城市汽車尾氣污染控制課件

1、城市汽車尾氣污染控制城市汽車尾氣污染控制一、汽車的現(xiàn)狀及其尾氣對環(huán)境的影響汽車保有量逐年增長 1950 全世界只有5千萬輛； 1995 超過6.5億； 現(xiàn)在 平均10人有一輛； 2010 估計(jì)達(dá)8.2億。 1、民用汽車逐年增加 2、私人汽車快速進(jìn)入家庭帶來的危害 對人的神經(jīng)系統(tǒng)有著嚴(yán)重的破壞作用,中含有多種致癌物質(zhì)。和在一定條件下會發(fā)生一些光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生光化學(xué)煙霧,造成二次污染。此外,也是形成酸雨的重要污染物之一。一、汽車的現(xiàn)狀及其尾氣對環(huán)境的影響汽車保有量逐年增長二、汽車尾氣的治理汽油機(jī)工作原理 1、進(jìn)氣沖程 2、壓縮沖程 3、做功沖程 4、排氣沖程產(chǎn)生的污染物 主要污染物有CO、NOx和

2、HC(包括芳香烴、烯烴、烷烴、醛類等)。 另外，還有少量的鉛、硫、磷等。 二、汽車尾氣的治理汽油機(jī)工作原理污染物的形成過程 1、一氧化碳（CO）的形成 a、 主要因素：空燃比、空氣和燃料的混合程度、內(nèi)壁的淬火效應(yīng)等。 b、 汽油完全燃燒(1):理論上 CxHy + (xy/4)O2 xCO2 + (y/2)H2O 但由于混合不均勻造成局部1可以產(chǎn)生CO ；另外，CO2和H2O在高溫吸熱熱，離解也可生成CO。 c 、CO的主要生成過程如下： RHRRO2RCHCRCHCO 2、HC化合物的形成 （1）不完全燃燒(1): a、汽車怠速及高負(fù)荷工況 b、失火 c、加速或減速 污染物的形成過程 （2）

3、壁面淬熄效應(yīng) 是指溫度較低的燃燒室壁面對火焰的迅速冷卻，使活化分子的能量被吸收燃燒鏈反應(yīng)中斷，在壁面形成不燃燒或不完全燃燒的火焰淬熄層，產(chǎn)生3050排氣管排放的HC。 （3）壁面油膜和積碳的吸附 3、NOx的生成 NOx：主要NO ,另有少量NO2 （1）瞬時(shí)NO 生成量少 碳?xì)浠衔?CH和CH2 CN和N NO （2）燃料型NO 生成量少 燃料中的氮化合物 HCN和NH3 NO （3）熱力型NO 主要來源 影響因素：溫度、氧氣濃度和停留時(shí)間 （2）壁面淬熄效應(yīng)降低汽車排放污染物的技術(shù) 控制汽車尾氣排放污染的措施主要是機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外控制兩大類技術(shù)，而在汽車排氣管安裝催化轉(zhuǎn)化凈化排放氣體的方法

4、是最為有效的機(jī)外排氣凈化方法。 （1）降低污染排放的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù) a 改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)降低汽車排放污染物的技術(shù)進(jìn)氣排氣進(jìn)氣流量測量汽油機(jī)控制電腦燃油噴射三效催化轉(zhuǎn)化器燃油空燃比氧傳感器噴油量進(jìn)氣排氣進(jìn)氣流汽油機(jī)控制電腦燃油噴射三效催化燃油空燃比氧傳感 c 廢氣再循環(huán)（EGR） 所謂廢氣再循環(huán)就是將部分燃燒尾氣返流至進(jìn)氣管再吸入氣缸參加燃燒的方法。排氣氣 缸進(jìn)氣循環(huán)氣體 c 廢氣再循環(huán)（EGR）排氣氣 缸進(jìn)氣循環(huán)氣體 （2）汽車尾氣排放后處理技術(shù) a 氧化、還原催化轉(zhuǎn)化器 氧化反應(yīng) CO+1/2O2CO2 CxHy+（x+y/4）O2 xCO2+y/2H2O 還原反應(yīng) NO+CO 1/2N2+ CO2

5、 2 NO+4H2 N2+2H2O 4NO+4HC 2N2+2CO2 +H2 （2）汽車尾氣排放后處理技術(shù) 水蒸氣重整反應(yīng) 2HC+2H2O2CO+3H2 水煤氣變換反應(yīng) CO+H2O CO2+H2 b 三效催化轉(zhuǎn)化器 三效催化器是能同時(shí)使CO、HC和NOx三種成分都得到高度凈化的汽車尾氣處理裝置。 由氧化、還原反應(yīng)器可以看出，在催化反應(yīng)器中氧化和還原反應(yīng)可以同時(shí)發(fā)生，但關(guān)鍵是如何使三種污染物同時(shí)獲得很高的凈化效果。 水蒸氣重整反應(yīng) 由圖2可見，只有將空燃比精確地控制在理論空燃比附近很窄的窗口內(nèi)（一般為14.70.25），才能使三種污染物同時(shí)得到凈化。 由圖2可見，只有將空燃比精確地控制在理三

