工作的发动机。
在这种情况下,三效催化剂(TWC)无用[2]。
贫燃汽油直喷式发动机通常工作在贫燃条件下,而在提高功率时移向富燃方向,可以使用NO x 捕集催化剂将>90%的NO x 除去,即所谓%被动除NO x &。
其原理为贫燃条件下由铂使NO 转变成NO 2,它以亚硝酸盐或硝酸盐形态贮存在催化剂里,然后在富偏移期间放出贮存的NO x ,由烃类还原。
这类EGAS 要求使用低硫燃料。
贫燃柴油直喷式发动机连续工作在贫燃条件下,对柴油机尾气中的主要污染物NO x 和PM 的净化,需要采用不同的EGAS,包括在催化剂的上游附加还原剂的%主动除NO x &。
1 大气中的氮氧化物(NO x )大部分燃料燃烧过程产生NO x ,略超过一半的NO x 来自于静态源,其中发电厂产生的NO x 超过静态源的一半,包括传统的蒸汽锅炉和燃汽轮机。
有些化工过程直接产生NO x [9]。
燃料燃烧产生的63第1期 俞守耕:柴油车尾气后处理技术的进展64贵 金 属 第24卷NO x主要包括:∋%燃料NO x&,煤或烃类燃料中结合的氮有30%~50%直接氧化成NO x,这类NO x 很难防止[10]。
(%热NO x&,通过火焰气氛中氮与氧的直接反应,即高温火焰中的固氮作用。
汽车尾气中的部分NO x就来自内燃机焰峰气氛中氮和氧的结合[11]。
它按Zeldovich机理进行:O2))∗2O Ea1=494kJ/mol(1)))))))))))))))))))))))))))))O+N2))∗NO+N Ea2=318kJ/mol(2) N+O2))∗NO+O Ea3=29kJ/mol(3)))))))))))))))显然,防止%热NO x&的产生对于控制NO x的排放最为重要。
常温下氧不会与氮反应,只有> 1400+,反应才变得明显。
尽可能降低燃烧时的峰值温度就能降低这种%热NO x&的形成速率。
通常,政府颁布的排放标准中,NO x中不包括N2O,标准的NO x测量仪器(化学萤光分析仪)也不分析N2O[7]。
其实,N2O是一种温室气体,是NO x的一种前体,会被臭氧氧化成NO,影响大气层[9]。
所以,对贫燃条件下的除NO x催化剂,须要考虑还原为N2的高选择性。
前面提到的TWC在这种情况下无用是指:NO x的转化率低;大部分NO x转化为N2O,只有少部分还原为N2[12]。
2 细粒物料(PM)[13]与汽油车不同,柴油车的EGAS涉及一个多相反应,它的尾气中有一种特殊的污染物PM,其组成复杂,而且变化。
PM主要由烟炱(碳)组成。
曾有人设想烟炱的形成过程是燃料离解产生的氢气被烧掉,留下碳在氧耗尽区中[14]。
烟炱是不可溶组分。
来自燃油和发动机润滑油部分进入尾气中的高沸点烃类被凝结和(或)吸附在烟炱上,形成可溶性有机组分(SOF)或挥发性有机组分(VOF)。
按定义:SOF属于燃油部分,为重烃类;VOF属于润滑油部分,在高温下可挥发。
燃油中的硫在发动机中氧化成二氧化硫,进一步约在350+下氧化成三氧化硫,生成的硫酸盐凝结在烟炱上,使PM重量增加。
每1g硫酸盐结合1 3g水。
发动机在轻至中等负载下工作时,温度<670K,这时P M中有较高的润滑油部分(27%),较低的硫酸盐部分(,6%)。
而在满负载条件下,温度> 850K,这时P M中的润滑油部分较小(,14%),而硫酸盐部分增大(,17%)。
3 选择催化还原(SCR)通过SC R反应从管道气体中直接除去NO x。
在氧存在下,氨是对NO x有高度选择性的还原剂。
在反应条件下,氨与NO x按式(4)反应,形成无害的氮气和水。
而竞争反应(5)发生在较高的温度。
4NO+4NH3+O2∗4N2+6H2O(4)))))))))))))))))4NH3+5O2∗4NO+6H2O(5))))))))))))))))))) SCR通常用氧化钒和(或)氧化钨作活性材料,活性最大值在350~370+,反应速度较低,实际空速为CO氧化催化剂的10%。