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浅谈如何有效控制柴油发动机废气排放

浏览135次 时间:2021年12月15日 09:18
(西南油气田公司工程技术研究院)
  摘. . 要:随着能源问题的日益严重以及国家对环境保护的日趋重视,?NOx、PM2,5 排放,雾霾天气已提到非常高的一个议程,安全、节能、环保、全电子控制的一台柴油机的开发应用被赋予了重要的战略意义。
  关健词:?NOx、PM2,5 排放、创新燃烧技术、排放控制技术、电子控制技术、雾霾天气。
  一、控制柴油机的 NOX、PM2.5 排放的主要措施通过对柴油机 NOx、分析和研究,这里就不在说明 NOx 危害性,要的是可行的 NOx 控制措施,包括一次措施和二次措施。一次措施指通过生产工艺或原(燃)料的改变,如低 NOx 燃烧器、分解分级燃烧、工艺优化控制、添加矿化剂、燃料替代等,减少 NOx 的产生。
  采取这些综合措施后,大约可降低 20% - 30% 的 NOx 排放量,相应NOx排放浓度降至600-700 mg/m3;二次措施是指末端治理措施,包括选择性非催化还原(SNCR)、选择性催化还原,废气循环、脱硫、脱氮等PM2.5 排放浓度的分析,我们清楚了柴油机在不同工作状况下应有合适的空然比,同时还要有与之相适应的喷射时间,与及发动机工作温度,影响这两个条件的因素很多。柴油机的尾气组成与汽油机不同所以合理方法也不相同,柴油机排出气体污染较汽油机小,柴油机排出的污物主要是黑烟,尤其是特殊情况下,当柴油机急速加油,满载或超载时冒黑烟更为严重,这是由于发动机燃烧室内燃料与空气混合不均,燃料在高温缺氧的情况下燃烧不完全所致。结合到具体的处理工作中,主要考虑到两个方面,一是如何合理配置改进。二是如何通过正确调整合理的维护、保养和必要的维修作业,使发动机尽量保持良好的工作状况,这是柴油机 NOX、、PM2.5 排放量不超标的最基础的保证。
  总之柴油发动机技术水平急需解决下列问题:现具体方法如下:
  (1)改进进气系统,采用增压、中冷方法、通过增加空气量可以降低缺氧状态,促使燃油燃烧完全,柴油机采用排气蜗轮增压后不仅可提高功率 30%—50% 甚至更多,由于混合气密度加大、燃烧得到改善,从而降低油耗率,并可减少排气污染。
  (2)改进喷油提前角:提早喷油时间,可使更多燃油在着火前喷入燃烧室,从而加快燃烧速度,燃烧更充分,使黑烟减少,但过早喷油时间会引起燃烧噪声,燃烧粗暴,所以喷油时间要严格控制,使柴油机的动力性,经济性最好,排放小的喷油提前角是最佳喷油提前角。
  (3)改进喷嘴结构,提高喷油速度,缩短喷油持续时间,采用电控技术。
  (4)适当减少启动油量,可减少低速,低负荷时的颗粒物排放,适当降低最大供油量,可减少全负荷条件下的颗粒物排放,但降低供油量,会造成动力性能下降,因此应慎重。
  (5)排放后处理,关键技术,如废气再循环(EGR)技术微粒捕集技术,以及 NOx 催化转化技术。
  (6)尾气净化处理,三效催化技术,采用氧化法除去 CO 和碳氢化物,采用催化法除去 CO 碳氢化物和 NOx,氮氧化物,PM2,5。
  (7)改进加油装置,加油时更加缓慢,转速猛加猛减,会造成废气涡轮不致滞后,氧气供应不足,缸内缺氧燃烧,产生大量的浓烟PM2,5。
  二、柴油机的基础工作 ( 维护、保养 )
  定期保养是合理使用柴油机,延长发动机使用寿命,保持发动机的良好技术状态的必要措施,在保养时要特别注意,零件、部件的清洁,所拆卸的零件重新安装时,应清洁干净,并保证安装正确,合理有效的保养也是控制 NOx、 PM2,5 排放不超标的方法之一,具体方法如下:
  (1)空气滤清器的保养,更换空气滤清器,空气滤清器的脏污堵塞及受潮湿都将使进气阻力增大,混合气变浓,致使 NOX、PM2,5 的排放量增大,必要时予以更换和勤换空气滤清器、也是减少和降低 NOX、PM2,5 的排放量。
