柴油機(jī)尾氣后處理技術(shù)研究

摘 要：近年來(lái)，空氣質(zhì)量問(wèn)題引起了人們的廣泛關(guān)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(guān)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(guó)家也相繼出臺(tái)了多項(xiàng)法規(guī)嚴(yán)格控制重型柴油機(jī)尾氣的排放。因此，為了呼應(yīng)國(guó)家法規(guī)、盡可能的減少重型柴油機(jī)汽車尾氣污染物的排放，需要對(duì)重型柴油車進(jìn)行尾氣處理，尾氣后處理技術(shù)就是有效方法之一。本文將對(duì)柴油機(jī)尾氣后處理技術(shù)進(jìn)行研究，分析各種技術(shù)的原理，總結(jié)各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，以期為柴油機(jī)尾氣處理的研究提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量；重型柴油車；尾氣后處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：X734.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）29-0359-01

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

1 選擇性催化還原技術(shù)（SCR）

目前，選擇性催化還原技術(shù)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(jì)量泵對(duì)柴油機(jī)的尾氣進(jìn)行尿素噴射處理，并通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)，將柴油機(jī)的NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O分子。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于尿素對(duì)NOx的凈化效果顯著，且尿素水溶液容易儲(chǔ)存；然而，32.5%的尿素水本身存在理化缺陷，當(dāng)溫度低于-11℃時(shí)會(huì)結(jié)冰，并且在長(zhǎng)期使用時(shí)，尿素水容易發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象，這些都會(huì)影響還原效果。

2 稀燃NOx吸附還原技術(shù)（LNT）

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

（1）當(dāng)柴油機(jī)處于稀燃階段時(shí)，在鉑和銠的作用下，NO被氧化成NO2，在BaCO3的作用下，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽并儲(chǔ)存。

（2）當(dāng)柴油機(jī)處于富燃階段時(shí)，將NO2釋放，并在鉑和銠的作用下與HC、CO等反應(yīng)生成無(wú)污染的N2排出。

（3）利用柴油機(jī)周期性稀燃和富燃工況，對(duì)NOx進(jìn)行處理。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)簡(jiǎn)單，占用空間小，維修方便能夠有效的緩解尿素水供應(yīng)不足的問(wèn)題；但是，在實(shí)際操作中，周期性稀燃和富燃工況很難達(dá)到，且鉑和銠貴金屬的使用會(huì)提高成本，在燃油中硫含量過(guò)高時(shí)會(huì)發(fā)生中毒。

3 選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）

該技術(shù)就是采用40%的甲胺水溶液作為還原劑，在沒(méi)有催化劑的條件下對(duì)NOx進(jìn)行還原，主要還原成分為甲胺分子通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成的NH2。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，不使用催化劑，不會(huì)出現(xiàn)因SO2/SO3氧化而造成反應(yīng)容器堵塞現(xiàn)象，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有壓力損失，占地面積小，不需要另設(shè)立反應(yīng)器等；但是，使用SNCR技術(shù)需要對(duì)胺噴入量進(jìn)行精確控制，否則會(huì)嚴(yán)重影響還原效率。

4 柴油機(jī)氧化催化技術(shù)（DOC）

該技術(shù)的工作原理是利用貴金屬催化劑，將NO轉(zhuǎn)化成氧化性更強(qiáng)的NO2，對(duì)尾氣中的顆粒物進(jìn)行氧化處理，從而降低顆粒物的排放。

就降低柴油機(jī)顆粒污染物排放而言，該技術(shù)工作可靠，由于柴油機(jī)尾氣溫度較低，氧化催化器的機(jī)械和化學(xué)劣度幾乎為零；但是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作出現(xiàn)異常時(shí)，氧化催化器會(huì)出現(xiàn)孔道堵塞現(xiàn)象。

5 顆粒氧化催化技術(shù)（POC）

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

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但是POC的轉(zhuǎn)化效率有限，采用POC的柴油車經(jīng)濟(jì)性差，油耗高，更重要的是，POC的轉(zhuǎn)化效率達(dá)不到國(guó)Ⅳ以上的排放要求，這直接限制了POC的使用。

6 結(jié) 論

現(xiàn)如今，柴油機(jī)尾氣后處理排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，因此，應(yīng)當(dāng)將尾氣后處理技術(shù)不斷應(yīng)用到柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上，以減少PM和NOx的排放，進(jìn)而達(dá)到環(huán)保的目的。

參考文獻(xiàn)

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

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

收稿日期：2018-9-3

作者簡(jiǎn)介：鄭明剛（1972-），研究生導(dǎo)師，副教授，1993年6月于東北大學(xué)獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，1997年6月獲山東大學(xué)工學(xué)碩士，2000年9月獲上海交通大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位。

石 磊（1991-），漢族，山東濟(jì)南人，在讀研究生，研究方向?yàn)槠囯娮涌刂萍夹g(shù)及太陽(yáng)能電動(dòng)汽車。