94202

Способи нейтралізації шкідливих речовин відпрацьованих газів ДВЗ

Доклад

Экология и защита окружающей среды

Проте уникнути вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах неможливо. Тому шкідливі компоненти відпрацьованих газів у випускній системі двигуна нейтралізують спеціальними пристроями - нейтралізаторами. Для нейтралізації необхідно забезпечити перебіг як окисних реакцій - для окислення продуктів неповного згоряння палива...

Украинкский

2015-09-10

89.13 KB

1 чел.

Назвіть і коротко охарактеризуйте способи нейтралізації шкідливих речовин відпрацьованих газів ДВЗ.

 Зменшення шкідливих викидів автомобілів їх нейтралізацією та уловлюванням

Зменшення вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах оптимізацією процесу згоряння - найперспективніший захід, тому що продуктів неповного згоряння СО і СтНп легше позбутися на стадії їх утворення.

Проте уникнути вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах неможливо. Тому шкідливі компоненти відпрацьованих газів у випускній системі двигуна нейтралізують спеціальними пристроями - нейтралізаторами.

Для нейтралізації необхідно забезпечити перебіг як окисних реакцій -для окислення продуктів неповного згоряння палива СО і СтНп до продуктів повного згоряння СО і Н20, так і відновних реакцій -для розкладання оксидів азоту NОх у вихідні речовини 02 і N2.

Для очищення відпрацьованих газів дизеля від сажі застосовують спеціальні пристрої-уловлювачі.

Каталітична нейтралізація відпрацьованих газів

Для прискорення перебігу окисних і відновних реакцій в нейтралізаторах застосовують різні каталізатори (прискорювачі реакцій). Залежно від здатності активізувати ті або інші реакції каталізатори поділяють на: окисні, які прискорюють перебіг реакції окислення оксиду вуглецю і вуглеводнів; відновні - для відновлення оксидів азоту; двофункціональні, які одночасно активізують окисні та відновні реакції.

Широкого поширення у практиці очищення автомобільних відпрацьованих газів (ВГ) набули каталізатори на основі благородних металів - паладію (Р/) і платини (Рг). Вони мають хорошу селективність, низькі температури початку ефективної роботи, досить довговічні. Платина - універсальний каталізатор. Але каталізаторами, в реакціях відновлення АЮх, можуть виступати також родій (Ро) і рутеній (Ри). Широкого поширення ці нейтралізатори не набувають через їх високу вартість. В окисних і відновних реакціях мож на застосовувати відносно дешеві каталізатори на основі міді, марганцю, нікелю, хрому і т. д. (СиО, МпОг ЛЮ, Сг202, Рв2Ог ІпО). Але ці каталізатори недовговічні, і їх ефективність значно менша за платино-паладієві. Тому, незважаючи на високу вартість, частіше застосовують каталізатори на основні благородних металів.

Будова каталізаторів така: активний каталітичний прошарок нанесено на інертне тіло-носій. Найпоширенішими є гранульовані і блочні (монолітні) носії.

Гранульовані носії виготовляють з оксиду алюмінію чи алюмосилікатів. Гранули діаметром 2-5 мм мають розвинену, крупно-порувату поверхню - 50-100 м2/г.

У двигунах із звичайною системою живлення один і той самий каталітичний нейтралізатор може виконувати роль прискорювача окисних чи відновних реакцій. Через те, що в одному нейтралізаторі важко досягти ефективного очищення відпрацьованих газів від найпоширеніших трьох шкідливих речовин (СО, СтНп і ЛЮХ), як правило, застосовують подвійну систему очищення. В першу чергу, це стосується бензинових двигунів, які живляться збагаченими сумішами. В системі подвійного очищення є два нейтралізатори, розташовані в одному блоці.

В першому нейтралізаторі відбувається відновлення NОх до N2 в результаті реакцій

У другому нейтралізаторі для створення окисного середовища, тобто для окислення СО і СтНп додатковим патрубком підводять повітря. На окисному каталізаторі нейтралізуються продукти неповного згоряння:

У каталітичних нейтралізаторах окислення оксиду вуглецю в С02 відбувається при температурі 250-300 °С, вуглеводнів, бенз(а)пірена, альдегідів - при температурі 400-450 °С. При температурі понад 580 °С вигорає сажа.

На рис. 6.1 показана конструктивна схема гранульованого каталітичного нейтралізатора.

Відпрацьовані гази патрубком 2 надходять у верхню частину нейтралізатора 3, де при нестачі кисню відбуваються реакції відновлювання NOх до N2.

Далі відпрацьовані гази надходять у нижню частину нейтралізатора 5, де відбуваються реакції окислення СО і СтНп з подавання патрубком 1 додаткового повітря.

Хороших результатів досягають застосуванням подвійних нейтралізаторів у разі регулювання двигунів на стехіометричні чи дещо збагачені суміші.

Випробування автомобіля, оснащеного каталітичного нейтралізатора за їздовим циклом довели зменшення концентрації СО і С Н на 40 %, NO - на 75 %.

