柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势
柴油机排放污染物治理技术的研究与应用
柴油机排放污染物治理技术的研究与应用在当今的社会中，人们更加注重环保问题。
随着工业化的发展，发动机排放的污染物成为了环保问题的一个重要方面。
特别是柴油机，在能源的有效利用和经济效益方面具有明显的优势，然而其所排放的尾气污染物的治理成为了一个难点。
柴油机尾气中的污染物主要来源于燃烧过程中产生的氧化氮（NOx）、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM）等物质。
对于企业和公共交通等使用重载柴油机的行业来说，如何降低柴油机排放有着至关重要的意义。
在排放污染物治理技术的研发方面，目前主要有以下几种方法。
首先是增加燃烧室压缩比。
通过提高柴油机燃烧室的压缩比，使燃料能够更加充分地燃烧，降低NOx排放。
但是，这种方法会增加柴油机的温度，使得排放PM的数量增多，同时还可能影响柴油机的经济性能。
其次是采用低NOx燃烧技术。
低NOx燃烧技术是一种通过降低燃料的燃烧温度和增加空气混合量的方法来降低NOx排放的技术。
这种技术可以有效降低NOx排放，但是会增加PM的排放量。
为了解决这一问题，可以采用增加优化后处理装置、加压和冷却等方式来降低PM排放。
第三种方法是采用颗粒物和氧化剂催化剂。
颗粒物和氧化剂催化剂可以将排放的颗粒物和氧化物转化为水和无害气体，从而减少NOx和PM的污染。
这种方法有着较好的效果，但是需要颗粒物及氧化剂的定期更换和维护。
另外，还有一种能够有效降低柴油机排放污染物的方法就是柴油机的升级改造。
例如，增加高精度的燃油喷射系统，或者改变喷油时间、增加喷油数量等，以此来控制燃料的喷射时间和量，从而使燃烧得更加充分，降低排放NOx和PM的数量。
总之，各种排放污染物治理技术的研究与应用是环保领域的一个重要工作。
针对柴油机排放污染物治理的需要，我们需要在研究与应用上寻找一个平衡点。
而且，我们也需要借助现有技术，发掘新的技术，来进一步降低柴油机排放的污染物，为人类创造一个更加环保、可持续的未来。
柴油机尾气后处理技术研究
柴油机尾气后处理技术研究关键词：柴油机；尾气后处理技术；排气1 柴油机尾气后处理技术的发展现状减少尾气有害物排放的关键技术仍然是机内净化技术，即改进混合气的形成过程、优化发动机的燃烧过程、电控技术等，但是，随着国家排放法规的日益严格，单纯的依靠机内净化技术已经很难在满足排放法规的需要，因此，就需要从尾气处理方面着手，也就是尾气后处理技术进一步对柴油机尾气进行处理，以达到减少有害物排放的要求。
当前，在柴油机尾气处理方面被广泛应用的技术主要包括氧化催化器、微粒捕集器以及氮氧化物还原技术等，下面就简单介绍这些技术的发展现状。
1.1氧化催化器（DOC）柴油机氧化催化技术已经非常成熟，目前，國内外各大汽车生产厂商所采用的氧化催化剂主要为铂、钯等贵金属催化剂。
柴油机氧化催化器的主要作用就是对发动机尾气中的一氧化碳、未燃碳氢、二氧化硫等进行氧化处理，它可以明显降低柴油机尾气中的一氧化碳和未燃碳氢，同时还可以氧化尾气中的可溶性有机盐以及炭烟进而减少颗粒物的排放。
1.2微粒捕集器（DPF）柴油机微粒捕集器的主要作用就是尾气中的颗粒物进行过滤处理，当前，微粒捕集器的捕集方式主要是过滤捕集法，市场上通用的过滤材料主要有陶瓷蜂窝载体、陶瓷纤维编织物、金属纤维编织物以及金属蜂窝载体等。
柴油机尾气经排气管进入微粒捕集器多孔结构过滤体内，细密的过滤体将尾气中的颗粒物进行过滤，对颗粒物的过滤效率可高达90%左右。
当微粒捕集器内积累的颗粒物达到一定限值时就会严重阻碍尾气的流通，同时还会影响颗粒物的捕集，因此就需要定期对过滤的颗粒物进行处理，这个过程就称为微粒捕集器的再生过程。
目前微粒捕集器的再生方法主要分为两种，一种是断续加热再生另一种是连续催化再生。
下面就简单介绍一下这两种再生方法：（1）断续加热再生断续加热再生是柴油机微粒捕集器在工作一段时间后，累积的颗粒物达到饱和状态后采用解热的方式清除，这种再生方法又称为主动再生。
目前柴油机尾气后处理装置中使用最为普遍的加热方式是电加热和燃烧加热。
柴油机微粒排放的净化技术及发展趋势毕业论文设计