  (2)清洗冷却系统,清除水垢,系统中若冷却效率低,会到致水温高,发动机整机温度过高会严重损坏发动机使各项技术指标严重下降,尤其是进气道内的空气因受热膨胀而造成空气密度下降,就会造成缸内燃料燃烧不完全、燃烧恶化、对 NOx、 PM2,5 的排放也会有严重影响。
  (3)检查调整喷油器,燃油系统视情况调整,这也是一个非常重要的环节,如果喷油嘴压力不足,压力过高,雾化不良、不均、有滴漏,也会造成缸内燃料燃烧不完全、燃烧恶化等。
  (4)检查供油提前角、视情况调整到最佳状况,供油提前角是控制着为火延时最有力的一步,柴油发动机的工作好坏,直接取决供油提前角准不准时,燃料燃烧干净、完全、彻底。
  (5)检查主轴承盖螺栓,连杆螺钉紧固情况,对扭紧力矩不足的按要求紧到规定力距,确保各配合间隙。
  (6)检查气缸盖,气门间隙,清除整个进气道内的积碳,进气道内光滑、顺畅、散热好。
  (7)视情况更换易损件(三滤)也是保证柴油机工作良好的关键。
  (8)更换机油,保证油品质量,确保密封良好。
  (9)控制好水温,是却保各配合间隙正常配合的保障,也是柴油机燃烧的最基本的保障,否则机油上窜、下漏到缸内燃烧,也是NOx、PM2.5 排放也会有影响(10)超载,任何一个柴油发动机组在超载、超负荷的情况下,燃烧都会恶化变坏,就会浓烟滚滚,NOx、PM2.5 排放就不能达标。
  (11) 提高我国的柴油标准,使用优质的柴油也是保证柴油发动机燃烧的最基本,最直接条件。
  三、采用发动机电子控制技术
  通过优化结构设计、创新燃烧技术、排放控制技术以及发动机电子控制技术,构建了具有完全自主知识产权的环保、节能、全电控的高效柴油机开发平台。主要从以下几方面着手:
  1. 独创性的研究开发了柴油机高位高效冷却系统、开始高位支撑缸套结构、内部气体平衡系统、油气分离系统和四气门等技术,实现了柴油机结构设计的重大突破。
  2. 采用基于缸内流动分析、应用新一代燃烧理论的清洁、高效柴油机燃烧开发体系和方法,构建了适应于中国特定市场需求的柴油机尾气排放后处理技术集成开发技术平台,排放达到水平,大幅度柴油机的降低污染物排放、PM2,5 排放。
  3. 采用以细分市场应用需求分析为基础的柴油机与整车动力总成匹配技术,大幅提高柴油机适应性,实现整车使用条件下最佳经济性。
  4.采用引入SCR(Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原)排气后处理技术,可大大降低 NOX、PM2.5 排放。
  结束语:
  综上所述对柴油机废气中 NOx、PM2.5 进行分析,以及采取了一些有效措施,进行解决,通过我对柴油机使用、管理了 35 年的经验,在现实工作中,使用操作者或管理者也是一个很重要的环节,如果一台精良的柴油发动机没有一好的操作手,平常的维护保养不到位,调校工作不隹,设备带病工作、严重负载运行等,也将会造成柴油机燃烧不良、工作粗爆,就难以达到所提倡控制柴油机废气中 NOx、PM2.5 的标准。管理者如果不严格按机动设备“三好”的要求来管理好动力设备,一样的会违背这一意愿。在现实工作中,实践证明,通过采用进气中冷,蜗轮增压系统、电子控制等技术,提高了柴油机的动力性、经济性、可靠性、耐久性,降低了柴油机油耗和低排放。保护好环境,还一个人类赖以生存的蓝天,让雾霾天气远离我的生活,是我们当前柴油机使用者、管理者任重而道远的重任。
  参考文献:
  1、蒋德明,内燃机燃烧与排放,西安:西安交通大学出版社。
  作者:
  范利彬,单位全称:西南油气田公司工程技术研究院 单位所在省市:四川省广汉市 邮编:618300,
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