瀝青灑布車燃燒器廢氣凈化裝置研究

賈建國

(江蘇華通動力重工有限公司 產(chǎn)品研發(fā)部，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

瀝青灑布車以用途廣泛、施工工藝好等特點得到了各界的認(rèn)可。國內(nèi)的瀝青灑布車大多是在通用型的汽車底盤上改制而成。隨著我國和世界環(huán)保組織加大環(huán)境的保護(hù)力度，排放要求越來越高，目前要求同步封層車上搭載的汽車底盤必須達(dá)到國家第四階段排放標(biāo)準(zhǔn)，不久的將來有可能搭載符合國家第五階段排放標(biāo)準(zhǔn)的底盤，甚至更高標(biāo)準(zhǔn)的底盤。

雖然瀝青灑布車所搭載的通用型汽車底盤排放標(biāo)準(zhǔn)滿足環(huán)保要求，但存在另一個廢氣污染源——燃燒器。瀝青灑布車燃燒器一般以柴油為燃燒介質(zhì)，其功用是長時間給瀝青罐中的瀝青加熱、保溫，以達(dá)到工程施工要求。目前所用的燃燒器，無論是進(jìn)口的還是國產(chǎn)的，其燃燒是多么的充分，都不能避免排出大量的氮氧化物、一氧化碳等有毒有害氣體。雖然瀝青灑布車的底盤滿足國家對環(huán)境保護(hù)的要求，但是燃燒器工作時所產(chǎn)生的未經(jīng)處理的廢氣會污染大氣，所以燃燒器成了瀝青灑布車環(huán)保要求中的短板[1]。

1 燃燒器廢氣污染物

1.1 廢氣成分

燃燒器排放的廢氣中主要污染物成分有CxHy(碳?xì)浠?、NOx(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(顆粒物)。

氮氧化物(NOx)主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)組成。燃燒器中的燃燒過程影響NO和NO2的含量。在燃燒充分的情況下，氮氧化物中的二氧化氮(NO2)含量高一些； 在燃燒不夠充分的情況下，一氧化氮(NO)的含量稍高一些。

CO和NO性質(zhì)不穩(wěn)定，在高溫的煙氣中會發(fā)生還原反應(yīng)，即

尿素經(jīng)過熱解、水解系列反應(yīng)后生成氨氣(NH3)[2]，作為脫硝劑被噴入高溫的煙氣中，在催化劑的作用下，將煙氣中的NOx分解為水和氮氣，主要化學(xué)反應(yīng)是

由反應(yīng)方程式可以看出，氮氧化物在催化劑的作用下與液態(tài)氨氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成無毒無害的氮氣和水蒸氣，排放到大氣中。

1.2 廢氣危害

輕油、重油燃燒器排放的廢氣和汽車尾氣中的碳?xì)浠?、氮氧化物的成分相?dāng)復(fù)雜。廢氣中的部分氣體對人體無直接影響，但多環(huán)芳烴是一種很強(qiáng)的致癌物質(zhì)。多環(huán)芳烴在空氣中的含量達(dá)到一定濃度時，在特定的氣候條件下，會和氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，即所謂的光化學(xué)污染。光化學(xué)煙霧對人的呼吸系統(tǒng)和眼睛具有很強(qiáng)的刺激作用，長期以往，將對人們的身體健康造成很大的危害。

2 燃燒器廢氣凈化裝置

燃燒器廢氣凈化裝置所要解決的問題是彌補(bǔ)瀝青灑布車在環(huán)保方面的不足，提供一種經(jīng)濟(jì)、可行、適合行業(yè)現(xiàn)有技術(shù)手段的燃燒器廢氣凈化技術(shù)方案。通過該方案的實施，有效地降低瀝青灑布車燃燒器排放的廢氣的濃度，達(dá)到底盤環(huán)保(大大減少有害氣體的排放，基本達(dá)到環(huán)保的要求)、專用工作裝置環(huán)保的目的。

在現(xiàn)有的瀝青灑布車燃燒加熱系統(tǒng)中增加廢氣凈化裝置。如圖1所示，該廢氣凈化裝置主要由還原劑儲存罐、還原劑噴灑泵、噴嘴、氮氧化物傳感器、排氣管、還原劑溢出傳感器、噴灑泵控制器和還原劑液位傳感器組成。該裝置工作時，還原劑儲存罐上的還原劑噴灑泵把還原劑通過噴嘴均勻地噴灑到排氣管里的催化器上游，這些被噴灑進(jìn)排氣管的還原劑和燃燒器所產(chǎn)生的氮氧化物、CO等有毒有害氣體形成高溫混合物進(jìn)入催化器，經(jīng)過催化器的催化還原反應(yīng)后，這些有毒有害氣體被凈化成只含有微量污染物的N2，CO2和H2O，排放到大氣中。

氮氧化物濃度傳感器安裝在排氣管中催化器的下游。凈化后的氣體被排出時要經(jīng)過氮氧化物傳感器的檢測。如果該傳感器檢測發(fā)現(xiàn)氮氧化物等有毒有害氣體的濃度超過了設(shè)定值，那么噴灑泵控制器將會控制還原劑噴灑泵增加還原劑的噴灑量，直到檢測的未被凈化的氮氧化物等氣體濃度低于設(shè)定值為止。

還原劑溢出傳感器也安裝在排氣管中催化器的下游。凈化后的氣體被排出時要經(jīng)過還原劑溢出傳感器的檢測。如果該傳感器檢測發(fā)現(xiàn)未參與反應(yīng)的還原劑溢出濃度超過了設(shè)定值，那么噴灑泵控制器將會控制還原劑噴灑泵減少還原劑的噴灑量，直到檢測的未參與反應(yīng)的還原劑濃度低于設(shè)定值為止。

氮氧化物傳感器和還原劑溢出傳感器通過噴灑泵控制器不斷地修正還原劑噴灑泵的噴灑量，使燃燒器燃燒時所產(chǎn)生的廢氣在被凈化的同時不會產(chǎn)生新的污染物[3]。

1 還原劑儲存罐 2 還原劑噴灑泵 3 噴嘴 4 氮氧化物傳感器 5 排氣管 6 還原劑溢出傳感器 7 噴灑泵控制器 8 還原劑液位傳感器 9 燃燒器 10 瀝青罐

圖1燃燒器廢氣凈化系統(tǒng)立體示意圖

如圖2所示，參考發(fā)動機(jī)排氣后處理路線SCR模式，廢氣凈化裝置中的還原劑選用尿素水溶液(32.5%的高純尿素和67.5%的去離子水)，還原劑溢出傳感器可以選用對氨氣敏感的傳感器。尿素水溶液儲存罐上裝有尿素水溶液液位傳感器，并用線纜將此傳感器和瀝青灑布車控制系統(tǒng)相連，使還原劑儲存罐中的液位信息能在控制系統(tǒng)中顯示。催化器可以選用礬基催化器或沸石型催化器[4]。

5排氣管 11催化器

3 結(jié)束語

利用廢氣處理裝置，通過選擇性還原燃燒器排放的廢氣中的有毒有害氣體[5]，使瀝青灑布車在采用通用型低排放的底盤基礎(chǔ)上，底盤上搭載的專用工作裝置也達(dá)到低排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而整機(jī)各環(huán)節(jié)在工作過程都達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求[6]。以上技術(shù)方案在條件許可的情況下，筆者將會進(jìn)一步探究燃燒器廢氣凈化裝置的效率等問題，并誠邀行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員共同開發(fā)，共同驗證該裝置的可行性。