柴油機尾氣后處理技術研究

摘 要：近年來，空氣質量問題引起了人們的廣泛關注，造成大氣污染的原因多種多樣，其中，汽車尾氣污染物是大氣環(huán)境的主要影響因素，尤其隨著汽車保有量的增加，這一影響愈發(fā)明顯。根據(jù)相關研究，重型柴油車的尾氣污染是汽車尾氣污染的突出因素，國家也相繼出臺了多項法規(guī)嚴格控制重型柴油機尾氣的排放。因此，為了呼應國家法規(guī)、盡可能的減少重型柴油機汽車尾氣污染物的排放，需要對重型柴油車進行尾氣處理，尾氣后處理技術就是有效方法之一。本文將對柴油機尾氣后處理技術進行研究，分析各種技術的原理，總結各種技術的優(yōu)缺點，以期為柴油機尾氣處理的研究提供理論依據(jù)。

關鍵詞：空氣質量；重型柴油車；尾氣后處理技術

中圖分類號：X734.2 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0359-01

本文將討論目前應用比較廣泛的5種柴油機尾氣后處理技術，分別是選擇性催化還原技術（SCR）、稀燃NOx吸附還原技術（LNT）、選擇性非催化還原技術（SNCR）、柴油機氧化催化技術（DOC）以及顆粒氧化催化技術（POC）。

1 選擇性催化還原技術（SCR）

目前，選擇性催化還原技術主要采用的是以32.5%的尿素水溶液為還原劑的SCR后處理系統(tǒng)，其工作原理是在特定催化劑的作用下，利用后處理系統(tǒng)中的計量泵對柴油機的尾氣進行尿素噴射處理，并通過一系列的化學反應，將柴油機的NOx轉化為N2和H2O分子。

該技術的優(yōu)點在于尿素對NOx的凈化效果顯著，且尿素水溶液容易儲存；然而，32.5%的尿素水本身存在理化缺陷，當溫度低于-11℃時會結冰，并且在長期使用時，尿素水容易發(fā)生結晶現(xiàn)象，這些都會影響還原效果。

2 稀燃NOx吸附還原技術（LNT）

該技術主要針對NOx，其原理是利用具有NOx吸附能力（鉑和銠）和儲存能力（堿金屬混合物材料）的吸附器，對NOx進行還原。具體步驟為：

（1）當柴油機處于稀燃階段時，在鉑和銠的作用下，NO被氧化成NO2，在BaCO3的作用下，轉化成硝酸鹽并儲存。

（2）當柴油機處于富燃階段時，將NO2釋放，并在鉑和銠的作用下與HC、CO等反應生成無污染的N2排出。

（3）利用柴油機周期性稀燃和富燃工況，對NOx進行處理。

該技術的優(yōu)點在于系統(tǒng)簡單，占用空間小，維修方便能夠有效的緩解尿素水供應不足的問題；但是，在實際操作中，周期性稀燃和富燃工況很難達到，且鉑和銠貴金屬的使用會提高成本，在燃油中硫含量過高時會發(fā)生中毒。

3 選擇性非催化還原技術（SNCR）

該技術就是采用40%的甲胺水溶液作為還原劑，在沒有催化劑的條件下對NOx進行還原，主要還原成分為甲胺分子通過化學反應生成的NH2。

該技術的優(yōu)點在于，不使用催化劑，不會出現(xiàn)因SO2/SO3氧化而造成反應容器堵塞現(xiàn)象，整個過程沒有壓力損失，占地面積小，不需要另設立反應器等；但是，使用SNCR技術需要對胺噴入量進行精確控制，否則會嚴重影響還原效率。

4 柴油機氧化催化技術（DOC）

該技術的工作原理是利用貴金屬催化劑，將NO轉化成氧化性更強的NO2，對尾氣中的顆粒物進行氧化處理，從而降低顆粒物的排放。

就降低柴油機顆粒污染物排放而言，該技術工作可靠，由于柴油機尾氣溫度較低，氧化催化器的機械和化學劣度幾乎為零；但是，當發(fā)動機工作出現(xiàn)異常時，氧化催化器會出現(xiàn)孔道堵塞現(xiàn)象。

5 顆粒氧化催化技術（POC）

該技術的主要通過具有強氧化性的NO2與催化器捕捉的微粒中的可溶性有機成分在催化劑的作用下進行燃燒反應，最終生成CO2，從而降低柴油機尾氣中的顆粒物的排放。

該技術的優(yōu)點在于成本低，結構簡單；但是POC的轉化效率有限，采用POC的柴油車經濟性差，油耗高，更重要的是，POC的轉化效率達不到國Ⅳ以上的排放要求，這直接限制了POC的使用。

6 結 論

現(xiàn)如今，柴油機尾氣后處理排放標準越來越嚴格，因此，應當將尾氣后處理技術不斷應用到柴油機發(fā)動機上，以減少PM和NOx的排放，進而達到環(huán)保的目的。

參考文獻

[1]李 鵬，譚丕強，樓狄明，等.滿足國Ⅴ排放的重型柴油機排氣后處理技術[J].車用發(fā)動機，2010（4）：1～5.

[2]李 翔，楊冬霞，常仕英，等.輕型柴油機尾氣排放后處理技術進展[J].貴金屬，2015（2）：70～76.

收稿日期：2018-9-3

作者簡介：鄭明剛（1972-），研究生導師，副教授，1993年6月于東北大學獲工學學士學位，1997年6月獲山東大學工學碩士，2000年9月獲上海交通大學工學博士學位。

石 磊（1991-），漢族，山東濟南人，在讀研究生，研究方向為汽車電子控制技術及太陽能電動汽車。