汽車尾氣處理方案

1、.：.；汽車尾氣危害及處置方案【摘要】汽車作為現(xiàn)代化交通工具, 在給人們的消費與生活帶來方便的同時, 它排放的尾氣, 給大氣環(huán)境呵斥了嚴重污染, 因此, 我們必需加強和提高對維護環(huán)境的認識。根據(jù)尾氣污染物的構成機理, 提出研討凈化廢氣中的主要有害成分CO、CH、NOx 和SO2的方法。氧化復原催化劑是中心技術; 以增氧, 添加催化反響速度, 增長催化反響時間, 保證適宜催化溫度, 采用合理構造等凈化技術系統(tǒng)研討是技術研討的方向?！娟P鍵詞】汽車尾氣 處置 污染 凈化【正文】汽車作為現(xiàn)代化交通工具, 在給人們的消費與生活帶來方便的同時, 它排放的尾氣, 給大氣環(huán)境呵斥了嚴重污染。多項研討闡明:城市

2、機動車尾氣污染已上升為主要的大氣污染, 而過去以二氧化硫為主煤煙型污染轉變?yōu)橐砸谎趸肌⒌趸餅橹鞯臋C動車尾氣污染和二氧化硫為主的煤煙型污染并重的格局。在大城市, 汽車排放中CO 占63 %, NOx 占22 %, CH 碳氫化合物占73%。在興隆國家, 如美國大氣污染物排放中CO 的66 %, NOx 的43 %,CH 的31%、微粒的20%均屬于汽車排放。汽車對大氣的污染已成為城市大氣污染的主要污染源。因此,必需采取有效措施,減少或者消除汽車尾氣的污染及危害,這是本文與大家共同研討與討論的一個重要課題。汽車尾氣的有害成份與危害汽車排放的尾氣, 除熄滅產(chǎn)物CO2、水蒸氣為無害成分外,其他均

3、為有害成分。汽車發(fā)動機排放的尾氣中的一部分毒性物質,是由于燃料不完全熄滅或燃氣溫度較低而導致的，如CO、CH和碳煙；另一部分有毒物質,是由于熄滅室內的高溫、高壓環(huán)境而產(chǎn)生的氮氧化合物NOx (NOx 是NO和NO2 的總稱) ；此外還有燃料及添加劑本身熄滅所產(chǎn)生的S02和鉛化合物等物質。這些物質中，CO可與人體血液中的血紅素結合,妨礙血液吸收氧氣和保送氧氣而中毒死亡，被稱為汽車尾氣第一排氣公害。NOx 是NO及NO2 的總稱,其中NO與血液中的血紅素的結合才干比CO還強,容易使人們中毒而死亡，還能與O2反響產(chǎn)生NO2。而NO2 是一種褐色有毒氣體,有特殊刺激臭味,損害人的眼睛和肺部,是汽車尾氣

4、排放的第二公害。CH化合物在太陽光紫外線作用下,會與NO起光化反響生成臭氧、醛等煙霧狀物質,刺激人們的喉、眼、鼻等粘膜。它還嚴重影響農(nóng)作物的生長,迫使農(nóng)業(yè)減產(chǎn),同時還具有致癌作用,它是汽車尾氣排放的第三公害。S02是產(chǎn)生酸雨的主要緣由，鉛化合物是導致土壤重金屬污染的直接緣由，而碳煙能粘附SO2等有毒物質,對人體呼吸道極為有害。汽車尾氣的凈化處置技術改動汽車運用的能源。1.1、選用恰當?shù)墓饣砑觿C械摩擦改良劑。在機油中添加一定量比例為3%5%石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，參與到引擎的機油箱中，可節(jié)約發(fā)動機燃油5%左右。此外，采用上述固體光滑劑可使汽車發(fā)動機汽缸密封性能大大改善，汽

