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柴油发电机尾气烟尘净化器
作者:管理员    发布于:2016-11-11 10:46:25    文字:【】【】【

  柴油发电机尾气烟尘净化器何伟,崔力拓(河北农业大学水产学院,秦皇岛河牝066003)使用过程中应注意的柴油机背压、确定转化温度、增加加热装置等问题。后谈了目前柴油发电机尾气烟尘净化器存在的缺陷和技术发展趋势。

  发电机房的环保工程是发电机组售后服务的项目之一,消声和发电机尾气消烟,是该工程项目的两个主要内容。一直以来,发电机尾气消烟都是采用水喷淋或石灰水循环喷淋工艺,该工艺虽然对发电机尾气治理有一定的效果,但都局限于吸收部分二氧化硫和小部分碳烟,对发电机尾气的烟色及其刺激性气味改善不明显,经过这种工艺处理的发电机尾气还必须用烟管引到高处排放,而且在发电机运行的时候,采用水喷淋治理工艺会消耗大量的自来水,所排放的水还会造成二次污染。另外,喷淋水池占用了发电机房的面积,这在寸金尺土的市区是一笔不小的资金。而烟尘净化器的体积只有柴油发电机消声器大小,安装位置与消声器相同,采用烟尘净化器不会占用发电机房的面积。以下将其工作原理、结构和工艺以及安装再生等问题向各位读者介绍。

  2工作原理三效催化剂闭环控制系统是常用的排气净化系统。在这个系统中,柴油发电机排出的三种主要污染物CO、HC、NOx能同时被高效率的净化。烟尘净化器主要由载体、涂层、活性物、衬垫和壳体等组成。其核心部件是沉积由贵金属铂(Pt)、铑(Rh)和钯(Pd))三种化合物作为活性材料的蜂窝状陶瓷载体,柴油经过燃烧后排出的废气中含有大量的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx),这些物质的存在,会使我们看到发电机尾气的烟色和嗅到发电机尾气刺激性的气味,CO是燃料不完全燃烧的产物。通过呼吸进入人体后,同血液中的血红蛋白结合,使血红蛋白失去携带氧的功能,使人缺氧而损害中枢神经系统。NOx是N2在高温下燃烧的产物。进入血液可使人缺氧,进入肺脏,可引起肺水肿。NOx还是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质。HC是缸壁淬冷、燃油蒸发及不完全燃烧的产物。HC和NOx在阳光强烈的紫外线照射下,可发生一系列光化学反应,进一步形成臭氧(3),产生光化学烟雾,使人呼吸困难甚至死亡,并使植物枯黄叶落,使橡胶制品和建筑物迅速老化。当这些物质经过沉积由贵金属铂、钯、铑化合物作为活性物的蜂窝状陶瓷载体时,在它们的作用下,以及在220°C以上高温与烟气中的氧继续反应,后生成C2和H2排入大气中,同时(NOx)也生成了H2和H2排入大气中,C0和HC转化率可以达到95以上,NOx的转化率也在40以上。铑促进NOx还原成N2铂和钯用来转化C0和HCPt、Rh和Pd三种贵金属催化剂可同时净化一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物,故称为三效催化剂。

  由于钯比铂、铑资源丰富、便宜。而且耐热性能好,因此出现了全钯催化剂,这里也可采用。

  3烟尘净化器结构和封装技术、加工工艺3.1金属壳体采用热膨胀系数小的铁素体不锈钢经过冲压制成。

  3.2蜂窝陶瓷载体是由堇青石陶瓷压制而成,状似蜂窝,由许多薄壁平行小通道构成的整体它具有低背压、表面积大、密度小、热膨胀系数小和耐高温等优点。在蜂窝陶瓷载体表面上涂氧化铝(7―Al23)使表面积扩大了7000倍,以便使催化剂牢固地粘附在陶瓷载体表面上。为了后续工作的稳定性,氧化铝应在1―2的CH4―AIR气氛中老化5~10天。

  3.3衬垫用于固定陶瓷载体的衬垫有两种。种是氧化铝、氧化硅纤维的混合物,这种材料在受热后膨胀,提高陶瓷载体的抗热冲击能力。但是这种衬垫抗热腐蚀性不强,需要附加抗热腐蚀保护层,使用温度在850C以下。第二种是铝纤维垫,受热后不膨胀,用它的封装初始压力来固定陶瓷载体抗热腐蚀性好,使用温度在1600C以下。

  3.4封装技术、加工工艺或圆柱形。将金属壳体、陶瓷载体和热膨胀垫组装在一起进行焊接。封装的主要功能是将催化剂载体固定住。有两种形式:一种是半壳体净化器。金属壳体由两个椭圆半壳体、催化剂载体和一个衬垫焊接而成;另一种是卷筒式净化器。金属壳体是由一个金属板、催化剂载体和衬垫卷制焊接而成。制造上、下壳体的主要工艺流程为:剪料拉延※二次拉延※翻边、成形修边。

  4烟尘净化器的安装位置和再生由于温度对烟尘净化器的工作影响很大,温度越高,其工作效果越好,因此烟尘净化器的安装位置要求尽量靠近柴油机。由于烟尘净化器内部有陶瓷和水泥,为了防止水泥粉尘进入柴油机气缸,烟尘净化器应该水平安装。另外,为了保证进入烟尘净化器的气体温度,途中尽量减少热量损失,在柴油机烟尘净化器之间的排管要求包保温材料。

