汽车排放及控制技术第7章柴油机后处理净化PPT课件
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柴油机后处理技术LegislationEmission Reductions Evolutiong / k W . h r * PM scale x10 *16 14 12 108 6 4 2 01990-43% -12%-56%Euro 0Euro 1Euro 2NOx -86%18 years-29% -33%Euro 31992 1994 1996 1998 2000 2002 2004PM -95%13 years-30% -43%-80%Euro 4 Euro 52006 2008 2010Aftertreatment Technology OptionsDiesel Engine Emission Technology ApproachEmissions LevelEuro-ⅡEuro-ⅢEuro-ⅣEuro-ⅤEuro-ⅥFuel Sulfur(ppm) 2000300<10<10<10Electric ControlFuel Injection Pressure (MPa)Turbocharging and Intercooling80 TurbochargeExhaust Gas Recirculation at Full LoadAftertreatmentNone None√ 120 Turbocharge<5% None√ 160Variable Geometry Turbochgar ge(VGT)<15%DPF√ 200Variable Geometry Turbochgar ge(VGT)<20%SCR+DPF√ 240Variable Geometry or Multistag Turbochar ge LTCSCR+DPF要实现欧Ⅳ对NOx和PM较低的限值,目前大致上有两 条机后净化技术路线:其一是先通过优化燃烧(降低PM排放),再使用选择 性催化还原SCR来降低因燃烧优化而产生的NOx排放(多在欧洲使用,故称为欧洲路线)。
柴油机排气后处理技术进入二十世纪九十年代以来,能源危机和环境污染两大问题,严重危害人类社会的可持续发展,日益受到各国政府和民间的重视。
随着汽车工业的发展,汽车保有量的增加,对能源和环境的压力日益加剧,新的排放法规的要求日趋严格,研究开发低排放、低油耗的汽车新技术势在必行[1]。
柴油机作为一种高效节能的动力机械,在军车动力中占据这越来越重要的地位。
为了保持柴油机卓越的燃油经济性,同时又能满足越来越严格的排放法规要求,电控燃油喷射、可变截面涡轮增压器和废气再循环、排气后处理等技术被相继采用,并逐渐成为先进柴油机的通用技术标准。
然而,随着排放法规的日益严格,机内净化技术实现起来已经愈有难度且成本较高,排气后处理技术成为了减少尾气污染的重要手段。
本文章主要介绍柴油机主要污染物生成机理,柴油机排气后处理技术的相关情况。
一柴油机排放主要污染物生成机理柴油机排放的主要污染物有:NO x、微粒。
1.NOx的生成机理感兴趣的氮氧化物是指NO,N2O(燃气轮机)和NO2,其中常见的是NO和NO2,它们统称为NOx。
在燃烧后的排气过程中,更加稳定的NO几乎总是超过其它氮氧化物占主要地位。
NO的生成途径以确定有两种:1.高温途径即在已燃区产生的NO称为热NO;2.瞬发途径。
即在火焰区产生的NO称为瞬发NO;氮氧化合物是在燃烧过程中由燃烧空气中的氮或来自化石燃料中的含氮有机物(主要是在重油和煤中)生成的。
若NOx排放受到热力学平衡约束条件控制的话,则氮氧化物的浓度在排气温度下将小于1×10-6。
当燃烧产物的温度下降,NOx浓度开始降低,但在火焰温度下,供NOx分解的时间在通常的燃烧设备中都太短,难以达到平衡状态,以及氮氧化合物在数十到数千(与燃烧的情况有关)10-6的浓度下被激冷。
这样,NOx生成和分解的化学过程是由化学动力学而不是热力学控制的。
NO和NO2浓度是彼此被另一个快速活性基反应连系在一起的:NO2和O,H和OH反应生成NO,而NO和HO2反应生成NO2。
第7章柴油机后处理净化本章主要内容:分析了车用柴油机微粒捕集器的过滤机理,介绍了常用过滤材料及其再生技术。
同时还讨论了NO X的吸附催化还原、选择性非催化还原、选择性催化还原以及等离子辅助催化还原等NO X的机外净化技术和氧化催化转化器。
7.1概述随着柴油机在汽车中的应用日益广泛以及排放法规日趋严格,在对柴油机进行机内净化的同时,必须进行后处理净化。
柴油机与同等功率的汽油机相比,微粒和NO X是排放中两种最主要的污染物,尤其是微粒排放是汽油机的30~80倍。
柴油机微粒能够长时间悬浮在空中,严重污染了环境,影响人类的健康。
柴油机排放控制技术已经成为柴油机行业的研究重点,其研究具有巨大的社会效益和经济效益。
随着排放法规的进一步严格,仅靠机内净化方法将很难使柴油机的微粒排放满足新的排放法规,必须采用微粒后处理技术。
德国FEV的Hartmut Lüder等人认为尾气后处理技术将是排放控制的发展趋势。
首先,针对柴油机排气中含有的大量微粒,研制开发柴油机微粒捕集器成为柴油机后处理的热点;其次,降低NO X排放的成为研究的热点,各种催化还原净化技术应运而生;另外,借鉴汽油机的氧化催化技术,开发适用于柴油机的氧化催化转化器,降低微粒中的可溶性有机物(SOF)以及净化柴油机排放的CO和HC。
今后,柴油机后处理净化方法的研究重点是结合机内净化措施使柴油机排放的微粒与NO X同时减少;另一方面,应该推广低硫燃油的使用,从根本上减少微粒的生成,降低催化剂中毒情况的发生。
机内净化措施有效的降低了微粒排放,但由于一是润滑油的消耗只能减少到一定的程度,任何一种发动机不可能不消耗润滑油,二是机内净化主要以油气充分混合为目的,如高压喷射技术对大微粒的减少是以增加细小微粒数量为代价,而细小微粒对人体和环境的危害更大,三是降低微粒与降低NO X之间存在一定的矛盾。
因此仅仅依靠机内净化技术是不够的,必须同时采取机外净化技术。