柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理技術(shù)及應(yīng)用分析

杜 威

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津300450

為了保證汽車排放滿足應(yīng)用要求和標(biāo)準(zhǔn),要結(jié)合環(huán)保要求完善汽車尾氣處理技術(shù),制定對(duì)應(yīng)的技術(shù)升級(jí)處理規(guī)劃,選取適宜的技術(shù)方案,從而在一定程度上提高綜合處理效果。

一、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣概述

柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣問題,是指發(fā)動(dòng)機(jī)在柴油燃燒后噴射出來的尾氣,不僅對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響,也會(huì)對(duì)人身體健康造成影響,具有高度的致癌性?；诖?柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理技術(shù)的應(yīng)用和技術(shù)升級(jí)迫在眉睫。因?yàn)槲矚獾某煞州^為復(fù)雜,因此要結(jié)合工作情況對(duì)其進(jìn)行綜合處理,在減少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中廢氣排放量的基礎(chǔ)上,建構(gòu)有效且合理的處理機(jī)制,提升環(huán)保效果,減少環(huán)境污染造成的不良影響。目前,較為常見的技術(shù)包括SCR技術(shù)、EGR技術(shù)、DPF技術(shù)等,配合后處理技術(shù)建立后處理系統(tǒng),利用組合形式完成污染物顆粒的捕捉,能最大程度上消減污染物對(duì)環(huán)境造成的影響,確保應(yīng)用效率和質(zhì)量滿足預(yù)期[1]。

二、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理技術(shù)

EGR技術(shù)和SCR技術(shù)均為還原系統(tǒng),能借助對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)減少污染物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的作用,從而滿足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理的應(yīng)用要求。

(一)EGR技術(shù)。EGR技術(shù)指的就是,廢棄氣體通過EGR系統(tǒng)時(shí),會(huì)直接進(jìn)入到進(jìn)氣環(huán)節(jié),此時(shí),廢棄氣體和混合氣體混合,二次進(jìn)入氣缸,實(shí)現(xiàn)充分燃燒。在EGR技術(shù)應(yīng)用的過程中,利用的就是再循環(huán)處理機(jī)制,保證尾氣處理的合理性。

EGR技術(shù)能實(shí)現(xiàn)廢氣的再次輸送,保證了燃燒反應(yīng)的充分性。因?yàn)?廢氣中含有較多的二氧化碳?xì)怏w,這就增大了多原子氣體的體積,氣缸中實(shí)現(xiàn)了混合氣體氧含量的稀釋作用,確保氣缸的溫度得以降低,大大提升了環(huán)保效果,避免大量NOx產(chǎn)生。盡管EGR技術(shù)能有效滿足環(huán)保要求,但是因?yàn)閺U氣在進(jìn)入氣缸后也會(huì)參與到燃燒過程,此時(shí)難免會(huì)使得燃料的實(shí)際純度和用量出現(xiàn)偏差,發(fā)動(dòng)機(jī)在具體操作中的各個(gè)環(huán)節(jié)和參數(shù)必然發(fā)生變化,不確定因素增多,長(zhǎng)此以往若是不能及時(shí)進(jìn)行檢修和處理,就會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和質(zhì)量形成負(fù)面作用。

(二)SCR技術(shù)。SCR技術(shù)技術(shù)指的是配合SCR完成優(yōu)化燃燒處理過程,滿足燃料充分燃燒的基本要求,最大程度上避免混合廢氣的混合度超過使用標(biāo)準(zhǔn),并且減少NOx含量,保證能在滿足具體排放標(biāo)準(zhǔn)后完成排放處理。