Широке застосування каталітичних нейтралізаторів у нашій країні гальмується їх високою вартістю, недовговічністю, а також використанням етилованих бензинів. Окрім того, застосування каталітичних нейтралізаторів дещо зменшує потужність і погіршує паливну економічність двигуна.

Подавання додаткового повітря у випускний трубопровід

Для бензинових двигунів навіть у разі живлення збідненими сумішами (а= 1,05-1,1) характерна низька концентрація вільного кисню у відпрацьованих газах, а у разі збагачених сумішей (з коефіцієнтом надміру повітря а< 1) вільн.ий кисень майже відсутній. Саме коли а < 1, утворюються продукти неповного згоряння палива СО і СН.

Для їх нейтралізації необхідно у впускну трубу подати додаткову кількість повітря з таким розрахунком, щоб сумарний коефіцієнт надміру повітря (з урахуванням повітря, яке подають у циліндри двигуна) був не меншим за а = 1,05.

В результаті, за високої температури (700 °С) відбувається реакція окиснення. Такі системи практично не впливають на вміст оксидів азоту у відпрацьованих газах.

Найпоширенішим типом пристроїв, які забезпечують подавання повітря, є нагнітач ротаційного типу з приведенням від колінчастого вала. В автомобілі ГАЗ-24 з карбюратором, який виконано з граничним відхиленням у сторону збагачення суміші, подача нагнітача, що дорівнює 60 м3, забезпечує умови для очищення ВГ від оксидів вуглецю на 90-95 %, від вуглеводнів - на 70-85 %.

Простішим пристроєм, який з достатньою для практичних цілей точністю дозує подавання додаткового повітря на усіх режимах роботи двигуна, є ежектор (рис. 6.6).

Ежектор складається із сопла 1, змішувальної камери 2, дифузора 3. Недолік ежектора - підвищений газодинамічний опір при максимальних витратах ВГ і викиданні ВГ патрубком впуску додаткового повітря в режимах холостого ходу, який можна усунути вста-новлюванням у цьому патрубку ма-лоінерційного зворотного клапана типу пульсара.

Рис. 6.6. Схема ежектора

Термічна нейтралізація

При термічній нейтралізації продуктів неповного згоряння палива СО і СтНп, які містяться у ВГ двигунів, відбувається їх окислення до кінцевих продуктів С02 і Н20 у випускній системі. Цей про цес інтенсифікує створення в системі випуску умов, сприятливих для окислення, тобто підвищення температури і збільшення часу реакції та подавання в зону окислення додаткового повітря.

Термічний нейтралізатор - це теплоізольований об'єм зі спеціальною організацією перетікання ВГ, який вставляють у випускну систему двигуна, що здійснює термічне доокислення токсичних компонентів завдяки теплоті ВГ (рис. 6.7). Термічна нейтралізація не залежить від виду палива, яке спалюють, наявності присадок і дозволяє застосовувати у двигунах етилований бензин. Підвищити температуру ВГ у нейтралізаторі можна, зменшуючи теплові втрати застосуванням екранів, теплоізоляцією корпусу нейтралізатора, використанням теплоти реакції окислення. Для двигунів, які живляться збагаченими сумішами, додаткове повітря перед подаванням у реакційну камеру нейтралізатора рекомендують підігрівати від гарячих стінок системи випуску ВГ.

Концентрація оксидів азоту у ВГ у разі застосування термічних нейтралізаторів може дещо зростати в окремих режимах роботи двигуна чи залишатися незмінною

Трубами (які на схемі не показані) у випускні патрубки головки циліндрів подають додаткове повітря.

У внутрішню камеру реактора патрубками 5 надходить суміш теріалу, і складається вона із двох частин - 2 і 4. В середині камери є перегородка 6, яка сприяє кращому перемішуванню повітря з відпрацьованими газами. Камера ізольована прошарком азбесту і вставлена в металічний корпус 1 і 3. Відпрацьовані гази після камери термічного реактора спрямовують у глушник крізь вікно 7.

В дизелях окислення продуктів неповного згоряння, як правило, здійснюється під час перепускання відпрацьованих газів крізь допалювачі, в яких підтримують постійне горіння.

Застосування полум'яних допалювачів, як і усієї термічної нейтралізації, є причиною деякого зменшення потужності та підвищення питомої витрати палива двигунами через зростання протитиску в системі випуску, а також призводить до порушення їх акустичної настройки.

Рідинні нейтралізатори відпрацьованих газів

Рідинні нейтралізатори - найпростіші пристрої, в яких здійснюється фізико-хімічна обробка відпрацьованих газів під час перепускання їх крізь шар води чи хімічного розчину.

Принцип роботи рідинних нейтралізаторів ґрунтується на розчиненні чи хімічному зв'язуванні шкідливих речовин, уловлюванні дрібнодисперсних частинок і фільтрації відпрацьованих газів.

