既有内燃机车柴油机尾气排放提升研究
- 格式:docx
- 大小:31.53 KB
- 文档页数:8
柴油发动机尾气排放与控制技术研究摘要:近年来,不难发现,经济的增长和科技的进步让人们越来越注重对于生活品质的追求。
然而,在不断挖掘欲望和满足我们潜在需求的同时,我们所做的一系列实践行为也对周围所生活的环境造成了一定的压力。
大气环境污染就是一个非常严重的问题,相关部门应该对此给予足够重视,有必要针对于柴油发动机尾气的排放进行有针对性的研究,并采取合理的技术对于尾气排放进行控制和处理,以提升柴油发动机尾气排放的控制能力,仅供参考。
关键词:柴油发动机;发动机尾气;尾气排放;尾气控制前言:随着汽车行业的日益兴起,汽车使用数辆与日俱增,这直接导致汽车尾气问题变得日益严重。
尤其是针对于柴油发动机,其尾气也会产生一定的排放物,对于人们的生命和生活健康造成了严重的威胁,而且尾气排放的同时还会对大气在带来危害,影响人们的长期可持续发展。
为此,针对这些问题,我们应该对尾气进行合理处理,不断控制其排放效果,减少其对于环境和人类的污染,相关人员应该对此给予足够重视。
1柴油发动机尾气排放现如今,人们对于柴油发动机的大量使用会产生大量的尾气排放,造成了严重的空气污染,对于环境的长期可持续发展带来了严重的影响。
为此,需要从生态环境的角度出发,认识到柴油发动机所产生的尾气排放问题的重要性,并采取相应的技术措施对其进行解决。
不难发现,柴油发电发动机主要的污染物就是废气污染,在柴油发动机之中,废气污染物产生来源主要分为两种,主要内容涵盖以下两个方面:一种是工作时所产生的废气,也是在工作期间由原料燃烧而引起的废气,这些废气是难以避免的;与此同是,另一种的废气排出的是由于汽车在行驶过程当中所产生的汽车尾气,就是我们在生活中随处可见的这些尾气,这对于我们的环境造成了严重的干扰,需要采取合理的措施对其进行有效解决。
机动车尾气主要包含的成分:一氧化碳,碳氢化合物,氮氧化物,微粒碳烟,二氧化碳以及水等诸多物质,其中一氧化碳、氮氧化合物和碳氢化合物以及微粒和碳尘都对环境具有严重危害性。
内燃机排放控制技术1. 引言内燃机作为一种重要的动力装置,广泛应用于汽车、船舶、火车等交通运输工具以及发电厂等工业领域。
然而,内燃机在燃烧过程中会产生大量有害气体和颗粒物排放,对环境和人类健康造成威胁。
为了减少内燃机排放对环境的不利影响,人们积极研究和应用内燃机排放控制技术。
2. 内燃机排放物的组成内燃机在燃烧过程中排放的主要有害物质包括氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和颗粒物。
其中,NOx是导致酸雨和光化学烟雾的主要成因,HC和CO是大气中的臭氧生成的前体物,颗粒物则对空气质量和人体健康产生直接影响。
3. NOx的控制技术降低内燃机产生的NOx的方法主要包括增加点火延迟时间、优化空燃比、提高燃烧温度和采用尾气再循环(EGR)等措施。
增加点火延迟时间可以降低燃烧温度,从而减少NOx的生成;优化空燃比可以在一定程度上减少NOx的生成,但也会增加HC和CO的排放;提高燃烧温度可以提高NOx的净化效率,但也会增加HC和颗粒物的排放;采用EGR技术则是通过将一部分废气重新进入燃烧室中,降低燃烧温度,减少NOx的生成。
4. HC和CO的控制技术减少内燃机排放的HC和CO的方法主要包括优化燃烧过程、采用三元催化剂和氧传感器等装置。
优化燃烧过程包括提高混合气的均匀度和燃烧效率,减少未完全燃烧的的物质生成;三元催化剂可以将HC、CO和NOx转化为无害物质,如水、二氧化碳和氮;氧传感器可以监测和调节燃烧过程中的含氧量,以实现燃烧的最佳状态。