柴油机微粒排放的净化技术及发展趋势毕业论⽂设计⽬录摘要 (2)Abstract (3)第⼀章绪论 (4)1.柴油车尾⽓问题2.全世界的管制动向 (4)3.对使⽤中车辆尾⽓对策的必要性 (4)4.对于柴油机微粒控制技术⽅⾯ (4)第⼆章柴油机微粒排放的污染 (7)1.柴油机颗粒物形成机理及危害 (7)2.国内外排放标准 (7)3.柴油机颗粒物分析技术 (8)4.柴油机颗粒物毒性研究 (10)第三章降低柴油机有害排放物的⼏种控制技术 (10)1.进⼀步优化燃烧系统，特别重视开发和选择喷射系统 (10)2.增压及可变⽓门配⽓定时 (11)3.全电⼦优化控制 (11)4.排⽓后处理技术 (11)5.改进燃料 (12)6.代⽤燃料 (12)第四章柴油机微粒捕捉器 (12)1.微粒捕捉器(DPF)的组成和结构及⼯作原理 (12)2.过滤材料 (13)3.再⽣ (16)4.⼴州新⼒研究成功柴油机微粒捕捉器 (18)结论 (20)参考⽂献 (21)致谢语 (23)摘要介绍了柴油机颗粒排放物的产⽣机理、组成成分及国内外现有的排放法规。
结合近年来国内外对柴油机颗粒物检测分析⽅法和毒理学的研究进展，描述了现有分析⽅法的特点和尾⽓颗粒物的危害。
综述微粒捕捉器在过滤材料和再⽣两⼤关键技术的研究现状和存在的问题，并浅析微粒捕捉器技术的发展趋势。
还介绍了⼀种燃媒剂再⽣微粒捕集器( Fuel Borne Catalyst Diesel Particulate Filter, FBC - DPF)的结构及原理,并结合发动机台架试验数据,分析了该微粒捕集器对柴油机排⽓微粒的改善效果,同时研究了该微粒捕集器的强制再⽣过程,以及对柴油发动机的动⼒性和燃油经济性的影响。
试验结果表明,该微粒捕集器具有较⼤的应⽤前景。
关键词：柴油机微粒物捕集器ABSTRACTDiesel particulate emissions described the generation mechanism, the composition of the existing emissions regulations at home and abroad. The recent development of diesel particulate matter and toxicological testing of analytical methods progress, describes the characteristics of existing analysis methods and exhaust particulate matter hazards. Summary of Particulate Filter in the filter material and regeneration status of two key technologies and problems and of particulate trap technology trends. Also introduced a fuel regeneration particulate filter media agent (Fuel Borne Catalyst Diesel Particulate Filter, FBC - DPF) of the structure and principles, combined with engine test data, analysis of the particulate filter to improve the effect of diesel exhaust particles, and studied the forced particulate filter regeneration process, and diesel engine power and fuel economy impact. The results showed that the particulate filter has a larger prospect.Key words：Property diesel particulate arrest devices series第⼀章绪论1.柴油车尾⽓问题汽车给中国城市交通和物资流通带来了⽅便的同时也带来了⼤⽓污染等问题。
