降低柴油機(jī)排放污染物的措施

劉建軍，劉 凱，劉 芳，劉麗君，趙婷婷（山東省內(nèi)燃機(jī)研究所，250000）

降低柴油機(jī)排放污染物的措施

劉建軍，劉 凱，劉 芳，劉麗君，趙婷婷
（山東省內(nèi)燃機(jī)研究所，250000）

柴油機(jī)作為一種工業(yè)以及農(nóng)業(yè)應(yīng)用比較廣泛的設(shè)備具有極大的使用優(yōu)勢(shì)。柴油機(jī)的熱效率比較高，且想比較其他設(shè)備而言，柴油機(jī)具有耗油低的特點(diǎn)。此外，柴油機(jī)的使用周期也比較長(zhǎng)，因此柴油機(jī)的運(yùn)行成本比較低。

降低；柴油機(jī)；排放污染物；措施

0　前言

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，世界資源進(jìn)入了緊張的局面，而柴油機(jī)在使用過(guò)程中具有很高的工作效率，且使用周期比較長(zhǎng)，因此受到了工農(nóng)業(yè)的廣泛重視。隨著當(dāng)前我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)，各種汽車(chē)的排放污染物受到了嚴(yán)格的控制。因此，為了使柴油機(jī)更好的應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)中，需要減少柴油機(jī)所排放的污染物。隨著我國(guó)對(duì)柴油機(jī)的污染物排放的有關(guān)法規(guī)的制定，柴油機(jī)的污染物控制已經(jīng)全面開(kāi)展。

根據(jù)柴油機(jī)的工作原理以及特點(diǎn)分析，柴油機(jī)工作需要必備的條件有柴油、壓力以及空氣。進(jìn)入到柴油機(jī)燃?xì)飧變?nèi)的燃料會(huì)與內(nèi)部的空氣進(jìn)行混合，并在柴油機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)下發(fā)生燃燒，同時(shí)釋放出一定的能量。但是根據(jù)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，柴油機(jī)中的油和空氣的混合受到了很大的限制，其必須在高壓的柴油機(jī)缸內(nèi)環(huán)境下才能進(jìn)行。因此，可以從柴油機(jī)的工作原理出發(fā)來(lái)采取一定的措施進(jìn)而有效的降低柴油機(jī)所排放的污染物。

1　產(chǎn)生污染物的原因

柴油機(jī)所排放的污染物主要有不完全燃燒所產(chǎn)生的含碳的氧化物、含硫的氧化物以及部分含氮的氧化物，此外還有部分顆粒狀物質(zhì)。其中，柴油機(jī)所排放的HC則是因?yàn)椴裼蜋C(jī)燃?xì)飧變?nèi)部的噴霧工作不正常工作所產(chǎn)生的。由噴嘴噴射到柴油機(jī)內(nèi)部的混合氣體濃度不適應(yīng)，則會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)缸內(nèi)的火焰熄滅，進(jìn)而產(chǎn)生HC氣體。若HC排放到空氣中，則會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生威脅，HC氣體會(huì)破壞人體內(nèi)的部分組織粘膜，從而導(dǎo)致一些炎癥，比如氣管炎以及鼻炎等。而柴油機(jī)所產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w則是因?yàn)椴裼偷牟煌耆紵斐傻模送?，若柴油機(jī)燃?xì)飧變?nèi)的空氣和燃料混合不均勻也會(huì)產(chǎn)生一定的一氧化碳?xì)怏w。而尾氣中的硫化物則是因?yàn)槿剂现械暮蛭镔|(zhì)在燃燒后產(chǎn)生的，其被排放出去之后，會(huì)導(dǎo)致大氣中產(chǎn)生酸雨等污染物，危及人的健康。柴油機(jī)所排放含氮的化合物則是因?yàn)榭諝庠诓裼蜋C(jī)燃?xì)飧椎母邷馗邏涵h(huán)境下經(jīng)過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。這些柴油機(jī)的污染排放物會(huì)對(duì)空氣帶來(lái)嚴(yán)重的影響，還會(huì)加重霧霾天氣，因此需要對(duì)其進(jìn)行治理，減少柴油機(jī)所排放的污染物對(duì)環(huán)境和人體的影響。