6、效催化器組成：主要是殼體、減振層和催化劑三效催化器組成：主要是殼體、減振層和催化劑催化劑的組成：主要有載體、涂層和活性組分 載體：目前市售的汽車排氣凈化催化劑皆采用蜂窩狀整體式載體，其基質(zhì)有兩大類即堇青石陶瓷和金屬，前者占90，后者占10。 涂層：主要是一些多孔性的物質(zhì)，如氧化鋁與SiO2、MnO、CeO2或ZrO2等氧化物構(gòu)成的復(fù)合混合物，主要作用是固定催化劑活性組分和提高載體的表面積。 活性組分：汽車尾氣凈化催化劑以鉑(Pt)、鈀（Pd）、銠（Ph）等貴金屬為主要活性組分；此外，還含鑭（La）,釔（）和鈰（Ce）等稀土元素作為助劑可使催化劑載體的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度明顯提高；有些催化劑還含銅

7、、鉻、鈷和錳等賤金屬組分。催化劑的組成：主要有載體、涂層和活性組分汽車尾氣催化劑的制備 掛漿干燥焙燒浸漬干燥焙燒堇青石蜂窩狀載體用AlO3溶液活性組分溶液成品汽車尾氣制備工藝流程圖汽車尾氣催化劑的制備 掛漿干燥焙燒浸漬干燥焙燒堇青石蜂窩狀載實(shí)例 貧燃條件下催化凈化汽車尾氣技術(shù) 利用Ag/Al2O3+Pt/Al2O3為催化劑Ag/Al2O3的還原性能良好,但其活性溫度高，而且在約500以上，才能完全氧化和。Pt/Al2O3催化劑盡管還原性能一般，但其具有優(yōu)異的和氧化性能。Ag/Al2O3Pt/Al2O3進(jìn)氣排氣雙催化劑凈化汽車尾氣實(shí)例 貧燃條件下催化凈化汽車尾氣技術(shù) （3）降低汽車污染物排放的清

8、潔汽車燃料技術(shù) a 石油氣和天然氣燃料 液化石油氣(LPG)燃料 壓縮天然氣(CNG)燃料 液化天然氣(LNG)燃料 b 生物質(zhì)液體燃料 乙醇、裂解油、堿性植物油等生物質(zhì)液體燃料，可以作為清潔燃料直接替代汽油、柴油等動(dòng)力燃料。在汽油中加入酒精，可提高汽車的辛烷值，改善內(nèi)燃機(jī)效率，且不必作發(fā)動(dòng)機(jī)大的改造。 “九五”期間，我國重點(diǎn)開展了利用纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)的課題。“十五”期間，又安排了千噸級利用甜高粱莖稈等生物質(zhì)原料生產(chǎn)液體燃料的課題，建成木質(zhì)纖維素酒精和裂解油等液體燃料中試系統(tǒng)。估計(jì)2010年能進(jìn)入商業(yè)化，年產(chǎn)量達(dá)到百萬余噸。到2020年，將會有千萬噸級規(guī)?；a(chǎn)前景。（3）降低汽車

9、污染物排放的清潔汽車燃料技術(shù) c 氫能的開發(fā)利用 氫是二次能源，具有清潔、無污染、效率高、重量輕和儲運(yùn)性能好、應(yīng)用形式多樣等優(yōu)點(diǎn)。在全球?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中，氫作為能源利用的前景被人們看好。特別是燃料電池技術(shù)獲得迅速發(fā)展后，氫的開發(fā)利用更贏得了人們的青睞。很多國家已把氫能燃料電池系統(tǒng)應(yīng)用于移動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)上。氫的來源極為豐富，不僅可從常規(guī)的化石燃料煤、石油、天然氣中制取，還可從清潔的生物質(zhì)能、水、太陽能等可再生能源中提取。當(dāng)前，我國水電解制氫、生物質(zhì)氣化制氫等技術(shù)已趨成熟，并初步形成規(guī)模；貯運(yùn)氫的技術(shù)正在發(fā)展之中，隨著技術(shù)完善和規(guī)模擴(kuò)大，成本將會逐步下降。特別是燃料電池技術(shù)的發(fā)展將會加速氫能開發(fā)利

10、用的進(jìn)程。 d 其它燃料 除了上述各種替代燃料，我國還正在開展煤的液化、水煤漿代油的研究，目前正處于中試階段；有專家估計(jì)，到2010年前后將會進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展。 c 氫能的開發(fā)利用（4）中國綠色汽車發(fā)展的現(xiàn)狀 近年來，中國傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品的更新步伐加快，整車及關(guān)鍵零部件水平明顯提高，部分產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際90年代水平，轎車產(chǎn)品基本上采用電控燃油噴射系統(tǒng)，在節(jié)能、環(huán)保等技術(shù)方面跨上了新臺階。目前中國處于商業(yè)化應(yīng)用及研究開發(fā)階段的清潔汽車種類包括：LPG汽車、CNG汽車、醇類汽車、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車和燃料電池汽車等。 a 電動(dòng)汽車 電動(dòng)汽車是指以車載蓄電池為動(dòng)力的汽車，一般由電源（電池和充電器等）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器、底盤和車身組成。 電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵所在，盡管目前電池技術(shù)已有突破性的進(jìn)展，但出現(xiàn)真正符合市場需求的電池仍需一段時(shí)間。由于高級鉛酸電池聯(lián)盟的資助研發(fā)，所以鉛酸電池有望占領(lǐng)機(jī)動(dòng)車電池市場。 （4）中國綠色汽車發(fā)展的現(xiàn)狀 b 燃料電池電車（FCV） 燃料電池電車是在汽車上直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能作為驅(qū)動(dòng)力的車輛。它的燃料電池是將氫和氧轉(zhuǎn)化成電能的裝置。陰極陽極電解質(zhì)氫離子氫氧（空氣）電子電子電動(dòng)車 b 燃料電池電車（FCV）陰極陽極