柴油机燃用生物柴油排放颗粒物的微观特征研究现状及展望
2024（1）总第1494期技术探讨与推广柴油机燃用生物柴油排放颗粒物的微观特征研究现状及展望杨通云1，2刘学渊1，21.西南林业大学；2.云南省高原山区机动车环保与安全重点实验室摘要：柴油车辆排放的废气污染物是空气污染的重要组成部分。
近年来，柴油机颗粒物排放法规不断严格，而生物柴油因其对环境友好、可广泛获得和可再生性受到了极大关注，对缓解柴油发动机的能源危机和污染物排放也具有重要意义。
柴油机使用生物柴油燃料改变了燃烧过程，从而影响颗粒物的理化性质，最后影响颗粒物的氧化反应活性。
本文综述了生物柴油对碳烟颗粒形态、纳米结构和氧化反应性的影响。
在此基础上，讨论了颗粒物微观特性与颗粒氧化反应性之间的关系。
最后，总结了本文的研究结果，并对今后的研究工作提出了展望。
关键词：柴油机；生物柴油；颗粒物；微观形貌；纳米结构；氧化活性引言内燃机由于其高效、易用等优点，在交通运输领域中占据了重要地位。
然而，它们向大气中排放的大量气体和颗粒物（PM），造成全球空气污染严重，并影响整个社会的生态系统、人类健康和经济发展。
由于工业化、城市化、交通运输的蓬勃发展，空气污染对社会生活发起了严重挑战。
近年来，研究学者对使用生物柴油燃料代替柴油越来越感兴趣，并试图研究它们是否可以抑制发动机排出的污染排放物[1]。
研究发现，生物柴油的应用可以大幅减少PM以及一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放，生物燃料已被证明是柴油机使用的巨大替代品。
在现代柴油车辆发动机中，大多数颗粒团聚物在柴油颗粒过滤器（DPF）中被捕获，并且由于它们的高氧化反应性被氧化。
颗粒氧化反应性取决于颗粒的物理化学性质，包括微观形态和内部纳米结构等，这些性质将随着所使用的燃料和发动机操作条件而改变。
本文对生物柴油燃料产生的碳烟颗粒的微观特性和氧化反应活性进行了分析和总结，并对今后的研究工作进行了展望。
一、柴油机燃用生物柴油的特性生物柴油生产燃料的便利性和较低的成本促进其发展和商业用途。
柴油机排放后处理技术
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。
柴油发动机排放控制技术现状及发展趋势
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。
柴油机后处理技术的发展现状及趋势
锅炉的脱硝 中得到了成功 的应用 ，而后才用到机动 车排放 控 制 上 。作 为最有 希 望满 足 欧洲 柴 油机
１ ． １ 选 择 性催化 还 原技 术 选 择性 催 化还 原 技术 （ Ｓ Ｃ Ｒ ） 最 早 在 治理 发 电厂
Ｂ ａ Ｃ Ｏ 吸附剂 的 Ｌ Ｎ Ｔ为例 ，其原理见图 １ 嘲 ：稀燃 （ 即正常运转 ） 时 ，排气中的 Ｎ Ｏ通过催化剂被氧 化成 Ｎ Ｏ ， ，而后通过吸附剂以硝酸钡 的形式存储起
的 ｌ ／ ５ ～１ ／ ３ ；需要增加额外 的 Ａ ｄ Ｂ ｌ ｕ ｅ 贮藏罐 ，增 加整车空间布置的困难 ；需要考虑氨气 （ Ｎ Ｈ 。 ） 的密
封问题 ；需要对排气温度进行控制 ； 需要尿素供应
如静电式微粒收集器 、电压捕集技术等 ， 但前两种 是 目前净 化柴 油 机微 粒 的主流 技术 。
２ 净化 Ｐ Ｍ 的后处理技术
柴油机排放 的 Ｐ Ｍ 由干碳烟 ｆ Ｓ ｏ ｏ ｔ ） 和附在其表 统的闭环控制 ，提高系统 的转化效率和性能 ，其转 面的硫酸盐 、未燃烧或未完全燃烧 的碳氢化合物组 化效 率可以高达 ９ ５ ％。Ｓ Ｃ Ｒ对燃油 中的硫不太敏 成 ，粒径小于 １ ０ ０ ｎ ｍ，可长期悬 浮于近地层 ，吸 感 ，被认为较为适合在燃油硫含量高的国家和地区 人人体肺部后损害其 内通道的 自净机制 ，造成机械 短 时间 内投入使用 。而其缺点主要表现 为 ：目前 性超负荷又有致癌作用。 目前降低 Ｐ Ｍ 的方法有氧 Ｓ Ｃ Ｒ系统的价格昂贵 ，几乎 占到发 动机 总体价格 化催化器 （ Ｄ Ｏ Ｃ ） 、微粒捕集器 （ Ｄ Ｐ Ｆ ） 和非过滤技术
工程机械柴油机尾气控制技术现状与展望
