柴油机后处理净化技术

柴油机后处理净化技术

1. 氧化催化转化器

氧化催化转化器是利用催化剂，象滤清器那样通过排气，将有害成分HC、CO、NOx进行化学反应转化为无害的CO2、H2O和N2的反应器。

减小污染物浓度的原理：

把一氧化碳〔CO〕、碳氢化合物〔HC〕和颗粒中的可溶性有机物SOF成分氧化成二氧化碳和水。 氧化催化转化器的结构：

主要由壳体、衬垫〔减震层〕、载体和催化剂涂层 四个部分组成。 ① 壳体通常为不锈钢材料，防止高温氧化脱落。

② 衬垫通常为陶瓷材料；隔热性、抗冲击性、密封性和高低温冲击性优于金属网。

③ 载体材料主要有蜂窝陶瓷载体和金属载体两种。 ④ 催化剂涂层。涂层〔γ-Al2O3〕+主催化剂〔铂Pt、钯Pd〕 2. NOx机外净化技术 （1） 吸附催化复原法(LNT)

催化剂活性成分：贵金属和碱土金属

在富氧气氛下，用吸附剂MO先将NOx储存起来：

然后在贫氧的复原气氛下进行分解和复原，其反应如下：

（2） 选择性催化复原(SCR)

NOx的催化复原技术有：选择性非催化复原〔SNCR〕、非选择性催化复原〔NSCR〕和选择性催化复原〔SCR〕三种方式，其中以选择性催化复原〔SCR〕技术在柴油机上的研究最为广泛。 工作原理：

以NH3或者HC作为复原剂，在催化剂的作用下将NOx转化为无害的氮气〔N2〕和水蒸气〔H2O〕。

〔3〕等离子辅助催化复原(NTP)

机理：空气经过低温等离子体作用后，产生一系列氧化性极强的自由基〔OH*、HO2*〕、原子氧〔O〕、臭氧〔O3〕等强氧化物质，这些物质将发动机尾气中的NO氧化，并转化为NO2

O22OON2NONNO2NOONOHNOHNOONO2NO2OHNO2H2O**NOHONO2OHNOO33NO2*2*

3. 颗粒物机外净化技术

微粒捕集器〔DPF〕对颗粒物进行捕集是最可行的一种后处理技术。此外，也有使用等离子体净化技术和静电别离技术等法对颗粒物进行脱除。 〔1〕DPF结构 陶瓷蜂窝载体 陶瓷纤维编织物

金属蜂窝载体 金属纤维编织物 〔2〕过滤机理

存在三种过滤机理：〔a〕撞击〔b〕拦截〔c〕扩散 决定三种过滤机理的因素：

 根据微粒粒度、微粒密度、气流流速和细孔或纤维的直径不同而异。

 对于低速气流中的极细轻质微粒，停留时间很长，扩散机理占优势。

 当微粒粒度对细孔或纤维直径之比增大时，拦截机理更加有效。 大流量输送较大或较重的微粒时，惯性冲击机理占优势 （3） 捕集器再生

捕集器中积累的微粒会增加柴油机排气背压，必须及时清除，这个过程称为再生。

4. 四效催化转化器

所谓“四效催化”就是指在柴油车排气系统中同时除去HC、CO、PM和NOx的催化技术，它是从汽油车的“三效催化”引申过来的。汽油车的三效催化技术已经非常成熟，并且得到了广泛应用，但是由于柴油车和汽油车的工作过程和燃烧方式不同，柴油车尾气中不仅仅多了PM，氧气含量也比汽油车尾气中的含氧量高。因而，三效催化器对于柴油车并不适用。那么如同在汽油车三效催化转化器中HC、CO和NOx互为复原剂和氧化剂那样，在柴油车排气控制系统中，开发一个新型催化体系，让PM、CO、HC和NOx互为复原剂和氧化剂，在同一催化剂床层上同时除去HC、CO、PM和NOx，实现柴油车尾气的净化，到达长期环保法规的要求。四效催化的关键技术是催化转化器的优化组合技术和四效催化剂的开发 原理：

报告总结：

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。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NOX排放的成为研究的热点，各种催化复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NOX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