柴油機的排放特征與有害排放物質控制分析

0 引言

在現代化生產生活中，柴油機發揮了巨大的作用，柴油機不僅應用于家用汽車和貨運汽車，更廣泛應用于農業機械、工程機械、船舶、礦山機械中，柴油機具有動力強勁、使用成本低、熱效率高等優勢，已成為現階段重要的動力機械。隨著柴油機使用量的增多，柴油機的排放污染問題也受到了社會各界的關注，尤其在低碳與環保的大環境下，我國對于柴油機的排放標準要求一再升級。為實現社會的可持續健康發展，在柴油機性能升級的同時，還應重點研究柴油機的排放影響因素，做到對排放中有害物質的進一步控制，努力提高柴油機使用的環保性。

1 柴油機排放污染的不利影響

在科學技術發展、人們生活水平不斷提升的同時，資源與環境問題已成為世界范圍的共性問題，柴油機的大量使用在一定程度上造成了大氣污染的加劇。導致柴油機出現排放污染的原因是多方面的，主要包括了燃燒不充分、尾氣處理不達標、燃油不達標、使用不規范等。柴油機排放的污染中含有大量的氮氧化物、硫化物、一氧化碳及顆粒物等，很多污染物長期混雜于空氣中，易引發呼吸系統和腎臟、肝臟等病變，還存在較大的致癌風險。同時，大量的細小顆粒物在空氣中懸浮，造成了嚴重的霧霾，對交通安全也造成了十分不利的影響

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2 柴油機的排放特性

柴油機尾氣中的主要污染物種類繁多，包括了一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、氮氧化物、碳氫化合物、硫化物、含碳顆粒等，這些污染物隨尾氣一同排出會造成嚴重的環境污染，各類污染物所帶來的危害如下

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2.1 含碳顆粒

柴油機與汽油機相比，在燃燒過程中會產生更多的小直徑顆粒物，其主要成分是碳，這些含碳顆粒具有一定的吸附性，能夠吸附周圍空氣中的有機物成分，而柴油機燃燒所產生的含碳顆?？蛇_汽油機20～30倍，甚至更多。這些懸浮在空氣中的微小顆粒不僅會影響視覺，還容易被人體吸入，導致肺部損傷，甚至引發癌癥。

3.3.5 增強團隊凝聚力 良好的團隊關系有助于護理人員提高工作滿意度，也有利于優化職業環境。護理人員作為醫療團隊中不可或缺的部分，通過加強和其他部門人員的聯系、合作，發揮專業優勢，如與醫生共同制定診療方案，為患者提供優質護理服務；與藥房溝通，加強對藥物的使用和管理；與宣傳部門聯系，宣傳積極向上的職業形象。

（4）布置任務2：前后4個學生為一小組，共同回憶、討論“人體內生命活動的調節”的相關知識點，選擇合適的方法完成知識整合，以畫圖的形式展現出來。

實際工程設計通常會在圓柱殼上開各種孔，造成了幾何結構不連續，不僅加大了開孔邊緣的應力集中，而且削弱了殼體結構強度，降低了殼體的承載力[16-18]。通常會采用補強的方法提高承載力，補強就是在開孔的周圍增加因開孔被削弱的金屬量，降低孔周圍局部區域的應力，由于應力集中只發生在孔的附近，在幾倍孔徑以外，應力幾乎不受孔的影響[19]。

2.2 氮氧化物

水蒸氣本身是一種清潔排放物，但由于其與尾氣中的有害物質一同排出，會與二氧化碳、二氧化硫等結合成為有害的酸性液態蒸氣，對自然環境和人身健康均存在一定危害。

2.3 一氧化碳

柴油機尾氣中的一氧化碳主要是由于柴油燃燒不充分產生的，由于燃燒的時間不足以將可燃碳成份全部氧化成為二氧化碳，部分未完全氧化的油污則會生成一氧化碳。少量的一氧化碳對人體危害較小，但達到一定濃度后會因一氧化碳與血紅蛋白結合而導致人的缺氧窒息。

2.4 二氧化碳

二氧化碳是柴油機燃燒氧化還原反應的主要產物之一，二氧化碳作為大氣的主要組成成分，其本質并不屬于有害氣體，但隨著人們生產生活的持續推進，空氣中的二氧化碳濃度逐漸增多，影響大氣層，并造成了明顯的溫室效應，這就要求人類通過不斷優化柴油機技術來降低二氧化碳的排放量。

