基于低温等离子体喷射系统的柴油机模拟排气NO转化研究

为了研究低温等离子体后处理系统对柴油机有害排放物的作用效果,设计了介质阻挡放电式低温等离子体反应器,采用一种独立于柴油机排气管之外的低温等离子体喷射系统,研究了在不同的低温等离子体气体喷射量及柴油机不同模拟排气温度下,NO的转化及影响因素。研究表明:在低温等离子体喷射系统作用下,NO主要转化为NO2,NOx总量变化不大;随着激励电压峰—峰值的增加,NO转化为NO2的转化率先上升后下降;对应于不同的柴油机排气量,低温等离子体气体喷射量存在一个最佳值,可使得NO转化为NO2的效率最高;高温不利于NO的转化。     

一氧化氮在低温等离子体中的氧化试验研究

采用低温等离子体反应技术将部分NO预氧化成NO2,研究了放电电压、气体成分对等离子体氧化NO性能的影响。研究发现,O2和碳氢的存在能显著提高等离子体中NO的氧化效率,且NO2的生成量随加入的O2和碳氢浓度升高而增加。同时也发现,O2和碳氢对NO预氧化的促进作用存在一定的理想范围。     

蜂窝载体负载V_2O_5-WO_3/TiO_2NH_3-SCR试验研究

针对一使用SCR技术满足欧Ⅳ排放标准的柴油机排气特征,在连续流动固定床反应器上利用NH3作还原剂对一纳米级V2O5-WO3/TiO2催化剂的选择性催化还原NO进行了试验研究,分析了不同温度、空速、NH3与NO物质的量比对NOx转化性能的影响。试验结果表明,温度对催化还原性能的影响最大。在低温下,NOx的转化效率很低,随着反应温度的升高,NOx转化率随之急剧升高,在300℃~450℃范围内达到较高的NOx转化效率;随着NH3与NO物质的量比的增加,还原效率并未明显增加,但NH3的氧化和泄漏越来越严重;空速对低温还原效率也存在影响。     

低温等离子体净化汽车尾气中NO的研究

采用介质阻挡放电等离子体脱除汽车尾气中的NO,通过试验对“N2+NO”模拟尾气的低温等离子体净化作了研究;考察了放电电压、尾气在等离子体反应器中的停留时间、NO初始浓度对模拟尾气中NO去除率的影响;对低温等离子体脱除汽车尾气中NO的可能途径作了探讨,并从中判断出N2+NO体系中的主要反应,建立了动力学模型。模型中NO的反应动力学曲线与试验数据的一致性良好,证明了反应机理的合理性。     

不同反应气氛下负载型Cu-Co/ZSM-5催化剂的柴油车NO_x净化性能

在模拟柴油车尾气气氛下,利用微反装置研究了浸渍法制备的Cu-Co/ZSM-5催化剂在不同反应气氛下的C3H8选择性催化净化NOx性能。结果表明,具有良好的净化NOx起燃性能和高温选择性的3%Cu-3%Co/ZSM-5催化剂在不同的反应气氛下催化性能各异。O2体积分数较低时(≤6%),O2的存在有利于C3H8催化还原NOx,催化剂的NOx转化率随O2体积分数的增加而增加;高温(300~400℃)反应时O2体积分数较高(≥6%)对C3H8催化还原NOx是不利的,O2的增加使催化剂的NOx转化选择性变差,NOx转化率下降。催化剂最适于的O2体积分数为2%~8%。C3H8体积分数越高,越有利于NOx的还原。反应气氛中的CO2和CO的体积分数变化对催化剂的C3H8催化还原NOx活性没有明显的影响,该催化剂仍具有较高的稳定NOx净化性能。催化剂在使用过程中应匹配好发动机的空燃比。     

生物柴油抑制多环芳香烃生成的机理分析

建立了生物柴油PAHs生成的详细化学反应动力学机理,利用Chemkin-Pro软件中的反射激波管模型,模拟了生物柴油对混合燃料燃烧时多环芳烃PAHs ,气相前驱物C2 H2,C3 H3,自由基O ,OH以及低温CO ,CO2生成的影响。模拟结果表明：随着生物柴油体积分数的增加,O ,O H自由基峰值浓度增大,更多的C2 H2,C3 H3被氧化形成稳定的CO2;另外,生物柴油甲酯基中非羰基的氧使更多的碳原子在低温阶段通过OCHO以及CH3 OCO分解转化为CO2,导致C2 H2,C3 H3生成量减小,抑制了PAHs的生成。     

等离子体辅助NH_3-SCR去除柴油机NO_x的试验研究

为提高传统选择性催化还原(SCR)技术低温去除NOx的效率,设计了一套基于介质阻挡放电形式的低温等离子体反应器辅助NH3-SCR反应系统。通过改变放电电压及模拟气体组分,考察了反应温度和O2体积分数对低温等离子体辅助NH3-SCR去除NOx效率的影响。结果表明:低温下等离子体的促进作用显著,高温时促进作用较微弱;NOx去除效率随O2体积分数增大而先升高后降低,加入等离子体反应器能显著提升低温时NOx去除效率。     

