柴油車尾氣四元催化凈化器

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1、柴油車尾氣四元催化凈化器一、柴油車尾氣排放現(xiàn)狀柴油車和汽油車相比有其自身的優(yōu)勢,它的功率強勁,熱效率高,油耗少,溫室氣體排量小,使用壽命長,也正是因為這些優(yōu)點,使得柴油車在歐美等發(fā)達國家日益普及。我國汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃也大力支持柴油車的發(fā)展。柴油車尾氣的主要組分一般含有水蒸汽2.6%(體積分數(shù),下同)、O215%、CO27.1%、N275.21%,以及微量顆粒物(PM)、一氧化碳CO、碳氫化合物(HC)、氮氧化物NOx、SO2、硫酸鹽、醛等,其中危害最大、最難消除的污染物是PM和NOx。PM和NOx二者的形成與含量存在是相互制約關(guān)系,PM是在高溫缺氧區(qū)

2、產(chǎn)生的,NOx卻是在高溫富氧區(qū)生成的,努力減少其一,必然導(dǎo)致另一污染物增加,所以僅通過單一的機內(nèi)改良措施把NOx和PM排放同時降低,達到日益嚴格的排放標準是極其困難的。鑒于此,除了大力發(fā)展機內(nèi)處理技術(shù),生產(chǎn)出“綠色柴油發(fā)動機”之外,還要進一步發(fā)展柴油車尾氣排放后處理技術(shù)目前,柴油車尾氣排放后處理關(guān)鍵技術(shù)主要有以下4種:①氧化催化轉(zhuǎn)化器(OCC),主要用于氧化除去PM中的可溶有機成分(SOF)和烴類;②微粒捕集器(DPF)及其再生技術(shù),用于過濾去除碳煙等顆粒狀物質(zhì);③氮氧化物凈化技術(shù),主要有選擇催化還原(SCR)和氮氧化物儲存還原(NSR)2種方法

3、;④PM、HC、CO和NOx同時凈化的四效催化技術(shù)。前3種技術(shù)只能去除某(幾)種污染物,不能將4種污染物同時除去。如果把這些處理單元組裝到同一個系統(tǒng)中,則可很好地凈化柴油車尾氣。但是這樣的組裝系統(tǒng)體積龐大、成本高昂,令人難以接受。于是,人們著手于四效催化技術(shù)的研究,力求將污染物在一個催化系統(tǒng)中同時除去。二、柴油車四效催化技術(shù)柴油車四效催化技術(shù)是從汽油車的三效催化技術(shù)引申借鑒過來的。汽油車的三效催化技術(shù)已經(jīng)非常成熟,并且得到了廣泛應(yīng)用,但卻無法應(yīng)用在柴油車上,這主要存在以下原因:①在柴油車排氣這樣氧含量很高的氧化氛圍中進行NOX還原反應(yīng),對催化劑的

4、還原選擇性要求極高;②柴油車排氣溫度明顯低于汽油車排氣溫度;③柴油車排氣中含有大量顆粒物和5SOx,容易導(dǎo)致催化劑中毒。在柴油車排氣控制系統(tǒng)中,開發(fā)像汽油車三效催化劑那樣有效的柴油車用四效催化體系是一個難點,更是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。如同在汽油車三效催化轉(zhuǎn)化器中HC、CO和NOx互為還原劑和氧化劑那樣,讓PM、CO、HC和NOx也互為還原劑和氧化劑,將它們在同一催化劑床層上同時除去,實現(xiàn)柴油車尾氣的凈化,達到長期環(huán)保法規(guī)的要求,這將是柴油車研究努力的方向。四效催化技術(shù)的關(guān)鍵是催化轉(zhuǎn)化器的優(yōu)化組合以及四效催化劑的開發(fā)。三、四效催化凈化器洛陽萬山高新

5、技術(shù)應(yīng)用工程有限公司開發(fā)的新一代柴油車尾氣四效催化凈化器，由3段蜂窩陶瓷負載催化劑構(gòu)成:第1段是添加NOx觸媒吸附劑的Pt基選擇還原催化劑(NOx-SCR),能夠高效凈化NOx;第2段是將HC、CO和碳煙顆粒中的可溶有機成分SOF氧化的Pt基氧化觸媒催化劑。第3段是DPF碳化硅（SiC）觸媒柴油車尾氣碳煙顆粒物過濾器，其效果是將前段和后段催化劑中貴金屬Pt的含量調(diào)至平衡,抑制前段的HC由于氧氣氧化而造成的損失,從而確保了前段的NOx轉(zhuǎn)化率和后段HC、CO和碳煙顆粒中的可溶有機成分SOF氧化效果;改進第2段氧化觸媒催化劑涂層材料的組分,可以增強其氧

6、化觸媒的選擇性,抑制SO2氧化成SO3(減少SO生成)。將柴油車尾氣四元催化凈化器裝載于12L排氣量，300MW的重型柴油車上，使用2號柴油（含硫量大于350ug/g時）可使柴油車排放的CO和HC量減少95%以上，PM減少90%以上，NOX減少60%以上，試驗結(jié)果表明，這種具有優(yōu)良氧化還原催化性能的四元催化凈化器可使排氣中的NOx排放量小于0.4g/km,PM排放量小于0.08g/km。這一四元催化凈化器已在對應(yīng)長期標準的柴油車上使用,同時向歐洲推廣使用。四、柴油車尾氣四元催化凈化器基本規(guī)格5五、柴油車尾氣四元催化凈化器凈化系統(tǒng)金屬蜂窩DOC（白

7、金載體）+SiC蜂窩六、柴油車尾氣四元催化凈化器系統(tǒng)組成NOx·PM凈化裝置控制裝置供油泵線路LED燈(表示警告)5七、柴油車尾氣四元催化凈化器工藝系統(tǒng)八、柴油車尾氣四元催化凈化器燃料噴射系統(tǒng)5九、柴油車尾氣四元催化凈化器裝載圖片十、中國尾氣限制動向及其應(yīng)對技術(shù)小型柴油車發(fā)動機卡車5十一、技術(shù)與展望隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格,國內(nèi)近年來開展了很多柴油車尾氣凈化的研究工作,主要集中在NOx和PM的單獨凈化,或者PM、NOx同時凈化方面。經(jīng)過多年的努力,在NOx還原和PM燃燒催化劑、碳顆粒新型過濾材料、高性能稀土儲氧材料、耐高溫比表材料、貴金屬負載技術(shù)和

8、耐久性涂層技術(shù)等,滿足歐Ⅱ排放標準的三效催化劑和滿足歐Ⅲ排放標準的密偶催化劑和三效催化劑等方面都取得了很大的成績。通過大量的研究已經(jīng)證明