5. 颗粒物的控制技术颗粒物是内燃机排放的重要污染物之一,直接对空气质量和人体健康产生不利影响。
减少颗粒物排放的方法主要包括采用颗粒捕集装置、使用低硫燃料和优化燃烧过程等措施。
颗粒捕集装置通过过滤的方式捕集颗粒物,如颗粒捕集器和颗粒物氧化催化剂;低硫燃料可以减少颗粒物的生成和排放;优化燃烧过程可以降低颗粒物的生成,如提高燃烧效率和控制燃烧温度。
6. 新能源与内燃机排放控制近年来,新能源汽车的发展对减少内燃机排放产生了积极的影响。
内燃机燃烧效率的提高一、引言内燃机是利用燃料经过燃烧释放能量驱动活塞运动来产生动力的一种机械设备。
燃烧过程是内燃机能量转换的关键环节,且其效率决定了发动机的性能和燃料利用率。
因此,如何提高内燃机的燃烧效率是一个非常重要的问题。
二、内燃机的燃烧过程内燃机燃烧过程是将空气和燃料混合在一起,在燃烧室中进行高温高压下的燃烧反应,将化学能转化为热能推动活塞运动,从而产生动力。
简而言之,内燃机的燃烧过程包括燃料的氧化和燃烧产物的放出。
燃料主要分为液体燃料和气体燃料,其中,最常用的液体燃料是汽油和柴油,最常用的气体燃料是天然气和液化石油气。
三、内燃机燃烧效率的影响因素内燃机燃烧效率受到多种因素的影响,其中最主要的因素包括下列三个方面。
1. 空燃比空燃比是燃油进入燃烧室时,与氧气混合的比例。
理论上,当燃料与氧气的比例为化学计量比时,可以得到最大的燃烧量。
此时的空燃比称为化学计量空燃比。
但是,实际上化学计量空燃比并不一定能够实现最高的燃烧效率。
通常情况下,随着空燃比的升高,燃烧产物中氧化物含量下降,产生的热量也会降低,同时也会增加不完全燃烧产物的生成,燃烧效率反而降低。
2. 点火提前角点火提前角是指点火正时提前于最佳点火正时的角度。
在正时点后适当提前点火可以使燃气在燃烧室内完成燃烧,从而产生更高的压力来推动活塞,提高发动机性能。
但是,点火提前角过大会导致正常燃烧失控,甚至会出现爆震现象;而点火提前角过小则会降低燃烧效率。
3. 发动机排放系统发动机排放系统是控制发动机废气中有害成分排放的装置,包括三元催化剂、再生式净化器、DNOX系统等。
发动机排放系统工作正常对发动机燃烧效率的提高起着至关重要的作用。
如果腐蚀、老化或堵塞阻塞了排放系统中的某些部件,就会影响排气量,限制燃烧室内气流的正常运动,降低燃烧效率。
四、提高内燃机燃烧效率的措施目前,有多种方法可以提高内燃机燃烧效率,包括下列三个方面。
1. 优化进气和排气系统优化进气和排气系统可以加强内燃机的吸气和排气能力,从而加强燃料混合,提高空燃比。
毕业设计(论文)中文摘要目次引言 (1)一柴油机尾气排放的危害和生成机理 (2)(一)柴油机尾气排放的危害 (2)(二)柴油机有害物质的生成机理 (2)二柴油机控制尾气排放的主要净化措施 (4)(一)柴油机机内主要净化措施 (4)1、喷油系统的优化 (7)2、燃烧室的结构和参数优化 (8)3、燃油的改质 (8)(二)柴油机机外净化措施 (10)结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)引言柴油燃烧后的主要排放物为PM(颗粒状物质)、NOx、CO和HC,但后两者排放较低。
要控制柴油机尾气排放,主要就是控制颗粒物质PM和NO的生成,降低PM和NOx的直接排放。
柴油机与同等功率的汽油机相比,微粒和NOx是废气排放中两种最主要的污染物。
目前,世界各国都在致力于减少柴油机颗粒排放的技术研究,并且都已经取得了实质性的进展。
由于柴油机排气微粒与NOx的生成机理不同,在减少微粒的同时又增加了NOx的排放,同时微粒的减少又使得催化剂中毒得以有效的扼制,因而使采用机外催化技术净化NOx成为可能。
现代内燃机的发展有三大目标,即高动力性、经济性以及低有害排放物。