双介质低温等离子体空气放电光谱分析及工作参数对 NOx生成的影响

依据介质阻挡放电原理及低温等离子体转化有害气体的机理,设计了一套双介质阻挡放电型低温等离子体空气放电试验系统。研究了空气流量、激励电压峰峰值（VP‐P）及放电频率对空气放电特性及其产生的NO,NO2体积分数变化的影响,并采集了放电区域光谱信息。研究结果表明：当VP‐P、空气流量保持恒定时,NO,NO2的体积分数随放电频率的增大而逐渐减小;当放电频率、VP‐P保持恒定时,NO,NO2的体积分数均随空气流量的增大而逐渐减小;保持放电频率不变,VP‐P从13kV增大到28kV过程中,氮气发射特征谱线强度逐渐增大;保持VP‐P不变,放电频率从7kHz增大到11kHz过程中,氮气特征谱线强度逐渐减小。     

低温等离子体喷射系统降低排放及再生DPF的试验研究

通过建立低温等离子体(NTP)喷射系统试验台架,研究了NTP反应器产生的活性物质对柴油机HC,NOx,PM排放的转化效果,并研究了对DPF的再生效果。研究结果表明:当柴油机在低速小负荷工况运行时,排气温度较低,NTP反应器产生的O3,O等活性物质主要将柴油机NOx排放物中的NO部分氧化为NO2;当柴油机高速大负荷工况运行时,活性物质对排气中HC,PM的氧化作用加强,将额外生成CO,同时实现对DPF的连续再生。     

采用低温等离子体同步净化柴油机PM和NO_x(一):物理仿真

为了实现对柴油机尾气中PM和NOx的同步去除,将静电旋风捕集技术与等离子体协同烃类选择性催化还原技术(Plasma/HC-SCR)相结合开发了一套柴油机后处理原理性试验装置。该装置集柴油机PM的静电捕集、PM的氧化燃烧、NOx的选择性催化还原于一体,对在富氧条件下利用烃类选择还原催化和静电旋风捕集同步去除柴油机PM和NOx进行了利用可控标准气体的模拟试验研究,得到了净化效率随相关参数之间的变化规律。在单纯的等离子体环境下,NO浓度降低,NO2浓度增加,但总的NOx基本保持不变;使用催化剂的同时辅助等离子体可以使NO的峰值转化率所对应的温度向低温区偏移50℃左右;催化剂、等离子体、还原HC对于降低炭烟的起燃温度都有影响,同时使用可以使炭烟的起燃温度最低降低到280℃。此装置实现了柴油机PM和NOx的同步去除。     

高速公路环境空气中NO2的污染特征分析

通过对重庆市3个收费站NO2浓度的分析,详细探讨了交通环境中NO2的排放规律、扩散规律和污染趋势,并提出了公路交通环境中NO2污染控制的建议.     

NO2对柴油机微粒捕集器再生特性的影响机理

利用三维CFD软件建立了柴油机微粒捕集器(DPF)三维仿真模型,验证了模型的准确性。通过对NO2氧化炭烟微粒再生机理的DPF仿真计算,研究了炭烟浓度、NO2与NOx的比值、排气温度、空速及发动机负荷对NO2被动再生反应的影响。结果表明:排气中炭烟浓度越大,NO2转化率越高;NO2与NOx的比值越大去除的炭烟微粒越多;正常排气温度有利于NO2实现DPF再生;空速高时DPF再生效果不佳;发动机负荷越高,参与再生过程的NO2越多。     

柴油机燃用麻疯树油甲酯的氮氧化物排放特性

研究了柴油机燃用麻疯树油甲酯的NOx排放特性。以1台轻型车用直喷式柴油机为试验样机,分别燃用6种不同生物柴油掺混比例的混合燃油,研究总的NOx排放以及NO,NO2,N2O等NOx主要组分的排放特性。结果表明,燃用各种混合燃油的NOx排放曲线形态较为接近,低负荷时差异较小,随负荷增加,排放差异增大。NOx排放以NO和NO2为主,NO排放随着负荷上升而增加,NO在总NOx排放中始终占有最高比例。NO2排放也占有相当比例,在低负荷时较高,随着负荷增大浓度降低,大负荷高温不利于NO2的生成。N2O排放量极低,在中低负荷时有一定生成量,高负荷N2O排放几乎为0,缸内稀燃低温有利于N2O排放的生成。在同一稳定工况下,随生物柴油混合比的提高,NOx,NO,NO2比排放量呈线性增加,N2O比排放量呈线性降低。发动机燃烧生物柴油后,NOx及其组分NO,NO2和N2O的排放量发生改变,而各自的排放变化规律并未发生变化。     