工程机械柴油机尾气控制技术现状与展望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、装载机、挖掘机、推土机等都是以柴油机作为动力。
虽然柴油机具有许多优点，但是其所排放的尾气中有害成分较多，主要有HC、CO、SO、NO和PM（微粒）。
尤其是在施工现场，由于工程机械和运输车辆来往比较频繁，加之通风条件的限制，这些工程机械排放的有害气体严重超标且会弥漫于整个上作面，极大地危害了施工人员的身体健康和施工的正常进行，因此，对柴油机排放的尾气进行控制和净化具有十分重要的意义。
1 燃料方面的控制措施1.1 代用燃料采用代用燃料将是控制柴油机和汽油机排放的重要方法之一，并且由于化石燃料有限，寻找代用燃料更成为当前内燃机研究的热门话题。
目前，代用燃料主要有天然气、压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）、液化石油气（LPG）、氢气、甲醇、乙醇、二甲醚（DEM），碳酸二甲酯（DMC）及生物柴油等，其中甲醇、天然气、液化石油气被认为是最有前途的清洁能源的代用燃料。
其中CNG，LPG，甲醇一汽油汽车在我国得到了政府的大力支持并得到迅速发展。
甲醇可从天然气、煤及生物质等原料中提取；乙醇主要是含糖和淀粉的农作物发酵后制得。
利用醇类燃料发动机的动力性和经济性可接近或超过柴油机和汽油机，排气的有害成分少，是一种很有发展前景的燃料。
但是，甲醇和乙醇燃烧时会放出甲醛和乙醛等有害成分，因而在使用上受到限制。
二甲醚（DEM）是近年来倍受关注的柴油机代用燃料，它可从煤、天然气和生物物质废料中制得。
DEM的自燃性很好，可作为单燃料直接代替柴油；能够实现发动机高效、柔和压缩燃烧，具有与柴油机相同或略高的动力性和经济性能；最突出的优点是DEM能够彻底消除排烟和实现超低排放，NOx排放比柴油机低30%以上，若同时采用废气再循环时，可将NO排放进一步降低到一般柴油机的50%达到PM和NO的同时降低。
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第34卷 第1期2005年2月小型内燃机与摩托车S MALL I N TERNAL COMBUSTI O N E NGI N E AND MOT ORCYCLEVol.34No.1Feb.2005柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势3邱卓丹 张洪涛(广西工学院汽车工程系 广西柳州545006)摘要:本文介绍了柴油机微粒排放后处理控制技术研究的意义;系统综述了柴油机排气微粒后处理技术的研究现状及发展趋势。
关键词:柴油机 微粒 后处理技术中图分类号:421.5 文献标识码:A 文章编号:1671-0630(2005)01-0024-04St a tus and New Tendency of D i esel ExhaustParti cul a te After-trea t m en t TechnologyQ i u Zhuodan,Zhang Hongt aoAut omobile Engineering Depart m ent,Guangxi I nstitute of Technol ogy(L iuzhou545006)Abstract:This paper intr oduces the significance of the contr ol f or diesel exhaust particulate,summarizes the status and the ne w tendency of diesel polluti on after-treat m ent technol ogy.Keywords:D iesel engine,Particulate,After-treat m ent technol ogy1柴油机微粒排放后处理技术的研究意义柴油机具有高燃油经济性、可靠性和低维护成本等特点,然而其尾气排放特别是微粒排放对环境的污染严重制约了柴油机的发展。
柴油机排气微粒(P M)包括:以碳元素为主的碳烟(占P M组成的50%～80%)、未氧化或未完全氧化的碳氢化合物、硫酸盐及与硫酸盐结合的水和其它杂质。
