采用低温等离子体同步净化柴油机PM和NO_x(二):试验研究

采用静电旋风捕集技术与等离子体协同烃类选择性还原技术相结合的方法研制了柴油机后处理装置,在柴油机试验台架上进行了实际柴油机排气净化试验,考察了实际柴油机排气环境下低温等离子体净化柴油机NOx和PM的实际效果。研究结果表明,随着进口流速的增加静电旋风捕集效率略有下降;低温等离子体降低了炭烟的再生温度,炭烟在等离子体和催化的共同作用下280℃即可催化燃烧;等离子体催化系统在外加还原HC的条件下NOx转化率最高可达60%。     

选择性催化还原(SCR)技木降低柴油机NOx排放研究

NOX是车用柴油机排气中的主要污染物,为了适应更严格的排放法规,必须采用机外净化措施来控制柴油机的PM和NOX排放,选择性催化还原（SCR）技术是柴油机机外净化的关键技术之一。文中分析了SCR系统的组成、工作原理和反应机理,研究了影响SCR系统NOX转化效率的主要因素,对SCR技术存在的问题进行了探讨。     

柴油机排放控制技术综述

概述了2006年以来柴油机排放法规、燃烧和氮氧化物（NOx）以及颗粒整治的发展情况。目前,法规的发展主要集中在欧洲,已提议分别将于2009年和2014年实施轻型车欧5和欧6法规。虽然这些法规没有美国的那么严格,但有助于欧洲车辆适应芙国市场。欧洲开始关注2012年及未来的重型车法规。发动机正在取得巨大的进步,如主要针对美国轻型车采取积极开发清洁燃烧的策略。重型车发动机研究更多地集中在传统方法上,并将提供多种发动机及其后处理方案,以满足严格的美国2010年法规。现今的NOx控制研发工作主要集中在用于不同车型的选择性催化还原（SCR）系统。重点是冷态运行、耐久性、二次排放和系统优化。经老化后的稀氮氧化物捕集器（LNT）脱NOx的效率最高可达60％-70％,现正在考虑将其用于轻型车和某些较轻的重型车。对采用一体化SCR来补充LNT的兴趣日益增长,它主要是利用LNT在浓混合气再生期间产生的氨。柴油机颗粒过滤器技术正处于努力优化和降低成本的状态。正在采用先进的管理策略,开发各种新型过滤材料和备选系统结构方案。二次排放问题已经显现,并且正被处理。     

满足国Ⅴ排放的重型柴油机排气后处理技术

研究了国外重型发动机在欧Ⅳ到欧Ⅴ阶段(或US2007到US2010)的技术路线,并探讨国内重型柴油机达到国Ⅴ排放可采用的排气后处理技术方案。由于柴油机排放物PM与NOx存在折中效应,为达到国Ⅴ排放标准,应采用组合式后处理技术。在各种后处理技术方案中,SCR+DOC+DPF/POC和EGR+DOC+DPF是两种主要的技术措施,而LNT+DOC+DPF技术对排气中的S特别敏感。     

EQ6BT180柴油机降低NOx和PM排放的研究

介绍了在EQ6BT180柴油机上进行降低NOx和PM（微粒）排放的研究，通过具体的试验，分析了喷油泵泵端压力、喷油器孔径和孔数，燃烧室形状，供油提前角及进气温度等因素对NOx和PM的影响，并通过产品改进使EQ6BT180柴油机的排达到了欧洲I号排放标准的限值要求。     

SCR系统降低柴油机NOx排放的试验研究

设计了SCR系统反应器,制备了TiO2-WO3-V2O5催化剂,在6106柴油机上进行了台架试验,以验证SCR系统对NOx排放的转化效率.试验结果表明,在温度为350～500℃、空速为60 000 h-1时,SCR系统的NOx转化率可达到50%～60%.最后分析了SCR系统NOx转化率相对不高的原因.     

低温等离子体对柴油机尾气净化效果的研究

本文中对利用低温等离子体(NTP)技术净化柴油机尾气中的颗粒物(PM)、总碳氢(THC)和氮氧化物(NOx)进行研究,结果表明,介质阻挡放电反应器的输入能量和对柴油机尾气的处理量是影响NTP净化性能的主要因素.在低能量窗口(输入电压约为7.5kV)内,NTP对NOx净化效果较好,对PM和THC的净化效果较差;而在高能量窗口(输入电压为10kV)内,NTP能有效地净化PM和THC,却可能使NOx的浓度增大.在相同输入能量条件下,处理量越大NTP的净化效果越差.     