实现上述目标主要有以下几种措施。
1.采用高效率的内燃机工作循环,如米勒循环,高增压、中冷循环。
采用可变技术。
如可变进气系统,减小进气阻力,获得强涡流和增大进气量;可变机构(可变相位、可变升程);可变压缩比;可变增压器喷嘴截面等。
2.采用多气门设计。
气门正时也可以随工况自由调节。
3.改进燃油供给系统,采用高喷射压力。
4.改进燃烧室与燃烧过程。
5.降低运动件的摩擦损失。
6.降低内燃机的质量。
7.降低油耗,减少CO2排放。
8.废气后处理,包括三效催化转化器。
9.NOx生成机理的研究及排放控制。
10.柴油机微粒过滤器及其再生。
一柴油机尾气排放的危害和生成机理(一)柴油机排放的危害柴油机的排气主要是固体颗粒(PM)和NOx,含有较少的CO和HC。
据统计,城市大气中的NOx约有50%来自机动车辆,其中柴油机排放的NOx约占50%,大约30%的悬浮颗粒来自汽车,还有一部分是来自铁路内燃机车。
柴油机排放物的危害及控制技术摘要:随着排放法规的日益严格,对内燃机的排放控制要求越来越高。
为了内燃机的持续、健康发展,各种新技术脱颖而出。
本文介绍了现有的柴油机的排放控制技术,并分析了今后排放控制技术的发展趋势。
关键词:柴油机有害排放物排放控制柴油机具有高热效率、大功率等特点,有着良好的经济性和可靠性,在工程机械领域得到了广泛的应用,如压路机、挖掘机、推土机、大型卡车等都是以柴油机作为动力。
虽然柴油机有着很多优点,但是其所排放的尾气中有害物质成分较多,随着人们对环境保护的日益重视,对柴油及排放的尾气进行控制和净化就具有十分重要的意义。
1.柴油机的有害排放物及其危害柴油机的有害排放物主要有CO、NOx、HC、SOx和PM(碳烟颗粒)它们分别以气、液、固相的形式存在。
气相排放物包括CO、NOx、和气态碳氢;液相排放物有SOx和液态碳氢;固相排放物是微小的球状碳粒,其表面吸附有一些HC以及SOx。
CO是不完全燃烧的产物,是无色、无臭的有害气体,被吸入人体后,能以比氧强210倍的亲和力同血红蛋白结合,形成碳氧血红蛋白,阻碍向心、脑等器官输送氧气,使人发生恶心、头晕、疲劳等症状,严重时会窒息死亡。
一氧化碳也会使人慢性中毒,只要表现为中枢神经受损、记忆力减退等。
NOx是空气中的和在燃烧室的高温高压环境下反应生成的,主要是氧化氮和二氧化氮。
其毒性强,对人体和植物生长均有不利影响,氮氧化物也是形成酸雨和光化学烟雾的只要物质之一。
HC只要是未然燃料和窜漏的润滑油,HC中含有的多环芳烃有巨大的致癌作用,且某些烃类可刺激人的眼睛及呼吸器官,造成呼吸困难。
SOx来源于燃料以及窜漏的润滑油中含有的S,它与空气中的水反应生成硫酸,可使土壤及水变为酸性,损害树木及农作物的枝叶,过高浓度会影响呼吸并可使呼吸及心血管疾病患者加重病情。
PM是柴油机排放物中主要的污染物之一,细小的碳烟颗粒可进入肺的最深部位,并沉积较长时间,可能引起危害。
柴油发动机尾气后处理技术的运用研究摘要:近年来,我国经济迅速发展,但与此同时,我国也面临着严重的环境污染问题,这是最严重的问题。
为了解决一系列环境问题,主要是因为内燃机排放量低于标准,政府制定了内燃机排放标准和减少污染。
为此,有关技术人员必须对柴油机进行改造,使其排气符合排放标准。
本文件主要分析了SCR技术在柴油机废气处理方面的现状并分析了未来的趋势。
关键词:柴油发动机;排放;控制技术随着社会的发展和对生产力的需求的增加,柴油发动机已成为越来越受欢迎的重要生产和运输来源。
合理利用柴油发动机运行过程中产生的废气是人类和环境安全的责任这是一个重要的改进柴油机本身。
随着相关标准的提高现有的EGR技术不再符合相关的排放要求SCR技术的传播和应用是科学发展的正确步骤。
