柴油机尾气排放氮氧化物还原恒温控制原理和方法

_7花月夜7_ 2023-03-17 21:36

• 

  0飘雨的云0

  2023-03-17 21:44

  柴油是在533K～625K的温度范围内从石油中提炼出来的碳氢化合物。其中各成分质量分数分别是碳87%,氢12.6%,氧0.4%。碳氢化合物燃料完全燃烧时,将只产生CO2和H2O,没有其它成分。和汽油机相比,柴油机的CO和HC排放均比较小,这是因为柴油机总体来说在稀混合气下运转,平均过量空气系数一般在1.5～3之间,CO生成后可以得到进一步的氧化;作为汽油机HC排放的主要来源——狭缝效应在柴油机中大为弱化,原因是柴油机中进入狭缝的是空气而不是可燃混合气,因此HC排放得到大幅度降低。NOx的排放与汽油机在同一个数量级,微粒排放则要大几十倍甚至更多,所以NOx和微粒是柴油机最主要的排放物。

  近年来随着科技水平的发展和对柴油机研究的深入,通过机内机外净化措施已经大大改善了柴油机的排放水平。为防止高压喷射带来的氮氧化物排放增加,必须延迟喷油,这样又导致热效率下降。要想从根本上解决排放问题,需要对NOx和微粒这两种主要排放物的生成机理有深刻的认识。

  一、 NOx的生成机理

  氮氧化物包括NO、NO2、N2O3、N2O、N2O5、N2O4、NO3等,在化石燃料的燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和N2O,其中以NO为主。以煤的燃烧为例,NO占90%以上,N2O占5～10%。燃烧过程中NOx来源于燃料中的氮化合物和空气中的氮气的氧化过程,过去已经有大量的研究人员从事NOx的生成机理方面的研究。按其生成的基础理论,NOx可分为热力型NOx和燃料型NOx两大类,其中热力型NOx又分为捷里德维奇(Zeldovich)NOx和快速型NOx。燃料中含氮量的不同以及氮元素在燃料中的存在形态的不同和燃烧方式的不同,使这两种氮氧化物的比例有很大区别。

  1.热力型NOx。热力型NOx源于燃烧过程中空气中的氮气被氧化成NO,它主要产生于温度高于1800 K的高温区,其反应机理可以捷里德维奇(Zeldovich)模型描述,而且从扩大的模型的常用反应常数看,生成速度比较缓慢:

  N2 02 →NO NN 02 →NO 0N 0H →N0 H

  热力型NOx的主要影响因素是温度和氧浓度。随温度和氧浓度的增加,热力型NOx的浓度增加。因此,降低热力型NOx的基本原理就是降低氧的浓度、降低火焰温度以及缩短高温区的停留时间等。在工程实践中,采用烟气再循环、浓淡燃烧、水蒸气喷射以及新发展起来的高温空气燃烧技术等都是利用上述原理来控制热力型NOx的生成措施。

  2.快速型NOx。快速型NOx是碳氢类燃料在过量空气系数
  0 讨论(0)
  发布评论:

  提交评论

  ---

  •  加载中...