汽车尾气处理方案

1、.：.；汽车尾气危害及处置方案【摘要】汽车作为现代化交通工具, 在给人们的消费与生活带来方便的同时, 它排放的尾气, 给大气环境呵斥了严重污染, 因此, 我们必需加强和提高对维护环境的认识。根据尾气污染物的构成机理, 提出研讨净化废气中的主要有害成分CO、CH、NOx 和SO2的方法。氧化复原催化剂是中心技术; 以增氧, 添加催化反响速度, 增长催化反响时间, 保证适宜催化温度, 采用合理构造等净化技术系统研讨是技术研讨的方向。【关键词】汽车尾气 处置 污染 净化【正文】汽车作为现代化交通工具, 在给人们的消费与生活带来方便的同时, 它排放的尾气, 给大气环境呵斥了严重污染。多项研讨阐明:城市

2、机动车尾气污染已上升为主要的大气污染, 而过去以二氧化硫为主煤烟型污染转变为以一氧化碳、氮氧化物为主的机动车尾气污染和二氧化硫为主的煤烟型污染并重的格局。在大城市, 汽车排放中CO 占63 %, NOx 占22 %, CH 碳氢化合物占73%。在兴隆国家, 如美国大气污染物排放中CO 的66 %, NOx 的43 %,CH 的31%、微粒的20%均属于汽车排放。汽车对大气的污染已成为城市大气污染的主要污染源。因此,必需采取有效措施,减少或者消除汽车尾气的污染及危害,这是本文与大家共同研讨与讨论的一个重要课题。汽车尾气的有害成份与危害汽车排放的尾气, 除熄灭产物CO2、水蒸气为无害成分外,其他均

3、为有害成分。汽车发动机排放的尾气中的一部分毒性物质,是由于燃料不完全熄灭或燃气温度较低而导致的，如CO、CH和碳烟；另一部分有毒物质,是由于熄灭室内的高温、高压环境而产生的氮氧化合物NOx (NOx 是NO和NO2 的总称) ；此外还有燃料及添加剂本身熄灭所产生的S02和铅化合物等物质。这些物质中，CO可与人体血液中的血红素结合,妨碍血液吸收氧气和保送氧气而中毒死亡，被称为汽车尾气第一排气公害。NOx 是NO及NO2 的总称,其中NO与血液中的血红素的结合才干比CO还强,容易使人们中毒而死亡，还能与O2反响产生NO2。而NO2 是一种褐色有毒气体,有特殊刺激臭味,损害人的眼睛和肺部,是汽车尾气

4、排放的第二公害。CH化合物在太阳光紫外线作用下,会与NO起光化反响生成臭氧、醛等烟雾状物质,刺激人们的喉、眼、鼻等粘膜。它还严重影响农作物的生长,迫使农业减产,同时还具有致癌作用,它是汽车尾气排放的第三公害。S02是产生酸雨的主要缘由，铅化合物是导致土壤重金属污染的直接缘由，而碳烟能粘附SO2等有毒物质,对人体呼吸道极为有害。汽车尾气的净化处置技术改动汽车运用的能源。1.1、选用恰当的光滑添加剂机械摩擦改良剂。在机油中添加一定量比例为3%5%石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂，参与到引擎的机油箱中，可节约发动机燃油5%左右。此外，采用上述固体光滑剂可使汽车发动机汽缸密封性能大大改善，汽

5、缸压力添加，熄灭完全。尾气排放中，CO 和碳氢含量随之下降，可减轻对大气环境的污染。1.2、运用无铅汽油，严禁运用有铅汽油。为了可以有效地提高汽车燃油的抗爆性，普通参与四乙基铅。它具有很高的挥发性，甚至在0 摄氏度时就开场挥发，而挥发出的铅粉末，以蒸气及烟的形状存在于空气中，或以固体铅的方式存在于土壤中，最终经过食物链到达人体，影响人体的安康，侵蚀造血系统、神经系统以及肾脏等。实验证明，甲醛树丁醚同样具有良好的抗爆性，汽油中用甲醛树丁醚作渗合剂，不仅不含铅，还能降低汽车尾气排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物含量。 1.3、掺入添加剂，改动燃料成分。向汽油中掺入15%以下的甲醇或乙醇燃料，能