O2和 NO2气氛下柴油机炭烟氧化过程及其化学反应动力学参数研究

用热重分析仪对 O2和 NO2气氛下柴油机炭烟的氧化过程进行了试验研究,并利用程序升温氧化（TPO）试验对其化学反应动力学参数进行了研究,建立了 O2和 NO2气氛下柴油机炭烟氧化过程的化学反应动力学模型,并用模型对 O2和 NO2对炭烟的氧化效果进行了对比分析。研究结果表明：柴油机炭烟在 O2气氛下大约从700 K 时开始氧化,氧化反应的活化能为76．8 kJ／mol ,对 O2的反应级数为0．85;而在 NO2气氛下大约从600 K时开始氧化,氧化反应的活化能为21．9 kJ／mol ,对 NO2的反应级数为0．85。在柴油机排气组分条件下,当温度低于750 K 时,NO2氧化炭烟引起的炭烟质量减少占主导;而当温度高于800 K 时,O2氧化炭烟引起的炭烟质量减少占主导。     

支撑液膜提取柠檬酸的传质机理

研究和探讨柠檬酸提取的化学过程,论述了反萃取剂Na2CO3与溶质柠檬酸的最终化学计量比并非是化学反应比3:2而是1:1,甚至更低,也就是说,在反萃取相中不仅存在C6H5O3-7,而且存在HC6H5O2-7或H2C6H5O-7.提高反萃取剂的浓度对溶质提取有利.为深入研究该技术提供了理论依据.     

柴油机尿素 SCR 反应特性的试验研究

利用可独立控制尿素喷射量的SCR系统,通过柴油机台架试验,研究了钒基催化剂温度和空速对SCR催化还原反应NOx 转化效率和反应速率的影响,以及尿素喷嘴安装位置对转化效率的影响。结果表明：NOx 转化率随着氨氮比（NH3与NOx 物质的量之比）的升高而逐渐升高,由于尿素水解和热解不完全等因素,氨氮比上升到2时NOx 转化率才可达到最大;NOx 转化率随着催化剂温度升高而升高,到400℃时基本趋于稳定,NOx 转化率随空速升高略有下降;SCR反应速率随温度的升高而升高,随空速的变化不明显;相同氨氮比时,尿素喷嘴与催化剂的距离增加,有利于NOx 转化率的升高。     

排气温度、排气流量和海拔高度对SCR系统NOx转化率和NH3泄漏量的影响研究

为研究不同海拔下SCR系统性能,分别在80、90、100 k Pa大气压力下对一台满足国五排放标准的高压共轨柴油机进行性能与排放试验,以研究排气温度、排气流量和海拔变化对NO_x转化率和NH₃泄漏量的影响。结果表明:在排气流量为350 kg/h情况下,NO_x转化率随排气温度升高呈现先增后减的趋势,不同温度下NO_x转化率最大差值为43.4百分点;NH₃泄漏量随着温度的升高大体上呈下降趋势,不同温度下NH₃泄漏量最大差值为328×10^-6;NO_x转化率随排气流量升高呈现先增后减的趋势,在250℃时,不同排气流量下NO_x转化效率最大相差21.5百分点;NH₃泄漏量随排气流量的增大而增加,在250℃时,不同排气流量下NH₃泄漏量最大差值为90.8×10^-6。相同工况下,海拔越高,NO_x转化率越高,NH₃泄漏量越小,大气压力为80和100 k Pa下NO_x转化率最大相差20.1百分点,NH₃泄漏量最大相差54.6×10^-6。     

气体燃料发动机排气道中HC氧化的CFD研究

利用计算流体力学(CFD)软件耦合详细化学反应机理对气体燃料发动机排气过程中未燃HC在排气道的氧化及对甲醛(CH2O)生成的影响进行了研究。研究表明,未燃HC在排气道存在氧化反应,浓度约减少30%;排气温度对HC氧化和CH2O生成有较大影响;CH2O对HC氧化有促进作用;HC的氧化会使CH2O浓度升高或降低,这取决于CH2O浓度与HC浓度的比值。     

SCR 催化器内浓度场影响因素的仿真研究

为提高 NO x 的转化效率,研究了温度、空速、氨氮比和 NO 与 NO2的摩尔比对 SCR 催化器内浓度场的影响。试验验证了 SCR 化学反应模型,将准确的化学反应动力学参数输入到 Fire 软件并建立 SCR 催化器模型,计算分析 SCR催化器内组分浓度场的影响因素。得出以下结论：温度越高,NH3和 HCNO 的浓度越高;流体涡流为喷雾液滴蒸发和热解提供了有利条件;空速太大,NO 的转化效率会降低;当氨氮比为1时,理论上 NO x 的转化效率达到最高;当氨氮比小于1时,NO x 转化效率随氨氮比的升高而升高,但在接近1时候产生氨滑移;当氨氮比大于1时,NO x 转化效率变化不大但会产生大量氨滑移。因此最佳的氨氮比应是在保证较小的氨滑移的前提下尽可能提高 NO x 转化效率。     

缸内直喷CNG发动机燃烧过程及NO生成率的仿真分析

基于缸内直喷CNG试验样机,在前期燃烧过程可视化试验研究结果的基础上,利用三维仿真软件FIRE建立了燃烧过程的仿真计算模型。在验证模型的基础上,计算分析了不同喷气量对缸内速度场、浓度场、火焰传播速度、温度场和NO生成率的影响。结果表明,当缸内温度大于2 000 K且喷气量当量比为0.8～1范围内时先生成NO,且最大NO生成率出现在放热率峰值之后;当喷气量减小时,放热率峰值降低,NO生成率降低。