2.5 水蒸氣

氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮兩類。在柴油機燃燒的過程中，排放出的氮氧化物以一氧化氮為主，少量的一氧化氮不會造成人體的直接不適，但其在空氣中的含量達到一定比例后，則可能造成中樞神經功能紊亂而影響內臟功能。一氧化氮隨尾氣釋放到空氣中后會在陽光的照射下逐漸氧化，成為二氧化氮，而二氧化氮對人體的危害更大，其與空氣中的水蒸氣結合后形成懸浮的硝酸蒸氣，長期在這種空氣中生活會增加支氣管病變的可能。

2.6 碳氫化合物

柴油機轉速對于有害物質的排放有直接關系，當轉速較低時，由于汽缸內的溫度較低且分油器的工作頻率也偏低，易因柴油的霧化質量不合格而引起不完全燃燒。當轉速過高時，由于汽缸內運行頻率高，短時間內燃油與空氣很難實現均勻混合，也會引起不完全燃燒而產生大量有害物質。針對這一情況，一方面應積極利用電控技術實現柴油機控制邏輯的優化，避免其長期處于過低或過高的轉速下運轉。另一方面對于使用柴油機的汽車、農業機械、工程機械等，應進一步提高駕駛員駕駛的規范性，避免不合理駕駛造成的排放超標問題

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2.7 硫化物

3.1.1 進氣方式的優化

零中頻接收機雖然結構簡單,但也存在著一些問題[5],最明顯的兩個問題是I/Q失配導致誤碼率增加,以及直流偏移導致信噪比降低。直流偏移也是零中頻結構沒有被廣泛采用的重要原因之一。

2.8 光學煙霧

光學煙霧主要指在陽光中紫外線的作用下，尾氣排放中的氮氧化物和碳氫化合物產生一系列的復雜化學變化，并生產大量臭氧、醛類等多種有害物質，不同物質相互混合，形成淺藍色煙霧。光學煙霧會造成人體中毒，并對農作物、林業植被產生危害。

3 有害物質的控制方式

3.1 柴油機技術優化

柴油機的尾氣中還包含少量的硫化物，主要為二氧化硫和三氧化硫，二氧化硫排出后在空氣中也會逐漸轉化成為三氧化硫，遇水后硫化物會轉換成為亞硫酸，可能造成呼吸道的損傷。

氮氧化物治理技術主要是針對尾氣排放中的一氧化氮和二氧化氮進行重點治理，并兼具對含碳顆粒、一氧化碳等有害物質的處理，氮氧化物治理技術主要包括兩種形式：一是選擇性催化還原(SCR)，二是吸附后還原(NSR)。選擇性催化還原通常以鉑或鐵、鈷、銅的氧化物，作為氧化催化主劑并與硫化氫等做為還原劑，利用排氣余溫實現對尾氣中的氮氧化物進行氧化還原反應，從而減少氮氧化物的排放量。吸附后還原主要是利用硅膠、活性炭等具有良好吸附能力的材料對氮氧化物進行吸附，并促進氮氧化物被吸附后與氧氣進行反應，將一氧化氮氧化成為二氧化氮，并對所生成的二氧化氮或水溶性硝酸進行回收

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3.2.3 氮氧化物治理技術

柴油燃燒不完全產生一氧化碳的同時還可能會產生一定量的碳氫化合物，如芳香烴、烯烴、酮、醛等，大部分碳氫化合物具有很強的毒性，易引起多種內臟疾病、支氣管疾病、眼黏膜疾病，甚至引發白血病等。

3.2 排放凈化技術

3.2.1 氧化型催化轉化器(DOC)

氧化型催化轉化器在柴油機尾氣凈化中應用非常廣泛，其主要是利用氧化反應將排氣中的一氧化碳、部分有機物及碳氫化合物轉化為二氧化碳和水，氧化型催化轉化器的工作需要以鉑、鈀等稀有金屬做為催化劑，其結構如圖2所示。氧化型催化轉化器對于一氧化碳和碳氫化合物的去除率較高，分別可達70%和90%，也具有一定的去除有害含碳顆粒物的能力，但僅能去除40%左右。