6、在一定程度上减少或者消除CO、NOx、CH的污染效果，提高燃料的利用率。假设采用“甲醇燃料，当醇类的比重占30%40%时，汽车尾气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。将汽车燃料改为天然气，也可以有效降低尾气中污染物的比重。目前世界各国在天然气作燃料方面技术比较成熟，我国也有大量运用天然气的汽车。 1.4、采用生物燃料等可再生能源。有关专家指出，开发乙醇替代汽油，既节约能源，又可消化陈粮，使汽车排出的有害气体减少，是一项有利于维护环境和资源的新课题。假设按照19 的乙醇汽油配比，用20 万吨乙醇，可配出约200 万吨的乙醇汽油，200 万吨的乙醇只耗费粮食70

7、万吨。因此，开展、开发运用公用乙醇汽油既可缓解汽车尾气污染问题，又可缓解原油供应的紧张情况。随着太阳能电池的改良，太阳能转化效率不断提高，运用太阳能作动力曾经成为现实。现实上，美国和欧洲都以开发出本人的太阳能汽车，置信太阳能作为动力将是今后研讨的抢手之一。1.5、运用电能作为动力，研制电动汽车。电能是清洁能源，汽车运用电能作为能源的瓶颈技术曾经处理，蓄电池技术的开展将电动汽车的研制推向了高潮。目前曾经有不少的电动汽车投入运用，它不产生任何尾气，完全处理了汽车因尾气产生的污染。电动汽车是未来汽车技术研发的主题。改动汽车熄灭系统构造。2.1、优化发动机内部系统设置，降低尾气污染物含量。1减少喷油提

8、早角。减少喷油提早角，可降低发动机任务的最高温1500 摄氏度，使NOx 的生成量减少。2改善喷油器的质量，控制熄灭条件燃比、熄灭温度、熄灭时间，可使燃料熄灭完全，从而可减少CO、CH 的煤烟。3调整喷油器的质量，可降低发动机的功率，使雾化的燃料有足够的氧气进展完全熄灭，从而也可以减少CO、CH 和煤烟的生成。2.2、设计循环系统，进展尾气再利用。(1)正曲轴箱通气系统的设计:把从汽缸窜入曲轴箱的气体(主要是未燃体)再循环进入进气歧管,使其再次熄灭,改动了过去将其直接排入大气所呵斥的污染。(2)排气再循环设计:发动机排气口用控制阀与进气歧管相衔接,使排出的气体经过再次循环,以降低氮氧化物的排放

9、量。(3)蒸发排放控制系统的设计:将化油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统,而将油箱中的蒸发汽引入储存系统,可大大减少污染物的排放。运用车用选择性催化复原排气后处置系统3.1、车用选择性催化复原排气后处置系统任务原理车用选择性催化复原排气后处置(SCR)是经过尿素反响产生的氨再与汽车尾气进展反响的一种技术，是被认证为满足欧法规的综合排放控制系统。是一项控制柴油发动机排气中NOx 的技术。系统运用尿素与水混合成32.5% 的溶液。这种溶液公认的工业商品称号是AdBlue。其成分在DIN 规范No.70070 中有规定。固体或水溶液中的尿素AdBlue被分类为非危险品。AdBlue 是一种透明液体

10、，有淡淡的氨水气味。假设溅出，水分蒸发，构成结晶。该系统构造图如下，AdBlue 存储在一个安装在底盘上的尿素罐中。尿素罐向安装在底盘上的定量给料单元(DU) 供应溶液。DU 由发动机控制模块(ECM) 控制。DU 运用车辆系统的紧缩空气来产生AdBlue喷雾，经过非常准确的计量和泵送系统保送到发动机排气系统内的喷嘴处。喷入排气中的AdBlue 数量由ECM 控制，在恣意转速和负载情况下都能与发动机的NOx 输出相匹配。当与高温排气接触时，水迅速蒸发，尿素变成氨。氨与NOx 在催化器内反响，这一过程的结果就是从排气管中排放出无害的N2 和H2O。 该系统中可以有效地减少汽车尾气中的含量，降低由

11、于NOx所引起的污染。但是SCR系统存在不少的缺乏之处，导致其普及率不高。SCR系统安装复杂，设备本钱较高，而且必需在汽车出厂前进展安装；SCR系统需求耗费由尿素配成的AdBlue溶液，使得汽车运用本钱大大 上升，尿素的消费耗费也会引起二级污染；SCR系统对于汽车尾气中的CO、CH、微粒等污染物没有效果，必需加 装其它净化设备；SCR系统对汽车智能要求较高，容易引起发动机无法点火。运用高压脉冲电晕放电技术净化汽车尾气。4.1、高压脉冲电晕放电技术净化汽车尾气的实际根据。高压脉冲电晕放电技术利用等离子体体系中的活性物种强化(催化)氧化复原反响，将汽车尾气中的有害物质经过氧化、复原或离解而转化为无