Компоненти ВГ, які розчиняються у воді, - альдегіди, оксиди сірки, вищі оксиди азоту - нейтралізуються, сажа й інші дисперсні частинки уловлюються рідиною, послаблюється інтенсивність запаху ВГ, оксид вуглецю й оксид азоту не знезаражуються.

В рідинних нейтралізаторах ВГ охолоджуються до температури 40-80 °С, що важливо, якщо роботи проводяться у вибухонебезпечних середовищах. Окрім того, за таких температур бенз(а)пірен переходить у твердий стан і вловлюється.

Щоб підвищити ефективність нейтралізації, застосовують розчини хімічних реактивів. Найефективніші водяні розчини сульфату натрію Na2S03, соди Na2С03 з додаванням гідрохінону C5H802 з метою запобігання передчасному окисленню основних хімреагентів. Складні розчини застосовувати непрактично через швидкоплинність процесу очищення, великої витрати розчину під час роботи в режимах максимальних навантажень. У багатьох випадках застосовують технічну воду, забезпечуючи її часту заміну в нейтралізаторі.

Відпрацьовані гази з випускної труби 1 надходять у колектор 8 і крізь отвори в ньому виходять у ємність з нейтралізуючою рідиною, в якій відбувається очищення газу від токсичних компонентів. Після того як гази проходять фільтруючий прошарок 6 і сепаратор 5, де затримується волога, яку гази захопили при проходженні нейтралізуючого розчину, вони надходять у атмосферу Розчин у робочий бак 7 добавляють з додаткового баку 3.

Недоліком рідинних нейтралізаторів є те, що розчин може замерзати. Крім того, експлуатація рідинного нейтралізатора дорожча через більшу трудомісткість технічного обслуговування, яке потребує щозмінного видалення й утилізації спрацьованої рідини і шламу, промивання системи і заповнювання свіжою рідиною. Рідинні нейтралізатори мають велику масу і габаритні розміри, високу вартість хімічних реактивів.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

16594. Строение половых клеток. Изучение мейоза в пыльниках цветковых растений 697.5 KB
  Лабораторная работа № 5 Тема: Строение половых клеток. Изучение мейоза в пыльниках цветковых растений. Цель работы: выявить отличительные особенности строения половых клеток. Увидеть на препаратах процесс деления наследственного материала хромосом во время фор
16595. СОВРЕМЕННЫЕ МОЛОДЕЖНЫЕ ПРОГРАММЫ НА ТЕЛЕВИДЕНИИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ: ПОИСК ОПТИМАЛЬНОЙ МОДЕЛИ 1.79 MB
  Термином «молодежные программы» часто определяются передачи, предназначенные для молодежной аудитории. Но для того, чтобы понять реальные телеинтересы и телепотребности нынешних молодых телезрителей, попробуем разобраться в особенностях молодежной аудитории
16596. Определение ароморфозов и идиоадаптаций в эволюции растений и животных 101.5 KB
  Лабораторная работа № 8 Тема: Определение ароморфозов и идиоадаптаций в эволюции растений и животных Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений Оборудование: гербарные растения чучела хордовых рыб земноводных птиц пресмыкающихся млекопитающих...
16597. Многооконный интерфейс. Управление объектами с помощью клавиш 136 KB
  Лабораторная работа 1 Многооконный интерфейс. Управление объектами с помощью клавиш. Цель работы: Создать программу которая позволяет пользователю управлять объектом с помощью стрелок на клавиатуре а также позволяет менять цвет этого объекта посредством выбора цве
16598. Формирование навыков работы с таблицами базы данных в среде МS Ассеss 318 KB
  Лабораторная работа №1 Цель работы: Формирование навыков работы с таблицами базы данных в среде МS Ассеss. Лабораторная работа состоит из четырех частей: Подготовка к работе с базой данных. Создание структур и заполнение учебных таблиц базы данных. Работа с...
16599. Создание запросов на выборку данных 244.5 KB
  Лабораторная работа №2 Цель работы: Формирование навыков работы с запросами из базы данных в среде MS Access. Лабораторная работа состоит из трех частей: Создание запросов на выборку данных. Создание запросов на изменение данных. Создание запросов по индивиду...
16600. Формирование навыков создания форм в среде MS Access 133 KB
  Лабораторная работа №3 Цель работы: Формирование навыков создания форм в среде MS Access. Лабораторная работа состоит из трех частей: Создание простых форм на основе запроса для просмотра и ввода данных. Создание подчиненных форм для работы с данными из связанных ...
16601. Формирование навыков создания отчетов и кнопочных форм в среде MS Access 86 KB
  Лабораторная работа №4 Цель работы: Формирование навыков создания отчетов и кнопочных форм в среде MS Access. Лабораторная работа состоит из трех частей: Создание простых отчетов на основе запроса для просмотра данных. Создание кнопочных форм для вывода других фо...
16602. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА И-НЕ 111.27 KB
  ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ИНЕ по курсу: ЭЛЕТРОНИКА Цель работы Изучение схемотехники основных параметров и характеристик логического элемента ИНЕ являющегося базовым элементо...