2　措施分析

從柴油機(jī)的原料以及廢氣的處理出發(fā)來(lái)改善柴油機(jī)污染的排放。柴油機(jī)所使用的柴油的質(zhì)量直接關(guān)系到柴油機(jī)所產(chǎn)生廢氣的情況。柴油機(jī)所使用的柴油的含量情況直接影響到柴油機(jī)的微粒的排放。柴油經(jīng)過(guò)燃燒后往往會(huì)生成一定的硫酸鹽，且占整個(gè)柴油機(jī)排放氣體的1/5左右。因此需要嚴(yán)格地控制柴油機(jī)中所含烴類(lèi)化合物的含量，進(jìn)而從柴油的密度和粘度等方面來(lái)減少柴油機(jī)所排放的污染物對(duì)環(huán)境的影響。當(dāng)前隨著我國(guó)化工行業(yè)的不斷發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了天然氣以及甲醇等具有發(fā)展前景的燃料，這些先進(jìn)的燃料大大減少了柴油機(jī)中有害氣體的排放，因此具有很大的潛力。此外，為了控制柴油機(jī)排放的污染物，可以研制廢氣再循環(huán)技術(shù)，進(jìn)而降低柴油機(jī)所排放的廢氣對(duì)環(huán)境的影響。該技術(shù)可以有效的減少柴油機(jī)燃料中氧氣的濃度，同時(shí)適當(dāng)?shù)脑黾踊旌蠚怏w的熱容，減少了高溫高壓環(huán)境下含氮化合物的生成。若廢氣再循環(huán)技術(shù)控制過(guò)度則會(huì)影響柴油機(jī)中燃料的燃燒，需要采用一定的廢氣循環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的控制。

（2）采用一定的柴油機(jī)凈化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)污染物的減排。柴油機(jī)使用一定的增壓冷技術(shù)不單單可以使得柴油機(jī)的動(dòng)力加強(qiáng)，還能有效的提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)特性，最終有效的改善柴油機(jī)的排放，尤其是含氮化合物的排放。采用該技術(shù)后，柴油機(jī)內(nèi)部的溫度、空氣的壓力以及燃料的燃燒速度都發(fā)生變化，進(jìn)而減少了含氮化合物的生成。除此之外，該技術(shù)可以給柴油機(jī)內(nèi)的混合物燃料創(chuàng)造有利的燃燒條件，進(jìn)而提高進(jìn)入到柴油機(jī)燃?xì)飧變?nèi)的燃料溫度，加快燃料的汽化，最終減少縮排氣體中的微粒的生成。柴油機(jī)所采用的多氣門(mén)的技術(shù)可以?xún)?yōu)化柴油機(jī)的氣缸結(jié)構(gòu)，提高柴油機(jī)的內(nèi)部充氣量，最終有效提高柴油機(jī)的工作效率。此外，多氣門(mén)還可以有效的改善混合燃料氣的燃燒，并減少了柴油的損耗以及有害氣體的排放。柴油機(jī)還可以使用燃油電噴技術(shù)來(lái)提高柴油機(jī)的工作效率，并減少柴油機(jī)的柴油消耗的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的污染。為了有效的提高柴油機(jī)的燃燒程度，往往通過(guò)電噴技術(shù)來(lái)加大柴油機(jī)的噴油壓力，并通過(guò)減少柴油機(jī)內(nèi)部的噴嘴孔徑，使得柴油在高壓的環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn)油氣的均勻混合。這不單單可

以有效的提高柴油機(jī)的燃燒效率，還能減少柴油機(jī)的碳煙霧的排放。當(dāng)期比較理想的柴油機(jī)內(nèi)置噴射系統(tǒng)是電控高壓共軌系統(tǒng)，該技術(shù)可以在柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)柴油機(jī)的噴油進(jìn)行定時(shí)，進(jìn)而有效的控制噴油壓力，進(jìn)而控制柴油機(jī)的噴油量，使得柴油機(jī)可以按照一定的規(guī)律來(lái)噴油。但是在實(shí)際的柴油機(jī)噴油過(guò)程中，需要在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的初期，讓柴油機(jī)保持緩慢的噴油速度，進(jìn)而控制燃?xì)飧字械幕旌蠚怏w的含量，這對(duì)于減少柴油機(jī)運(yùn)行初期的氮氧化物的形成具有很大的作用。當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到中期時(shí)，要提高壓力來(lái)提高噴油的速度，進(jìn)而提高柴油的熱效率，因此，在柴油機(jī)的噴射中期，往往采用急噴的形式。而柴油機(jī)在運(yùn)行的后期則速斷，進(jìn)而有效的減少不完全燃燒的氧化物的形成。進(jìn)而減少對(duì)環(huán)境的污染。此外，還可以用燃燒室改進(jìn)技術(shù)來(lái)減少柴油機(jī)的污染物排放。柴油機(jī)的燃燒室的物理性質(zhì)決定了柴油機(jī)燃燒所生成的污染物的多少。因此，需要對(duì)柴油機(jī)的形狀以及相應(yīng)的機(jī)構(gòu)參數(shù)來(lái)對(duì)柴油機(jī)的燃燒室進(jìn)行改進(jìn)。新型的燃燒室可以有效的抑制有害氣體的生成，減少了污染物。