12、害或低害物质以到达降低环境污染的目的。通常以为，高压脉冲放电是由高压电场中电子雪崩产生的流柱在电场中的运动景象，流柱实际是被广泛接受的一种实际。该实际以为，在流柱头部包含大量由电场加速的高能电子，它们碰撞气体分子而使得气体分子化学键断裂，从而到达减少反响气体中有害成分的目的。高频率的脉冲电压可以在不发生火花和弧光放电的前提下，到达更高的脉冲峰值电压，同时，在时间上产生更多的流柱，从而提供更多的高能电子。这些高能量的电子高速碰撞气体分子，翻开气体分子的化学键，产生大量的活性粒子，使气体中的气体成分发生改动。4.2、高压脉冲电晕放电技术净化汽车尾气的技术实现。在汽车尾气排放管后加装一个正电晕裂变反

13、响器，就能将高压脉冲电晕放电技术用于尾气处置。所谓“正电晕裂变是指电晕净化器中的尾气分子忽然得到“爆炸式的宏大能量时成为活化分子，发生频繁碰撞，在纳秒级的有效碰撞瞬间，将动能转化为分子内部势能，使其化学键破坏，将CO、HC、NOX 和SO2 等分解成单质固体微粒子S、C 和单原子气体分子O2、N2 以及H2O的电离过程。 汽车尾气电晕净化器安装位置如图1 所示。4.3、净化汽车尾气的技术难点正电晕裂变需求的超高压窄脉冲激活。所谓“超高压窄脉冲是指脉冲幅值为几百千伏，半幅值脉宽为几百纳秒，频率为几百赫的脉冲。它由于脉冲陡并且峰值很高，能使净化器空间电场强度发生忽然的宏大变化，从而使汽车尾气分子忽

14、然获得裂变的宏大能量，在纳秒间成为活化分子。目前为了产生超高压窄脉冲，广泛运用的手段有两种：一是在直流电压上叠加脉冲；二是用特殊外型的脉冲变压器及其关联安装直接生成脉冲。不论运用那种手段，都必需保证脉冲本身内耗应足够小，同时保证使脉冲电压峰值尽量高，以降低能耗。虽然如此，正电晕裂变依然需求耗费大量的电能，并且现有的的超高压窄脉冲发生器发生器体积较大。高压脉冲电晕放电技术在汽车上的运用依然需求进一步的研讨，但是该技术在长、大隧道空气净化方面拥有经济有效的运用前景。汽车催化剂技术在减少汽车尾气上的运用。5.1、早期开展。人们很早就知道,一些资料,尤其是贵金属元素或某种非贵金属化合物,在温度足够高的

15、气流和多余的氧气存在的条件下,可以产生适当的活性。于是有人思索把这种性质运用于汽车发动机下游的催化剂, 将不完全熄灭的CH、CO等氧化。由于对催化剂的毒性,铅被从汽车燃料中脱除出来。为了消除由于铅的脱除带来的不良影响,采用了改良的内燃机工艺,汽车燃料的辛烷值也没有因此减小。具有适当活性,可用于催化剂的金属太少,仅限于贵金属元素,金属冶炼代价很大。后来的废汽车上的催化转化器循环利用技术又使这一问题得以处理。紧缩环境、高气流率和低反作用压力的综合要素使汽车催化剂采用整体式,这和许多工业和石化废气催化剂的集成构造有很大不同。整体构造是多孔的陶瓷晶体,这些小孔的壁上有比外表很大的涂层,涂层中分布着贵金

16、属固体颗粒,废气从小孔中经过。目前,整体式催化剂广泛运用于汽车尾气催化剂,而且,这种技术曾经运用于处置工业废气的工业催化剂。5.2、催化剂用贵金属的选择。选择用贵金属作为汽车尾气催化剂的缘由主要有: (1)由于催化剂容量很小,而废气的流量很大,这需求催化剂能在很短时间将污染物转化,只需贵金属能有如此高的活性; (2)只需贵金属对废气中残留的硫氧化物有足够的抗毒性; (3)贵金属最不易在高温下与Al, Ce, Zr等反响而失活。因此,最初的催化剂采用Pt和Rh的不同比例混合;后来, Pd被运用于三效催化剂中用于加强催化剂对氮氧化物的复原作用。如今, 三效催化剂中各金属的运用配比如Pt/Rh, P