柴油机排放及其SCR控制技术

阐述了车用柴油机尾气排放物中有害物质的生成机理与危害．并简要介绍了当前发动机机内与机外净化措施，重点对处理NOx的SCR尿素选择性还原技术和处理PM的微粒捕集器及其再生技术进行了探讨。     

柴油机大客车排放的机外净化技术

柴油机大客车的机外净化技术的装置主要是为了减少微粒、HC、CO和NOx等有害气体,可以采用的如下具体结构来完成：微粒捕集器和再生微粒捕集器、氧化催化转化器、NOx还原催化转化器。     

氮氧化物选择性催化还原技术试验研究

设计了一套NOx选择性催化还原试验装置,介绍了试验装置的功能、系统组成和工作模式,建立了柴油机NOx排放预测模型,分析了NOx起燃特性和最佳还原剂喷射比例,进行了NOx选择性催化还原技术整车试验。     

柴油机NO_x排放影响因素的试验研究

介绍了NOx的形成过程、形成途径和形成的3个要素,从试验方面研究了发动机运行工况、供油提前角、喷油系统、涡轮增压、中冷、燃油品质和环境条件对柴油发动机NOx排放的影响。结果表明,低负荷、最佳的供油提前角、合理的喷油系统、中冷技术及较高十六烷值的燃油有利于降低NOx排放,涡轮增压增加了NOx排放,而环境条件对NOx排放影响变化复杂。     

柴油机SCR系统NOx转化率影响因素的研究

利用计算流体动力学的方法对柴油机SCR尿素水溶液喷雾分解和催化剂表面的化学反应过程进行了数值模拟,结合SCR台架试验,探究了氨氮比、温度、空速和喷嘴安装位置对NO转化率的影响。结果表明:当氨氮比在0.6~2.0时,NO转化率随氨氮比的升高呈先升后降趋势,氨氮比为1.2时的NO转化率较高;当催化剂温度在300~500℃时,NO转化率随温度的升高呈先升高后趋于稳定的变化趋势,温度达450℃时基本稳定;空速在13 000~21 000h-1时,NO转化率随空速升高逐渐降低;随着喷嘴与催化剂距离的增加,NO转化率逐渐增加,当喷嘴与催化剂距离大于450mm时,NO转化率逐渐趋于稳定。     

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。     

溶液燃烧法制备TiV_(0.1)Mn_(0.1)Er_(0.01)O_x催化剂催化还原NO_x的性能研究

为了拓宽选择性催化还原NO_x钒基催化剂的活性温度窗口,采用溶液燃烧合成法制备了TiV_(0.1)O_x催化剂,依次加入Mn元素与Er元素形成新的催化剂,分别对它们进行了SCR活性及选择性测试,发现负载Mn元素可以提高钒基催化剂的低温活性,同时也会降低钒基催化剂的高温活性,负载适量的Er元素可以提高钒基催化剂的高温活性和N_2选择性。利用N2吸附脱附法进行BET比表面积和孔容孔径分析,发现负载Er元素增大了比表面积,进而提升了催化剂活性。利用X射线衍射(XRD)图谱进行晶体结构分析,所有催化剂样品均没有发现VO_x,MnO_x或ErO_x的衍射峰,说明溶液燃烧法制备的催化剂活性组分在TiO2颗粒上呈无定型态分布,分散度高。最终优选出最佳Mn和Er比例的TiV_(0.1)Mn_(0.1)Er_(0.01)O_x催化剂,在160~470℃之间保持80%以上的NO_x去除率。     

柴油机低温燃烧的研究进展

介绍了柴油机低温燃烧模式的概念和提出背景,详细分析了其现阶段在柴油机上的实现方式及特点,并且阐述了这种燃烧模式的最新研究进展。最后,讨论了柴油机低温燃烧模式进一步研究的方向。     

柴油机SCR后处理控制策略开发与研究

为选择性催化还原技术提出了还原剂喷射的控制策略。它根据原机NOx排放浓度脉谱、排气温度和空速脉谱等计算还原剂的喷射速率。分别通过试验研究了NH3/NOx比值、排气温度和空速对NOx转化率和氨泄漏浓度的影响以及SCR催化剂的氨吸附和脱附特性,并根据研究结果,分别确定稳态和瞬态工况下尿素溶液喷射的控制方案,因而实现了ESC稳态循环和ETC瞬态循环下的控制目标。此外,冷机起动试验表明,该阶段的排气温度低,NOx排放浓度较高,故应采取措施减少低温工况下NOx的排放。     

车用Urea-SCR系统结构参数优化研究

为了对柴油机SCR系统喷射区和催化转化区进行优化,采用AVL Fire软件对某型号柴油机SCR系统进行了三维建模。分别对比了尿素喷嘴喷孔数、催化器结构型式及转向型催化器内扩散器的几何参数对SCR系统转化效率的影响。研究表明,最佳尿素喷孔数为4~6个,当使用转向型催化器并且扩散器处开孔区域角度在180°~270°之间时能达到最佳的优化效果。     

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。