  由于国产柴油含硫量较大,如果采用稀土或贱金属作为催化剂,运行了一段时间后,C0和HC的转化效果会降低,原因是硫会吸附在催化剂表面,阻挡了催化剂的工作,这就是常说的中毒现象。而采用贵金属作催化剂后,中毒现象变得很微弱,贵金属(铂、钯、铑)具有良好的抗中毒的特性。另外,烟尘净化器运行了一段时间后,会有柴油机的黑碳粒积聚,严重时会增加柴油机的背压,烟尘净化器的加热装置这时就起一个再生作用。可以旁通分流一部分柴油机尾气,减少进入陶瓷载体的尾气量,将进入陶瓷载体的尾气升温到550C以上,后把吸附在陶瓷载体上的碳黑粒子烧掉。考虑到贵金属化合物的性质,为了防止催化剂的老化,每次再生的时间不超过10分钟,柴油发电机组每运行300小时左右再生一次。5其他5.1转化温度的确定使用没有催化剂的陶瓷载体,发电机排烟温度要达到565C以上,烟色和刺激性气味才会消失,C0的除去率只有56. 3.而采用了沉积由贵金属铂、钯、铑化合物作为催化剂的蜂窝状陶瓷载体后,发电机排烟温度只要达到220C烟色和刺激性气味就会消失,C0的除去率可达到95以上。因此,我们确定了采用沉积由贵金属铂、钯、铑化合物作为催化剂的蜂窝状陶瓷载体的工作温度不能低于220C同时根据贵金属化合物―低阻。力烟尘净化器设计可成椭碰的性质1(其高温度不能超过750fep中国环境管理干部学院学报背压问题根据试验情况,采用蜂窝状陶瓷载体后,柴油机的背压会有所增加,但是在过气截面积足够大的情况下,所产生的背压不会超过柴油发电机组的允许背压,如康明斯柴油发电机高允许背压力为10KPa威尔柴油发电机组允许高背压为KPa根据试验,采用蜂窝状陶瓷载体后,柴油发电机组满载情况下的背压也只有5.8KPa.而且,在进行设计时增加截面积还可以将背压降得更低。

  5.烟尘净化器的加热装置在发电机组空载或轻载运行中,排烟温度只有150°C左右,由于发电机刚启动时柴油机气缸温度较低,这时发电机的排烟情况是差的。因此,应在催化剂陶瓷载体前增加加热装置,将柴油机尾气升温80°C到120°C,这样经过催化剂陶瓷载体时的气温可以保持在220°C以上,加热器总功率约占发电机输出功率的15到20.另外,柴油机排烟管安装温度监测装置,用于控制加热装置投入工作,当柴油发电机组的负荷超过30后,其排烟温度一般可达到220C以上,这时候温控装置切断加热装置电源,让其脱离工作。

  6柴油发电机尾气烟尘净化器存在的问题和技术发展趋势陶瓷蜂窝载体存在以下问题:质脆、机械强度不够理想、热惯性大、导热性差、耐急热急冷性能差以及单位体积催化剂的几何表面及自由截面不够大等。可考虑开发金属蜂窝载体。

  所采用的三效催化剂仍有一些问题需要解决,如空燃比匹配对催化剂催化特性的影响:富氧条件下,贵金属催化剂易于氧化HC和CO而抑制NOx还原成N2;贫燃条件下,易于还原NOx,但由于没有足够的氧,HC和CO不能完全氧化,因此,对空燃比有一定的要求,只能在柴油发电机非常接近理论空燃比的狭小范围内工作时才具有较高的净化效率。因而要采取措施控制空燃比。

  如可考虑在柴油发电机上安装燃油喷射系统并采用以2传感器为中心的空燃比反馈系统以控制空燃比,但这一措施同时会增加油耗(高约5―10)另外三效催化净化对HC和CO的净化效果较好,但对NOx的净化有一定的局限性(转化率只有40多)还可能对环境造成二次污染,如产生N2O气体。

  采用电加热器以使催化器达到工作温度,但其消耗的电力又会进一步增加油耗,另外其使用寿命还有待进一步提高。微波技术用于净化处理日益受到人们的关注,新的研究有ZhenmingY等提出的用微波加热三效催化剂的方法,在各种运行条件(贫燃、富氧、低温进气)下,均可获得较高的净化效果。微波加热明显降低了起活温度,而高温下又与常规加热方式的结果一致。提高了催化剂的空燃比,拓宽了催化剂的空燃比窗口。这样不仅可以解决空燃比的问题,还可省去加热器和控制空燃比的装置。而对于三效催化净化对NOx有局限性的问题,可考虑将不同的净化过程有机的结合起来,研究开发新的集成净化处理过程(三效催化净化一低温等离子体、等离子一微波催化、贱金属一微波催化一等离子体等)采用廉价易得、活性高、寿命长、成本低的催化剂(如Cu/CuO、Ni/NiO、Cu/CuO高柴油机发电机尾气污染控制的综合水平。

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