1、相关概述SCR基本原则。
这一技术主要用于加热和再生时注射和修复尿素,从而能够处理物质,因此,由于加热,氮氧化物的排放转化为氮和水,以便最终达到既定的排放标准。
该系统包括尿素水箱、各种测量仪器、喷雾器和相关的传感器。
按照排气后工作原则,先将烟道混合,然后再配尿素,喷雾器将尿素溶液喷淋,然后尿素会在高温下分解成氨,然后在催化剂中还原为氮氧化物最后是氮,大量的氨,自然,将转换为氮。
防止泄漏。
这一技术的主要优点是它不会对硫磺敏感,特别是100升。
然后,它的尾矿处理需要5升尿素在水溶液。
该系统主要通过电池满足其基本的电力需求,只有在有电的情况下才能加热;然后,相应的阀门取代空气,以确保气体的化学反应具有一定的空间和时间。
在这一系统中,污染物的排放可减少到最低限度,因此,技术人员应当能够根据系统的基本运行目标和要求合理地操作该系统。
为了明确界定该系统的运作原则,必须提高其运作效率,为了确保符合目前的排放标准。
然而,目前这一技术主要适用于长途卡车,这些内燃机本身费用相对较高,需要大量的安装设施因此难以在某些内燃机上使用。
今后需要简化和整合其设备以确保其在各种运输工具上的使用。
国六重型柴油车 DPF再生排放特性研究摘要:虽然我国社会生产力水平正在不断提升,但是在生产经营的过程中,对生态环境造成了一定的损害,同时,当前人们的生活水平也在逐渐提升,对于生态环境的要求也越来越高。
因此近几年我国已经给加强环境质量管理,对于柴油硫含量的标准也降至10PPM以内,而且随着科技的不断发展,柴油机产品也在不断地升级和进步,其净化系统也得到了改善和优化,到国六阶段,重型柴油机内安装DPF装置,有效地处理颗粒排放物。
本文基于此对国六重型柴油车DPF再生排放特性进行探究分析。
关键词:国六;重型柴油车;DPF再生排放;特性引言:在国六阶段的影响下,当前重型柴油机车的排放尾气已经不是传统的“黑烟”,这主要是由于在柴油发动机上安装了颗粒捕集器DPF,DPF的主要功能是将炭烟颗粒PF经过过滤处理。
如果DPF捕捉的颗粒物过多时,会导致排气不通畅的情况,进而影响柴油机的正常工作,但是捕捉的颗粒大部分是可燃烧碳颗粒,因此工作人员可以定期进行焚烧,促使DPF工作,这也就是DPF再生。
一、国六重型柴油车DPF再生排放概述(一)重型柴油车DPF的应用柴油机应用的主要优点为动力性更强、经济价值更高以及可靠性更优质,因此也被广泛应用,但是在应用的过程中存在一个较为突出的缺点,那就是其造成了大气污染,也是当前影响最大的一种,经过调查研究显示,柴油机的颗粒物的排放量占汽(PM)排放与汽油机相比,是其30-80倍,而且柴油机排放的NOX车总排放量的80%,PM的排放量占比更高,已超过90%,而随着我国环境保护的不断深入,对此也制定了相应的排放标准和规定。
受到国六阶段的影响,为了有效地控制颗粒物得到排放,现在大部分的重型柴油机都已经安装使用壁流式柴油机颗粒捕集器,即Diesel Particulate Filter,简称DPF,这也是当前科学技术阶段唯一可以满足国家规定排放标准的装备,DPF工作原理如图1所示。
DPF装置一般其组成结构多为壁流式,交叉堵孔结构,其主要是采用高过滤的方法使排气中的颗粒物减少,而且当DPF中碳含量增加时,其DPF过滤效果更高。
Internal Combustion Engine&Parts・191・内燃机车技术与节能措施分析吴嘉琪(南阳农业职业学院,南阳473000)摘要:随着全球化体系的不断发展和深入,将可持续发展作为整体发展目标一直是我国的主要发展计划,所以,我们国家有关能源的相关问题,一直都是我国在发展中非常关注的一个重要问题。
我国大部分的能源主要还是来自于煤矿、石油等,这些能源在短时间之内都是不可能再生的能源。