（3）在柴油機(jī)外加入凈化系統(tǒng)可以減少柴油機(jī)所排放的廢氣對(duì)周邊環(huán)境的影響。氧化催化轉(zhuǎn)化器設(shè)備可以有效的減少?gòu)U氣中的有毒成分的排放。若廢氣中的含硫物質(zhì)含量比較大時(shí)，催化氧化裝置會(huì)對(duì)尾氣進(jìn)行過(guò)度氧化，把二氧化硫轉(zhuǎn)化成為三氧化硫，進(jìn)而導(dǎo)致其快速的成為硫酸，使得尾氣中的微粒排放量大大升高。因此，往往在含硫比較低的柴油機(jī)中使用該設(shè)備。微粒過(guò)濾器中具有比較小的孔隙，可以對(duì)排放的廢氣顆粒進(jìn)行一定的過(guò)濾，其作用效果往往在60%以上。但是該設(shè)備會(huì)使得設(shè)備壓力過(guò)高，導(dǎo)致柴油機(jī)的性能受到嚴(yán)重的影響，因此，在用該設(shè)備進(jìn)行尾氣的凈化時(shí)需要對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行定期的清理。氮化物轉(zhuǎn)化裝置可以使得柴油機(jī)排放的氮化物的量減少25%左右。該設(shè)備利用尿素作為反映物質(zhì)使尾氣經(jīng)過(guò)處理之后再進(jìn)行排放，因此應(yīng)用相對(duì)比較廣泛。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，科技的發(fā)展使得人們愈來(lái)愈注重生活水平和生活質(zhì)量，而生態(tài)文明建設(shè)是進(jìn)行環(huán)境保護(hù)，維護(hù)生態(tài)穩(wěn)定的主要任務(wù)。工農(nóng)業(yè)中使用的柴油機(jī)所排放的污染物的成分以及形成的情況往往比較復(fù)雜，導(dǎo)致控制柴油機(jī)的污染物的排放難度比較大。因此，需要從柴油機(jī)的工作原理出發(fā)，并根據(jù)柴油機(jī)中進(jìn)入的氣體的各個(gè)步驟出發(fā)來(lái)對(duì)柴油機(jī)的排放污染物進(jìn)行有效的治理。此外，有關(guān)部門(mén)還需要根據(jù)當(dāng)前的柴油機(jī)使用情況和尾氣的排放情況來(lái)制定相應(yīng)的法律法規(guī)來(lái)控制柴油機(jī)的污染物。只有兼顧柴油機(jī)污染物排放的法制和技術(shù)提升才能使得柴油機(jī)的污染物排放得到優(yōu)化，進(jìn)而減少柴油機(jī)的污染排放物對(duì)環(huán)境以及人體的危害。

［1］郝兵，肖云祥，李俊.柴油機(jī)排放污染物的生成機(jī)理及凈化研究［J］.污染及防治，2014（06）：78-80.

［2］周建偉.應(yīng)用SCR技術(shù)滿(mǎn)足重型柴油機(jī)國(guó)Ⅴ排放的研究［j］.上海工程技術(shù)大學(xué)，2014（06）30-40.

［3］王曉丹.燃料特性及燃燒邊界條件對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)超細(xì)微粒排放的影響［J］.吉林大學(xué)，2014（03）：45-60.

Measures to reduce the emission of diesel engine

Liu Jianjun，Liu Kai，Liu Fang，Liu Lijun，Zhao Tingting
（Shandong internal combustion engine research institute，250000）

As a kind of industrial and agricultural applications，the diesel engine has a great advantage in the use of a wide range of equipment.The thermal efficiency of the diesel engine is relatively high，and compared to other equipment，diesel engine has the characteristics of low fuel consumption.In addition，the use cycle of diesel engine is relatively long，so the running cost of diesel engine is relatively low.

reduction；diesel engine；emission of pollutants； measures