3.2.2 顆粒捕捉器(DPF)

顆粒捕捉器主要是利用過濾技術來去除排氣中的有害含碳顆粒物，其在汽車、工程機械、農業機械應用較多。傳統的顆粒捕捉器多采用陶瓷材質(圖3)，新型顆粒捕捉器也采用合金密織的金屬帶纏繞而成。顆粒捕捉器能夠降低約90%～95%的有害顆粒排放量，有效避免了傳統柴油機使用過程中冒黑煙等現象，部分顆粒捕捉器也設計有氧化還原的結構，能夠在過濾的同時去除有害的氮氧化物及碳氫化合物等。還有一些柴油機械將氧化型催化轉化器和顆粒捕捉器組合使用，從而達到更好的尾氣凈化效果。

3.1.2 運轉狀態與合理駕駛

美軍網絡空間司令部在組建之初，并沒有立即組建直屬作戰力量，而是在各軍種成立網絡空間司令部，將各軍種已有的通信、網絡、信息作戰力量納入軍種網絡空間司令部架構下；再根據需要，專門進行論證并組建網絡作戰分隊，由各軍種結合各自特點和作戰任務承建，網絡空間司令部負責統一指揮；已經建成的133支網絡空間任務部隊分屬各軍種，其中，陸軍41支、海軍40支、空軍39支、海軍陸戰隊13支，這些力量構成了美軍網絡空間作戰力量的主體，在網絡空間司令部的統一籌劃和指揮下遂行作戰任務。

通過優化進氣方式降低有害物質的排放，主要可從兩方面進行柴油機技術的優化：一是對進氣進行預升溫，研究數據表明，當進氣溫度偏低時，汽缸內柴油油霧與空氣形成的混合氣體升溫緩慢，易導致燃燒時機的滯后，導致出現燃燒不完全問題，若在此種情況下對進氣進行適當升溫，則有利于提高燃燒效率，進而降低氮氧化物、一氧化碳及碳氫化合物的排放；二是適當提升進氣壓力，利用更高的進氣壓力提高柴油油霧與空氣的混合均勻度，進而提高燃燒效率降低燃空比，減少有害物質的生成。

3.2.4 四效催化技術

運用實證分析法，對從“中國裁判文書網”以“患者知情同意”為關鍵詞檢索到的95份判決書進行統計分析，通過圖表的方式將統計數據以直觀的形式予以展現，以判決書及統計結果為基礎，分析司法實踐中侵害患者知情同意權責任糾紛案件的特點、問題提出相應的完善對策。

四效催化技術是一次性處理所有有害排放物的新技術，其能夠同時處理尾氣中含量最多的一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、含碳顆粒，逐漸成為柴油機排放處理技術發展方向，但其現階段的應用大多局限于汽車領域及科研領域，其實際的應用效果仍有待進一步的研究和優化。

3.2.5 方案對比

本研究在對綜合管廊監控管理系統進行設計的過程中，對于提高市政人員的工作效率有重要的意義，希望通過本文對系統的設計，能夠為我國管廊監控管理系統設計和應用的相關人員提供參考。

不同尾氣處理方案的差異性對比如表1所示，可見從處理質量看，DOC+DPF和SCR兩個方案更有優勢，具體的實施應根據柴油機的使用環境和開發成本綜合考量。

3.3 燃油品質優化

在我國柴油機的實際使用中，常伴隨有柴油品質不達標的問題。例如，部分柴油中的十六烷值偏低，會造成燃燒過程產生的氮氧化物含量增加，但若十六烷值偏高，則會產生更多的一氧化氮和碳氫化合物。因此，應針對柴油機研制和配比更優質的柴油，并通過教育和培訓加強柴油機使用人員通過正規途徑合理添加柴油，以提高柴油機和柴油的匹配程度，減少污染物質的排放。

4 結語

從資源利用與環境保護的角度出發，加強對柴油機排放污染的控制已經勢在必行，柴油機的生產企業和相關的研發機構在不斷優化柴油機性能的同時也應加強對排放污染物的控制，結合污染物的產生特性及尾氣處理技術降低柴油機尾氣造成的環境與人身健康威脅，促進柴油機技術的合理化發展。

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[4] 喻革,龍超.控制柴油機排放的燃料技術與措施[J].內燃機與配件,2021(6):32-33.