5、缸壓力添加，熄滅完全。尾氣排放中，CO 和碳氫含量隨之下降，可減輕對大氣環(huán)境的污染。1.2、運用無鉛汽油，嚴禁運用有鉛汽油。為了可以有效地提高汽車燃油的抗爆性，普通參與四乙基鉛。它具有很高的揮發(fā)性，甚至在0 攝氏度時就開場揮發(fā)，而揮發(fā)出的鉛粉末，以蒸氣及煙的形狀存在于空氣中，或以固體鉛的方式存在于土壤中，最終經(jīng)過食物鏈到達人體，影響人體的安康，侵蝕造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及腎臟等。實驗證明，甲醛樹丁醚同樣具有良好的抗爆性，汽油中用甲醛樹丁醚作滲合劑，不僅不含鉛，還能降低汽車尾氣排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氫化合物含量。 1.3、摻入添加劑，改動燃料成分。向汽油中摻入15%以下的甲醇或乙醇燃料，能

6、在一定程度上減少或者消除CO、NOx、CH的污染效果，提高燃料的利用率。假設采用“甲醇燃料，當醇類的比重占30%40%時，汽車尾氣排出的污染物可根本上消除。采用含10%水份的水汽油燃料亦有一定的效果。將汽車燃料改為天然氣，也可以有效降低尾氣中污染物的比重。目前世界各國在天然氣作燃料方面技術比較成熟，我國也有大量運用天然氣的汽車。 1.4、采用生物燃料等可再生能源。有關專家指出，開發(fā)乙醇替代汽油，既節(jié)約能源，又可消化陳糧，使汽車排出的有害氣體減少，是一項有利于維護環(huán)境和資源的新課題。假設按照19 的乙醇汽油配比，用20 萬噸乙醇，可配出約200 萬噸的乙醇汽油，200 萬噸的乙醇只耗費糧食70

7、萬噸。因此，開展、開發(fā)運用公用乙醇汽油既可緩解汽車尾氣污染問題，又可緩解原油供應的緊張情況。隨著太陽能電池的改良，太陽能轉化效率不斷提高，運用太陽能作動力曾經(jīng)成為現(xiàn)實?，F(xiàn)實上，美國和歐洲都以開發(fā)出本人的太陽能汽車，置信太陽能作為動力將是今后研討的搶手之一。1.5、運用電能作為動力，研制電動汽車。電能是清潔能源，汽車運用電能作為能源的瓶頸技術曾經(jīng)處理，蓄電池技術的開展將電動汽車的研制推向了高潮。目前曾經(jīng)有不少的電動汽車投入運用，它不產(chǎn)生任何尾氣，完全處理了汽車因尾氣產(chǎn)生的污染。電動汽車是未來汽車技術研發(fā)的主題。改動汽車熄滅系統(tǒng)構造。2.1、優(yōu)化發(fā)動機內部系統(tǒng)設置，降低尾氣污染物含量。1減少噴油提

8、早角。減少噴油提早角，可降低發(fā)動機任務的最高溫1500 攝氏度，使NOx 的生成量減少。2改善噴油器的質量，控制熄滅條件燃比、熄滅溫度、熄滅時間，可使燃料熄滅完全，從而可減少CO、CH 的煤煙。3調整噴油器的質量，可降低發(fā)動機的功率，使霧化的燃料有足夠的氧氣進展完全熄滅，從而也可以減少CO、CH 和煤煙的生成。2.2、設計循環(huán)系統(tǒng)，進展尾氣再利用。(1)正曲軸箱通氣系統(tǒng)的設計:把從汽缸竄入曲軸箱的氣體(主要是未燃體)再循環(huán)進入進氣歧管,使其再次熄滅,改動了過去將其直接排入大氣所呵斥的污染。(2)排氣再循環(huán)設計:發(fā)動機排氣口用控制閥與進氣歧管相銜接,使排出的氣體經(jīng)過再次循環(huán),以降低氮氧化物的排放

9、量。(3)蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的設計:將化油器浮子室中的汽油蒸發(fā)汽引入進氣系統(tǒng),而將油箱中的蒸發(fā)汽引入儲存系統(tǒng),可大大減少污染物的排放。運用車用選擇性催化復原排氣后處置系統(tǒng)3.1、車用選擇性催化復原排氣后處置系統(tǒng)任務原理車用選擇性催化復原排氣后處置(SCR)是經(jīng)過尿素反響產(chǎn)生的氨再與汽車尾氣進展反響的一種技術，是被認證為滿足歐法規(guī)的綜合排放控制系統(tǒng)。是一項控制柴油發(fā)動機排氣中NOx 的技術。系統(tǒng)運用尿素與水混合成32.5% 的溶液。這種溶液公認的工業(yè)商品稱號是AdBlue。其成分在DIN 規(guī)范No.70070 中有規(guī)定。固體或水溶液中的尿素AdBlue被分類為非危險品。AdBlue 是一種透明液體