其中利用化石能源最典型的就是在第二次的工业革命之后被发明出来的蒸汽机。
人类的工业之所以可以发展到现在这一盛况,内燃机有着非常重要的推动作用。
本篇文章从内燃机车技术与节能措施分析入手,阐述了我国内燃机车技术发展现状,分析了几点内燃机车节能措施。
关键词:内燃机车;柴油机;内燃机;节能措施;深入分析中图分类号:TQ1文献标识码:A文章编号:1674-957X(2020)24-0191-020引言从现阶段的发展情况来看,我国是属于能源消耗方面的大国,不论是轻工业还是重工业,每天消耗的能源都是一笔非常巨大的天文数字,作为发展的主要组成部运输业,其每天消耗的能源更是非常可观的,这其中内燃机车的实际燃料使用量更是非常的惊人,与西方一些发达国家相比较我国的内燃机车在燃料使用上仍然是非常巨大的,由此带来的能源方面危机也是我国现阶段发展必须要考虑的问题之一。
内燃机车在我国一共可以分为两种,即燃油内燃机车和燃气内燃机车,而作为企业专用的一些内燃机车的燃料则普遍都是以柴油为主。
正是因为这样,能源的节约就可以从这一方面入手,进行有针对性的节能措施施展。
1我国内燃机车技术发展现状内燃机车主要是指以内燃机作为主要动力的机车,是各种机车中综合效率非常高的一种[1]o其也因为整体整合和装备的时间比较短,可以持续工作的时间比较长,非常适合用在长交路上;也因为其实际的用水量比较少,是非常适合一些比较缺水的地区使用的;但是其虽然在建设初期的资金投入虽然比较少,但是其对大气环境和整体环境的污染确是非常严重的。
既有内燃机车柴油机尾气排放提升研究
摘要:通过对国内既有内燃机车规模状况和排放水平、现阶段排放标准要求以及国家发展趋势情况的介绍,提出了既有内燃机车排放提升的必要性。
结合集团公司的实际情况,对既有机车柴油机尾气排放控制技术进行了研究。
关键词:内燃机车;柴油机;排放提升;尾气后处理
1.
1.
概述
随着国家“十四五”战略发展规划和“双碳”目标的提出,以及国家各行各业排放法规越来越严苛的发展趋势,国内铁路内燃机车尾气排放标准法规要求也逐步提高。
为实现国家生态文明建设和企业的和谐发展,集团公司铁路内燃机车尾气排放控制的任务也势在必行。
1.
1.
现状
1.
集团公司现状
公司当前机车保有量54台,其中GK1型机车18台,GK1C型机车10台;GKD1型机车4台;GK1F型机车1台; DF7C型机车9台,GK1E型机车12台。
目前集团公司使用的还是第一代柴油机,其使用年限从20年到几年不等,是铁路行业气体污染物排放大户。
这些内燃机车柴油机排放水平都较低,有的甚至不到UICⅠ水平。
同时因机车在启动、加载工况时均有明显的黑烟现象,受到地方环保部门关注。
随着柴油机排放标准的提高,则大量的既有内燃机车的排放
水平无法达到标准要求,面临机车被淘汰的局面,给集团公司的发展带来巨大的使用成本。
根据上述情况,为响应生态环境的和谐发展理念和降低集团公司机车使用成本,对集团公司既有内燃机车柴油的排放水平提升工作展开研究。
1.
1.
技术研究
由于集团公司所用柴油机尾气中各项指标均严重低于现行指标,所以需对各项排放物进行减排研究分析,具体分析内容如下:
1.
1.
1.
降低CO和CH技术分析
包括电加热法、催化再生法、低温等离子体、高压增压及中冷、燃烧优化、改进喷油嘴设计、优化活塞环和气缸套共七项技术分析。
1.
1.
1.
降低PM颗粒物技术分析
包括DOC+DPF、电晕放电静电吸附技术、低温等离子体、电控高压喷射、高压共轨、降低机油消耗、燃料添加剂七项技术分析。
1.
1.
1.
降低NOx技术分析
包括SCR催化剂、米勒循环、EGR技术、柴油机燃烧优化、柴油乳化技术共五项技术分析。
1.
1.
1.
