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

69133. Підпрограми, їх різновиди та способи використання. Процедури та функції користувача. Стандартні процедури та функції 83.5 KB
  Одним із найпростіших і найважливіших застосувань циклічних структур є генерування рекурентних послідовностей. Ефективність розв’язання деяких математичних задач цілком залежить від вибору рекурентної послідовності та способу її обчислення. До таких задач належать, зокрема...
69134. Полевые транзисторы. Их основные параметры и характеристики 44.5 KB
  Различают три основных разновидности транзисторов: Полевой транзистор с управляемым pnпереходом: з затвор с сток и исток Входная характеристика: Выходная характеристика: МДП-транзисторы металл диэлектрик полупроводник транзисторы с встроенным каналом:...
69135. Транзисторы нового поколения: MOSFET, IGBT, SET 66 KB
  МДП-транзисторы металл диэлектрик полупроводник P=I2 R чем меньше сопротивление канала тем больше потери. Вольтамперные характеристики этих транзисторов близки к характеристикам полевых транзисторов: Входная характеристика...
69136. Тиристоры. Основные параметры и характеристики 41.5 KB
  Включает в себя положительную обратную связь Обратная связь технологический прием позволяющий передать часть полезного сигнала с выхода устройства на его вход. Различают: положительную обратную связь; отрицательную обратную связь; Положительная обратная связь передает часть...
69137. Датчики и средства индикации. Принцип работы. Основные параметры и характеристики 68 KB
  Основные параметры и характеристики Датчики строятся на базе полупроводниковых приборов и их свойств изменять токи или напряжения в зависимости от их параметров. ТКЕ = 23 мв 0С Такие датчики могут работать от 40 0С до 85 0С G проводимость Простейшие датчики: тока и напряжения.
69138. Аналоговая схемотехника 76 KB
  Аналоговая схемотехника Различают: линейный и нелинейный сигналы. Линейный сигнал синус: Данный сигнал несет информацию по двум параметрам: амплитуда w круговая частота где; От частоты зависит тембр звуки. К импульсным нелинейным сигналам относится...
69139. Усилители 43.5 KB
  Усилитель устройство электронная схема предназначенное для преобразования энергии источника питания в полезный сигнал отдаваемый в нагрузку. УНЧ усилитель низких частот состоит из каскада предварительного усиления и усилителя мощности.
69140. Усилитель постоянного тока 60.5 KB
  Для дифференциального каскада различают два сигнала: дифференциальный полезный который нужно усилить; синфазный сигнал сигнал ошибки. Kuд коэффициент усиления дифференциального сигнала Kuд 1 Kuсф коэффициент ослабления синфазного сигнала Kuд 1 ООС вводится для стабилизации работы.
69141. Операционные усилители. Основные параметры операционного усилителя 50.5 KB
  Используются для усиления постоянного и переменного сигнала как инвертор или повторитель сигнала а также как часть более сложного устройства источник тока источник напряжения и т. fгр граничная частота работы ОУ некритический параметр...