10、，有淡淡的氨水氣味。假設濺出，水分蒸發(fā)，構成結晶。該系統(tǒng)構造圖如下，AdBlue 存儲在一個安裝在底盤上的尿素罐中。尿素罐向安裝在底盤上的定量給料單元(DU) 供應溶液。DU 由發(fā)動機控制模塊(ECM) 控制。DU 運用車輛系統(tǒng)的緊縮空氣來產(chǎn)生AdBlue噴霧，經(jīng)過非常準確的計量和泵送系統(tǒng)保送到發(fā)動機排氣系統(tǒng)內的噴嘴處。噴入排氣中的AdBlue 數(shù)量由ECM 控制，在恣意轉速和負載情況下都能與發(fā)動機的NOx 輸出相匹配。當與高溫排氣接觸時，水迅速蒸發(fā)，尿素變成氨。氨與NOx 在催化器內反響，這一過程的結果就是從排氣管中排放出無害的N2 和H2O。 該系統(tǒng)中可以有效地減少汽車尾氣中的含量，降低由

11、于NOx所引起的污染。但是SCR系統(tǒng)存在不少的缺乏之處，導致其普及率不高。SCR系統(tǒng)安裝復雜，設備本錢較高，而且必需在汽車出廠前進展安裝；SCR系統(tǒng)需求耗費由尿素配成的AdBlue溶液，使得汽車運用本錢大大 上升，尿素的消費耗費也會引起二級污染；SCR系統(tǒng)對于汽車尾氣中的CO、CH、微粒等污染物沒有效果，必需加 裝其它凈化設備；SCR系統(tǒng)對汽車智能要求較高，容易引起發(fā)動機無法點火。運用高壓脈沖電暈放電技術凈化汽車尾氣。4.1、高壓脈沖電暈放電技術凈化汽車尾氣的實際根據(jù)。高壓脈沖電暈放電技術利用等離子體體系中的活性物種強化(催化)氧化復原反響，將汽車尾氣中的有害物質經(jīng)過氧化、復原或離解而轉化為無

12、害或低害物質以到達降低環(huán)境污染的目的。通常以為，高壓脈沖放電是由高壓電場中電子雪崩產(chǎn)生的流柱在電場中的運動景象，流柱實際是被廣泛接受的一種實際。該實際以為，在流柱頭部包含大量由電場加速的高能電子，它們碰撞氣體分子而使得氣體分子化學鍵斷裂，從而到達減少反響氣體中有害成分的目的。高頻率的脈沖電壓可以在不發(fā)生火花和弧光放電的前提下，到達更高的脈沖峰值電壓，同時，在時間上產(chǎn)生更多的流柱，從而提供更多的高能電子。這些高能量的電子高速碰撞氣體分子，翻開氣體分子的化學鍵，產(chǎn)生大量的活性粒子，使氣體中的氣體成分發(fā)生改動。4.2、高壓脈沖電暈放電技術凈化汽車尾氣的技術實現(xiàn)。在汽車尾氣排放管后加裝一個正電暈裂變反

13、響器，就能將高壓脈沖電暈放電技術用于尾氣處置。所謂“正電暈裂變是指電暈凈化器中的尾氣分子忽然得到“爆炸式的宏大能量時成為活化分子，發(fā)生頻繁碰撞，在納秒級的有效碰撞瞬間，將動能轉化為分子內部勢能，使其化學鍵破壞，將CO、HC、NOX 和SO2 等分解成單質固體微粒子S、C 和單原子氣體分子O2、N2 以及H2O的電離過程。 汽車尾氣電暈凈化器安裝位置如圖1 所示。4.3、凈化汽車尾氣的技術難點正電暈裂變需求的超高壓窄脈沖激活。所謂“超高壓窄脈沖是指脈沖幅值為幾百千伏，半幅值脈寬為幾百納秒，頻率為幾百赫的脈沖。它由于脈沖陡并且峰值很高，能使凈化器空間電場強度發(fā)生忽然的宏大變化，從而使汽車尾氣分子忽