SCR技術(shù)本身是獨(dú)立于傳統(tǒng)技術(shù)體系的外凈化系統(tǒng),因此,SCR技術(shù)體系內(nèi)操作會(huì)在反應(yīng)結(jié)束進(jìn)行尾氣排除時(shí)展開。并且,SCR 技術(shù)本身就是催化還原技術(shù),從而有效減少污染問題。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排出后,直接就進(jìn)入到混合罐內(nèi),此時(shí),混合罐會(huì)配置對(duì)應(yīng)控制尿素噴射的裝置,結(jié)合實(shí)際情況完成尿素水溶液的噴灑,確保混合罐內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全反應(yīng),并直接將尿素水溶液轉(zhuǎn)化為氨氣。需要注意的是,尿素水溶液本身具有不穩(wěn)定性,因此,高溫環(huán)境會(huì)造成尿素和水分解為氨氣,氨氣和混合罐中的尾氣混合,配合SCR技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)行流程,就會(huì)形成催化氧化反應(yīng),NOx轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)?。與此同時(shí),要在裝置內(nèi)部設(shè)置氧化處理環(huán)節(jié),配合氨氣的反應(yīng),減少NOx的含量,并且增設(shè)的氧化裝置還能將多余的氨氣直接轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)鈁2]。

除了SCR技術(shù)應(yīng)用流程外,還需對(duì)SCR 電控系統(tǒng)予以關(guān)注,配合電力調(diào)整期搭配的加熱系統(tǒng),就能結(jié)合電控單元完成技術(shù)控制,在接收信息后采集排氣溫度以及催化劑狀態(tài)、NOx濃度等,結(jié)合SCR系統(tǒng)就能有效完成相應(yīng)的操作處理。

在SCR技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用的過程中,為了保證其應(yīng)用運(yùn)行的質(zhì)量,要落實(shí)定期的檢修機(jī)制,從而保證對(duì)應(yīng)控制效果。常見故障和處理方式:(1)尿素管漏氣。主要是因?yàn)榘惭b人員在安裝過程中出現(xiàn)失誤,加之缺乏合理的質(zhì)量檢查流程,使得對(duì)應(yīng)的問題相繼出現(xiàn)?；诖?操作人員要避免彎折等現(xiàn)象,關(guān)注安裝接口的穩(wěn)定性,并且保證安裝緊密,若是在安裝測(cè)試時(shí)出現(xiàn)泄漏問題,就要及時(shí)進(jìn)行緊固處理,配合后續(xù)的檢查維護(hù),減少漏氣造成的環(huán)境污染問題[3]。(2)尿素泵泄漏。安裝不合理以及接插件密封不足等是造成泄漏的重要因素,基于此,要結(jié)合應(yīng)用要求及時(shí)檢索SCR 系統(tǒng),避免偶然性因素以及劇烈震動(dòng)造成的影響,規(guī)避漏液?jiǎn)栴},及時(shí)調(diào)整、加固或者是更換尿素泵,避免環(huán)保效果受到影響。

盡管SCR技術(shù)系統(tǒng)能有效提升環(huán)保處理效果,但其催化劑方面還面臨較大的挑戰(zhàn)和考驗(yàn),尋找體積更小且催化水平更高的催化劑是有效維持反應(yīng)充分度的關(guān)鍵,在實(shí)踐中要想提高效率,避免反應(yīng)雜質(zhì)對(duì)處理流程產(chǎn)生影響,就要進(jìn)一步對(duì)硬件系統(tǒng)穩(wěn)定性予以關(guān)注,提高SCR系統(tǒng)的綜合效率。

三、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理工作也將向著更加環(huán)保高效的方向發(fā)展,在降低大氣污染問題的基礎(chǔ)上,還能配合柴油機(jī)排放的相關(guān)法律法規(guī)落實(shí)更加系統(tǒng)化的技術(shù)處理機(jī)制。值得一提的是,我國(guó)在2020年7月開始VI排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施工作,因此,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理技術(shù)將向著更加多元化、環(huán)?；姆较虬l(fā)展[4]。

另外,部分地區(qū)在落實(shí)尾氣處理技術(shù)的過程中,配合SCR 技術(shù)進(jìn)行DOC處理和DPF處理,直接省去了EGR技術(shù)流程,在增加SCR系統(tǒng)尿素噴射量的同時(shí),減少氮氧化物造成的影響。

結(jié)束語

發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用管理要秉持環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益共贏的原則,配合環(huán)保要求落實(shí)相應(yīng)的技術(shù)方案,配合熱效率和經(jīng)濟(jì)性因素,全面提高后處理技術(shù)的綜合應(yīng)用水平,為汽車行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。