减排技术分析结论
1.
柴油机内部减排技术
目前电控高压喷射、高压共轨、米勒循环、米勒循环、EGR技术以及减摩环
技术成熟可靠,且已成功运用在现阶段的柴油机上,也代表了今后的技术方向和
必须采用的技术路线。
柴油机机内减排技术往往在柴油机设计时就已经定型,若
要在既有内燃机车上进行改造升级,存在一定局限性。
对于集团公司既有240、
柴油机可以利用以上技术实现达到UIC I排放标准甚至UIC II排放标准,柴油
机的瞬态过程黑烟排放量也可以降低。
目前中车NY6240ZJA、NY12V240柴油机样机已经开发成功,其中NY6240ZJA
达到UIC IIIA(EU IIIA)的排放标准的相关技术已得到验证,因此可以按
NY6240ZJA柴油机的方案进行240系列柴油机的排放技术升级。
但集团公司短时间内无法在既有机车柴油机上应用,可在后期引进新机车时,选用具有以上技术的柴油机。
1.
1.
1.
1.
柴油机外部减排技术
根据国内外使用减排技术调研分析结果,目前主流减排技术仍是以DOC、DPF、金属滤芯和SCR技术为主;水浴技术、燃油乳化技术使用较少;低温等离子体技
术和晕放电静电吸附技术因成本高,特定使用环境、成熟度等方面因素影响,要
在机车和汽车上推广还存在问题。
目前DOC、DPF、金属滤芯和SCR技术在工程车、汽车上已批量性的加装,技术可靠成熟。
只是在内燃机车上,仅有较少的的改造案例,处于起步阶段,结构还待进一步优化。
所以针对既有内燃机车减排技术仍然还是要以成熟的DOC、DPF、金属滤芯和SCR技术为发展方向,致力于在有限的机车空间上,尽可能的布置低系统阻力、低成本、高排放目标、长维护周期的减排装置,寻求适合机车运用的结构和元器件。
1.
1.
技术目标研究
综上减排技术分析结果,决定采用DOC、DPF、金属滤芯和SCR技术对集团公司机车柴油机进行减排改造。
在确定所用技术的前提下,减排目标的定位同样会对尾气后处理装置的布置、技术方案有很大的影响。
现结合集团公司机车几乎为6240和12V240柴油机的情况,分别选取GK1C机车、DF7C机车进行减排目标分析,确定过程如下。
1.
1.
1.
结构和目标分析
按标准TB/T2783-2017要求,集团公司大部分2003年以后的机车排放需满足UIC ‖要求,既有机车柴油机尾气中NOx超标20%,PM超标180%,CH和CO总量满足要求,要使机车能达到排放标准要求,主要解决NOx和PM两方面的超标问题,现结合机车排放水平,机车布置空间,机车限界、柴油机背压、环保要求(消除黑烟)和维护保养能力进行方案分析,具体内容如下。
1.
1.
1.
1.
目标分析,见表1。
1.
目标分析
根据表1中分析结果,由于空间限制和背压要求(P≤4.5 kPa)机车排放水平不能提升到UIC ‖水平,现有条件只能提升到达到UIC I 水平或者仅消除黑烟现象。
1.
1.
1.
1.
结构分析,见表2 1.
结构分析
通过表1、2中分析,针对机车现有条件,在结构、使用维护和柴油机保护方面充分考虑,可以将排放提升至UIC I或者解决启动/加载时的黑烟问题。
1.
1.
结束语
综上,既有内燃机车虽是集团企业运输任务的主力军,数量庞大。
其排放低也是当前国家发展形势下需要解决的问题,可要同时对机车更新换代或排放提升
改造存在很大程度的难度。
所以可以考虑牺牲部分性能或选择处理其中一项指标
的方式,既能提升排放水平,又能满足当前集团企业和环保规定需要的方案,来
进行机车尾气排放提升改造。
参考文献
[1]谭四周,戴君煜等.柴油机尾气中颗粒污染物防治技术[J].船舶标准化工
程师,2015:69-70.
[2]邢为为,苏宇婷等.机车柴油机排放优化方法的研究[J].铁道机车与动车,2019:29-32.
[3]陈耀强,王健强.柴油车尾气净化技术[M].第一版,北京:科学出版
社.2021:37-60.。