14、然獲得裂變的宏大能量，在納秒間成為活化分子。目前為了產(chǎn)生超高壓窄脈沖，廣泛運用的手段有兩種：一是在直流電壓上疊加脈沖；二是用特殊外型的脈沖變壓器及其關聯(lián)安裝直接生成脈沖。不論運用那種手段，都必需保證脈沖本身內耗應足夠小，同時保證使脈沖電壓峰值盡量高，以降低能耗。雖然如此，正電暈裂變依然需求耗費大量的電能，并且現(xiàn)有的的超高壓窄脈沖發(fā)生器發(fā)生器體積較大。高壓脈沖電暈放電技術在汽車上的運用依然需求進一步的研討，但是該技術在長、大隧道空氣凈化方面擁有經(jīng)濟有效的運用前景。汽車催化劑技術在減少汽車尾氣上的運用。5.1、早期開展。人們很早就知道,一些資料,尤其是貴金屬元素或某種非貴金屬化合物,在溫度足夠高的

15、氣流和多余的氧氣存在的條件下,可以產(chǎn)生適當?shù)幕钚浴Ｓ谑怯腥怂妓靼堰@種性質運用于汽車發(fā)動機下游的催化劑, 將不完全熄滅的CH、CO等氧化。由于對催化劑的毒性,鉛被從汽車燃料中脫除出來。為了消除由于鉛的脫除帶來的不良影響,采用了改良的內燃機工藝,汽車燃料的辛烷值也沒有因此減小。具有適當活性,可用于催化劑的金屬太少,僅限于貴金屬元素,金屬冶煉代價很大。后來的廢汽車上的催化轉化器循環(huán)利用技術又使這一問題得以處理。緊縮環(huán)境、高氣流率和低反作用壓力的綜合要素使汽車催化劑采用整體式,這和許多工業(yè)和石化廢氣催化劑的集成構造有很大不同。整體構造是多孔的陶瓷晶體,這些小孔的壁上有比外表很大的涂層,涂層中分布著貴金

16、屬固體顆粒,廢氣從小孔中經(jīng)過。目前,整體式催化劑廣泛運用于汽車尾氣催化劑,而且,這種技術曾經(jīng)運用于處置工業(yè)廢氣的工業(yè)催化劑。5.2、催化劑用貴金屬的選擇。選擇用貴金屬作為汽車尾氣催化劑的緣由主要有: (1)由于催化劑容量很小,而廢氣的流量很大,這需求催化劑能在很短時間將污染物轉化,只需貴金屬能有如此高的活性; (2)只需貴金屬對廢氣中殘留的硫氧化物有足夠的抗毒性; (3)貴金屬最不易在高溫下與Al, Ce, Zr等反響而失活。因此,最初的催化劑采用Pt和Rh的不同比例混合;后來, Pd被運用于三效催化劑中用于加強催化劑對氮氧化物的復原作用。如今, 三效催化劑中各金屬的運用配比如Pt/Rh, P

17、t/Pd /Rh和Pd /Rh貴金屬催化劑都有商業(yè)上的價值。5.3、現(xiàn)代催化技術化學反響和電子控制設備的結合。80年代初期,美國出臺了NOX排放規(guī)范,對汽車尾氣的排放做了更加嚴厲的限制,這就要求有一種除了可以處置CO 和CH之外還能處置NOX的新型催化劑。隨著三效催化劑的開展,化學反響和電子控制設備越來越遭到注重。CO和CH的處置是在氧化條件下進展,而NOX的處置那么是在富余燃料的復原條件下進展的。一開場,這個矛盾是經(jīng)過采用雙反響床轉化器來處理的。首先在復原條件下的第一個催化轉換器中NOX被復原;在第一個催化劑后參與更多氧氣,這樣充足的氧氣進入第二個催化轉換器,在這里CO和CH被氧化處置。雙反