17、t/Pd /Rh和Pd /Rh贵金属催化剂都有商业上的价值。5.3、现代催化技术化学反响和电子控制设备的结合。80年代初期,美国出台了NOX排放规范,对汽车尾气的排放做了更加严厉的限制,这就要求有一种除了可以处置CO 和CH之外还能处置NOX的新型催化剂。随着三效催化剂的开展,化学反响和电子控制设备越来越遭到注重。CO和CH的处置是在氧化条件下进展,而NOX的处置那么是在富余燃料的复原条件下进展的。一开场,这个矛盾是经过采用双反响床转化器来处理的。首先在复原条件下的第一个催化转换器中NOX被复原;在第一个催化剂后参与更多氧气,这样充足的氧气进入第二个催化转换器,在这里CO和CH被氧化处置。双反

18、响床转化器远不是理想处置手段,由于低的空燃比大大影响了燃料的利用率,并且限制了发动机的运用范围。而且在低的空燃比呵斥的复原环境下能够是把NOX转换为NH3 ,而不是所期望的N2。这样在后续的氧化环境中,NH3又被转化为NOX ,降低了尾气处置才干。研讨发现,将空燃比控制在适宜的范围内,三种污染物都可以在一个催化反响器中有效地去除。这就需求电子控制系统对发动机中的气体反响环境进展实时控制。这项技术的根本思绪是采用一种氧气含量传感器,传感器探测复原环境或者氧化环境并将信号传送给发动机电子控制系统。控制系统将信号反响到燃料注射系统,从而决议加料的程度,这样可以将空燃比控制在适宜的范围。此外,经过引入

19、储氧资料也可以减弱空燃比在最正确点附近的摆动。最近的进展是在催化剂之后添加第二个氧含量探测器,下游的探测器对热老化和污染物不敏感,而且传感比上游探测器更加平衡的气体组成。这种情况下,即使是在汽车忽然加速或减速时也可坚持适宜的空燃比。化学反响和电子控制设备的结合运用是一个很有出路的开展领域。随着机载计算机技术的开展,将会采用更加适宜的空燃比以降低污染物的数量。5.4、冷启动后短时间内催化剂效率提升。汽车尾气催化剂运用过程中的另外一个现实是:决议催化剂处置效果的关键是对冷启动后的很短时间内尾气处置的效果的好坏。早期人们开发了一些措施来改良对尾气、尤其是CH的利用。经过采用不锈钢来替代传统的管资料可

20、以减少尾气热量的散失。虽然这样可以使催化剂很快到达最正确催化温度,但这也意味着催化剂必需接受更高的温度。如今广泛采用的减少冷启动期间尾气排放的措施是减缓汽车发动机的运作,这样可以使尾气带来更多的热量。例如,可以经过推迟点火时间来到达这样的效果:推迟了熄灭,并且可以使尾气得到更充分的处置。除了对汽车发动机和尾气排放系统的改良,人们经过改良催化剂的整体式规划,使点火行为得到了改善。经过开发新的薄壁和更大的比外表积的催化剂载体,使催化剂更快地到达运用温度并且有适宜的面积使催化反响顺利进展。相应的,催化剂方式的改动也使得其点火性质得到改良,高含量的Pd催化剂正是这类催化剂的代表。目前处理冷启动问题的主

21、要措施有严密耦合催化剂、前置小体积催化剂、电加热和熄灭尾气等技术。5.5、尾气中颗粒物的净化处置。处理这一问题主要采取两种技术。第一种是颗粒物催化熄灭,其实现分为两个步骤:首先,颗粒物的捕集,这可以经过催化过滤安装完成;然后是颗粒物的催化熄灭,以可控方式在较低温度下完成这一步骤是困难的。第二种技术是采用继续性可再生捕集催化剂,这种技术是在第一种技术之前添加了氧化催化剂以氧化颗粒物中的可挥发组分,同时将NO转化为NO2 , NO2比O2有更高的氧化性能,可以更加有效的推进颗粒物的氧化。5.6、汽车催化剂的开展方向。未来十年值得关注的研讨方向大致有以下几点:净化在贫燃条件下产生的氮氧化合物处置的催化剂的开发;在硫氧化合物存在情况下对含氮化合物能有效氧化催化剂的开发;催化剂中可以吸附HC和NOX的资料的开发;对含碳颗粒物能有效熄灭的催化剂以及反响器的开发;在尾气产生的高温下催化剂的稳定性问题;起火温度低的催化剂的开发;抗硫毒性的催化剂的开发;低温复原环境中能对CO有效氧化的催化剂的开发;抗CO的毒性的电催化剂的开发;燃料