C.A rcou manis和K.P.Shindler在柴油机混合气燃烧与有害物生成机理的研究中强调:现有的柴油机燃烧过程几乎不可避免地产生碳烟。
在柴油机微粒排放控制中,应遵循先机内净化,后机外净化的原则,集多种控制技术共同作用。
对于越来越严格的排放法规,柴油机微粒排放后处理技术显得尤为重要,主要有以下两个原因:①由于NO大多是在混合阶段和稀薄火焰区生成,为高温富氧产物,而微粒大多是在扩散燃烧期富油区生成,为高温缺氧产物。
某些减少NO生成的措施会增加微粒生成,反之亦然。
这一现象称为NOx与微粒的折衷,这种折衷使通过机内净化减少微粒排放的措施受到一定的限制。
②不管微粒的排放量小到什么程度,它对人体依然有害,即没有一个微粒排放浓度可以认为对人体是安全的。
因为仅仅依靠改进柴油机结构、优化组织燃烧、改善燃料品质和降低润滑油消耗来减少微粒生成的机内净化措施的效果有限,所以还要设法把燃烧过程中已经形成的微粒在排入大气以前除掉。
2柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势针对柴油机微粒排放的后处理技术比较多,但目前尚无成熟实用的商品化装置。
下面作者将对世界范围内广泛研究的各种柴油机微粒排放的后处理技术进行比较详细的阐述,分析各种技术的特点、存在的问题及微粒净化技术发展趋势。
2.1微粒捕集器结合再生技术过滤技术是使柴油机排气流经过滤体后再排入大气,当柴油机排气从过滤体中通过时,其中的一部分微粒就会被过滤下来,从而达到净化的目的。
目前,降低柴油机微粒排放的后处理装置主要是使用微粒捕集器,这是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。
柴油机微粒捕集器的净化效果已不再是技术 3基金项目:广西自然科学基金资助项目(桂科自0229010)作者简介:邱卓丹(1973—),女,广西贵港人,讲师,工学硕士,主要从事内燃机节能及排放控制研究。
难题,现在需要攻破的难点是其再生问题。
再生系统分为主动再生系统和被动再生系统。
1)主动再生系统也称为强制再生系统,就是监视微粒在滤芯上的凝聚,当需要再生时,启动再生系统。
带有主动再生系统的捕集器必须具有以下控制功能:①确定辅助再生时间;②监视和控制再生时的排气温度,以免损坏过滤器;③在紧急情况下切断再生控制。
2)被动再生系统就是要求车辆在正常运行时能达到再生条件实现再生。
图1为目前捕集器的再生技术。
图1捕集器再生技术2.1.1电加热再生技术电加热再生系统一般都设有旁通气道,需再生时,将旁通阀打开,捕集器入口关闭,排气由旁通气道流出,电加热器通电使捕集器前方温度超过微粒燃烧温度,然后引入部分排气,利用排气中富余的氧使捕集器中的微粒燃烧,从而实现对过滤体的再生。
电自加热再生是利用具有高导电性能的结晶Si C 作为过滤材料,当需要再生时,将电流直接通到过滤体上使其温度升高,从而让沉积在上面的微粒升温燃烧,实现再生。
这种有效的再生技术的优点是:①系统比较简单,可控性较好;②在柴油机任何工况下都能对过滤体进行可靠再生。
但目前的主要问题是:①需要供应电源,电功率要求在1.5～3.0k W ,增加了车载电源系统的负荷,故能耗需进一步降低;②再生温度可控性差;③结晶Si C 的制造工艺复杂,成本高。
2.1.2喷油助燃再生技术喷油助燃再生系统是在捕集器入口前,设置一燃烧器,利用排气中的氧或另外供给的空气与燃烧器中由喷油器供给的少量燃油形成可燃混合气,然后通过火花塞点火形成的高温燃气喷入捕集器,使沉积的微粒燃烧从而实现过滤体的再生。
此技术的优点是:再生效率高。
但目前的主要问题是:①系统结构复杂,成本高;②可控性差,需采用一套电控系统;③如果点火失败将使燃料沉积在过滤体上引起二次沉积和污染;燃烧不完全同样会引起二次污染。
2.1.3微波加热再生技术微波是频率在300～300000Hz 非电离的电磁波,微波通过某些介质时,使其分子振荡产生热量。
微波加热再生就是利用微波所独具的选择加热及体积加热特点,对沉积在过滤体上的对微波具有极强吸收能力的微粒及过滤体本身进行加热,使微粒迅速燃烧。
微波再生时在过滤体内部形成空间分布的热源,对过滤体进行体积加热,这种加热方式可使沉积在过滤体内部的微粒就地吸热、着火、燃烧,过滤体的温度梯度小,因而减少了热应力引起过滤体破坏的可能。
