降低柴油机炭黑颗粒及有害气体的方法

2015年09月28日

一、柴油机微粒捕集器

柴油机微粒捕集器(DPF)是最有效的柴油机排放控制装置,可往除全部基础碳烟微粒(超过99%的微粒)与大部份有机碳。超过15万辆的重型车辆加装了微粒捕集器。它们最适合1992型及更新的发动机,但也可用于一些经适当系统设计和使用适当系统应用策略的老式的发动机。
DPF(柴油机微粒捕集器)的示意图。蜂窝状的结构与DOC相似只是进口与相邻出口被交互堵塞以形成废气滤清。催化剂加在捕集器上或捕集器前的DOC上使微粒捕集器被动的再生这样通过催化转化器形成的N02不断对碳烟(Soot)进行氧化。假如在超过一半的时间内排放物温度持续高于250℃,则通常会发生这种现象。这种微粒捕集器通常要求燃油的硫含量低于30ppm。在柴油机燃油燃烧器或电加热器中,可选择一种用来将碳烟加热至氧化温度。大多数有补充加热器的系统不用催化剂,所以它们可用于含硫量更高的燃油。DPF系统还可用作消声器,用于每辆车的本钱为2500~6000美元。由于微粒捕集器还能截留再生过程中所不能烧掉的无机灰(大部份来自机油),所以有时需将微粒捕集器从车辆中取出吹干净。根据润滑油的消耗和润滑油灰的组成,捕集器的再生时间从城市大客车的8万km到长途运输货车的40万km不等。
假如系统中有催化涂层,DPF往除PM、CO与HC的功效非常明显。图4对现代柴油机所安装的柴油机微粒捕集器与柴油机氧化催化转化器的性能进行比较。微粒捕集器能往除超过90%的PM与HC以及几乎全部CO。DOC往除35%的PM、75%的HC及约80%的CO。
二、本钱有效性

用DOC或DPF对现有的车辆进行改装从本钱有效性看非常不错,可以以为是柴油机车辆清洁化的首选措施。为说明本钱有效性,假设一辆7L排量的1985型柴油机大客车的排放量约为1g/kmPM,每年行驶50000km。在该大客车上安装一个DOC会花费700美元,但将往除50%或更多的PM。这样,每年往除每吨PM的本钱低于28美元。假如该柴油机由一台价格约为15000美元的新的自然气发动机来取代,而且97%的PM被往除掉,则每年往除每吨PM的本钱为306美元。用另一个角度看,同样的本钱,用DOC改装可往除超过11倍的PM。在另一个例子中对于排放量为0.5g/kmPM的1995型柴油机大客车来说,增添90%效率柴油机微粒捕集器会花费5000美元,但自然气发动机的价格是15000美元。DPF往除PM的本钱是222美元/t,而自然气发动机的往除PM的本钱是618美元/t。上述例子表明花相同的钱,用DPF更新可取得2.8倍降低PM的效果。自然气发动机与柴油机大客车都将变得很清洁,而对于某些有害物来说,柴油机大客车会更清洁些。

来源:萍乡市恒昌化工新材料有限公司
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