18、響床轉化器遠不是理想處置手段,由于低的空燃比大大影響了燃料的利用率,并且限制了發(fā)動機的運用范圍。而且在低的空燃比呵斥的復原環(huán)境下能夠是把NOX轉換為NH3 ,而不是所期望的N2。這樣在后續(xù)的氧化環(huán)境中,NH3又被轉化為NOX ,降低了尾氣處置才干。研討發(fā)現(xiàn),將空燃比控制在適宜的范圍內,三種污染物都可以在一個催化反響器中有效地去除。這就需求電子控制系統(tǒng)對發(fā)動機中的氣體反響環(huán)境進展實時控制。這項技術的根本思緒是采用一種氧氣含量傳感器,傳感器探測復原環(huán)境或者氧化環(huán)境并將信號傳送給發(fā)動機電子控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)將信號反響到燃料注射系統(tǒng),從而決議加料的程度,這樣可以將空燃比控制在適宜的范圍。此外,經(jīng)過引入

19、儲氧資料也可以減弱空燃比在最正確點附近的擺動。最近的進展是在催化劑之后添加第二個氧含量探測器,下游的探測器對熱老化和污染物不敏感,而且傳感比上游探測器更加平衡的氣體組成。這種情況下,即使是在汽車忽然加速或減速時也可堅持適宜的空燃比。化學反響和電子控制設備的結合運用是一個很有出路的開展領域。隨著機載計算機技術的開展,將會采用更加適宜的空燃比以降低污染物的數(shù)量。5.4、冷啟動后短時間內催化劑效率提升。汽車尾氣催化劑運用過程中的另外一個現(xiàn)實是:決議催化劑處置效果的關鍵是對冷啟動后的很短時間內尾氣處置的效果的好壞。早期人們開發(fā)了一些措施來改良對尾氣、尤其是CH的利用。經(jīng)過采用不銹鋼來替代傳統(tǒng)的管資料可

20、以減少尾氣熱量的散失。雖然這樣可以使催化劑很快到達最正確催化溫度,但這也意味著催化劑必需接受更高的溫度。如今廣泛采用的減少冷啟動期間尾氣排放的措施是減緩汽車發(fā)動機的運作,這樣可以使尾氣帶來更多的熱量。例如,可以經(jīng)過推遲點火時間來到達這樣的效果:推遲了熄滅,并且可以使尾氣得到更充分的處置。除了對汽車發(fā)動機和尾氣排放系統(tǒng)的改良,人們經(jīng)過改良催化劑的整體式規(guī)劃,使點火行為得到了改善。經(jīng)過開發(fā)新的薄壁和更大的比外表積的催化劑載體,使催化劑更快地到達運用溫度并且有適宜的面積使催化反響順利進展。相應的,催化劑方式的改動也使得其點火性質得到改良,高含量的Pd催化劑正是這類催化劑的代表。目前處理冷啟動問題的主

21、要措施有嚴密耦合催化劑、前置小體積催化劑、電加熱和熄滅尾氣等技術。5.5、尾氣中顆粒物的凈化處置。處理這一問題主要采取兩種技術。第一種是顆粒物催化熄滅,其實現(xiàn)分為兩個步驟:首先,顆粒物的捕集,這可以經(jīng)過催化過濾安裝完成;然后是顆粒物的催化熄滅,以可控方式在較低溫度下完成這一步驟是困難的。第二種技術是采用繼續(xù)性可再生捕集催化劑,這種技術是在第一種技術之前添加了氧化催化劑以氧化顆粒物中的可揮發(fā)組分,同時將NO轉化為NO2 , NO2比O2有更高的氧化性能,可以更加有效的推進顆粒物的氧化。5.6、汽車催化劑的開展方向。未來十年值得關注的研討方向大致有以下幾點:凈化在貧燃條件下產(chǎn)生的氮氧化合物處置的催化劑的開發(fā);在硫氧化合物存在情況下對含氮化合物能有效氧化催化劑的開發(fā);催化劑中可以吸附HC和NOX的資料的開發(fā);對含碳顆粒物能有效熄滅的催化劑以及反響器的開發(fā);在尾氣產(chǎn)生的高溫下催化劑的穩(wěn)定性問題;起火溫度低的催化劑的開發(fā);抗硫毒性的催化劑的開發(fā);低溫復原環(huán)境中能對CO有效氧化的催化劑的開發(fā);抗CO的毒性的電催化劑的開發(fā);燃料