微波加热再生技术是一种高效的先进技术,它具有以下优点:①净化效率较高,净化速度快。
再生时不需要催化剂,微波使碳粒温度升高氧化时放出热量,又促使其它微粒的氧化;②无二次污染;③不需要增加活动的部件,必要时只需加一个冷却磁控管的风扇;④适合各种类型的微粒过滤器使用,有助于微粒过滤器的标准化;⑤对再生过程实行电控,自动化程度高,非常容易与汽车的电控系统结合实现柴油机排放控制自动化。
其缺点主要是:①车用微波再生系统结构复杂,微波元件加工和连接精度要求高,故在车用工作条件下使用可靠性较低,且成本高;②系统对车用电源的要求很高,故在车用过程中需解决耗电量高的问题。
2.1.4红外加热再生技术红外辐射加热机理是:当辐射源的辐射波长与被辐射物的吸收波长相一致时,后者就吸收了大量红外能,从而迅速改变和加剧其分子的运动,达到发热升温加热的作用。
所以红外加热方式能缩短受热体加热到所需温度的时间,减少能耗;可较方便地控制辐射能量的空间分布,加热均匀,加热效果好;能直接加热受热体,加热装置简单可靠,使用寿命长。
目前国内的柴油机红外再生微粒捕集系统是由大连理工大学研制开发的具有自主知识产权的微粒排放后处理系统。
其优点为:①该系统对含硫燃油具有很高的适应性,适应我国的高含硫燃油现状,为柴油机微粒捕集器在我国的实际应用铺平了道路;②红外再生技术结合电子动态反馈控制,使系统具有再生过程可控、使用寿命长且成本低、没有二次污染的特点,具有很强的实用性,适应中国的国情。
为柴油机微粒捕集器在我国的实际应用解决了关键性技术难题;③柴油机红外再生微粒捕集系统过滤效率高,其微粒排放净化率大于95%,可达欧Ⅲ以上微粒排放标准。
④柴油机红外再生微粒捕集系统可取代现有的汽车消音器,适宜城市公交车、旅游大客车及高速公路重载车辆,也适合于柴油机发电站和码头仓储等。
同时,该系统拓宽了柴油机燃烧的冒烟极限,配合推迟喷油及EGR (废气再循环)等方法,可同时大幅度减少NO x 的排放量,使柴油机的排放污染问题得以解决。
该系统目前的问题是:①系统工作过程的监测手段、智能化控制水平有待进一步改进和提高,以保证系统工作可靠性;②再生的最佳窗口需进一52第1期邱卓丹等:柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势 步优化以加强再生可靠性。
2.1.5大负荷再生技术柴油机在高速、高负荷运转时,排气温度可达到600℃以上,过滤器中85%的微粒在此排气温度下能较快地氧化成CO2,从而实现再生。
该技术简单,无需附加任何辅助系统,但是,因为车用柴油机很少在高速高负荷工况下运转,故平均排气温度较低,不会超过微粒燃烧温度(500～600℃),所以大负荷再生技术不适合于车用柴油机。
2.1.6进、排气节流再生技术进气节流再生技术是在部分负荷时使柴油机的进气量降低,排气流量减少,排温升到较高水平从而满足过滤器再生的需要。
但过分节流会使氧浓度过低,微粒排放量反而增多,同时动力性和经济性都下降。
当柴油机从节流状态回到不节流状态且转速低时,过滤器中的微粒获得氧而迅速燃烧,释放大量的热,滤芯材料会因温度骤升而损坏。
排气节流再生技术是目前研究比较多的节流再生方式,它是在部分负荷时通过排气节流,增加排气温度,使过滤器中的微粒着火燃烧。
节流再生技术的再生时机是可以控制的,但整个再生过程会使柴油机动力性和经济性都有很大程度的降低,并且由于节流,使气缸盖、活塞、气门等零部件的热负荷增加,使柴油机寿命有所下降。
2.1.7HC和CO氧化再生技术这种技术也称为后燃再生技术,是通过废气再循环或者调整喷油正时以增加排气中的HC和CO含量,并使它们在较高的温度及富氧情况下燃烧,产生的较高热量点燃微粒,实现再生。
但该技术可控性差,可能会产生二次污染。
2.1.8反吹再生技术反吹再生技术,是指当过滤体需要再生时,使用压缩空气从过滤体出口高速喷入,将微粒从过滤体表面清除,并落入微粒漏斗,收集在漏斗内的微粒由漏斗内的电加热器连续烧掉。
反吹再生技术将微粒的燃烧与过滤体分开,避免了过滤体由于微粒燃烧而产生爆裂或烧熔,从而提高了柴油机微粒过滤器及再生系统的可靠性和使用寿命,同时也解决了微粒在过滤体内累积的问题。
此技术存在的主要问题是:①系统对车用电源的要求高,故在车用过程中需解决耗电量高的问题;②需大量的压缩空气,气路需精心设计;③此技术不适用于液压制动的车辆。