柴油車尾氣凈化技術(shù)評述

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1、第38卷增刊3稀有金屬材料與工程Vol.38,Suppl.32009年12月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGDecember2009柴油車尾氣凈化技術(shù)評述張健，李廣忠，張文彥，康新婷，李亞寧(西北有色金屬研究院金屬多孔材料國家重點實驗室，陜西西安710016)摘要：最近，柴油車的排氣污染受到越來越多的關(guān)注。文章分別介紹柴油車尾氣凈化技術(shù)，即排氣后NOx處理技術(shù)和排氣后PM（微粒）處理技術(shù)，以及近來新近開發(fā)的能夠同時處理NOx和PM的技術(shù)及其最新研究進展，并對以上研究方向存在的主要問題和應(yīng)用前景進行了探討。關(guān)鍵詞：柴油車；機

2、外凈化；尾氣凈化；NOx處理技術(shù)；PM處理技術(shù)中圖法分類號：X51；X83；文獻標識碼：A文章編號：1002-185X(2009)S3-316-05汽車排氣污染是目前全世界關(guān)注的熱點問題。與解決。因此，必須采取機外凈化措施，也就是采用更[10]目前的汽油車相比，柴油車具有燃油消耗低（20%~為有效的柴油車排氣后處理措施，以滿足日益嚴厲30%）、動力性強等特點；尾氣排放與20世紀90年的柴油車排放法規(guī)和標準。發(fā)展機外控制技術(shù)已經(jīng)成代初相比減少了90%以上，2005年柴油轎車的顆粒為世界一些發(fā)達國家研究的熱點，因為排氣后處理技排放比1990年減少了91%，H

3、C和NOx減少了95%。術(shù)是直接對有害排放污染物進行治理，其效果更加明先進柴油技術(shù)的發(fā)展徹底改變了傳統(tǒng)柴油車油耗大、顯有效。噪音大、污染大和體型大的這“四大問題”。由于其柴油機機外凈化技術(shù)一般分為兩類，分別是排氣突出的優(yōu)越性，柴油車在世界上許多國家得到大量應(yīng)后NOx處理技術(shù)和排氣后PM處理技術(shù)。除此之外，用，歐洲出現(xiàn)了越來越明顯的轎車柴油化趨勢，2004近來人們還進行探索開發(fā)能夠同時處理NOx和PM的年歐盟新增乘用車(主要是轎車)中50%是柴油車。美技術(shù)。國柴油車比重盡管不高，但在過去的5年中銷量增長1排氣后NOx處理技術(shù)56%。據(jù)統(tǒng)計，1995~200

4、7年全球汽車產(chǎn)量從4900萬輛增至6400萬輛，其中汽油車增加22%，柴油車排氣后NOx處理技術(shù)主要包括：選擇性催化還原[1,2]增加58%。可以說汽車柴油機化將是未來汽車發(fā)NOx技術(shù)(SCR)、等離子輔助催化還原技術(shù)、氧化催化展的主要方向。轉(zhuǎn)化器稀NOx技術(shù)非選擇性催化還原NOx(NSCR系[11]雖然，應(yīng)用廣泛的柴油機油耗低，可靠性好，但統(tǒng))、NOx吸附催化劑技術(shù)等。其排放的PM卻給環(huán)境帶來不小的危害，甚至于影響SCR系統(tǒng)已經(jīng)在諸如電廠、船舶等大型柴油機上[3~9][12]人們的健康。而且，隨著人們對環(huán)境保護的日益重實用化，用于降低NOx的排放，轉(zhuǎn)化

5、效率高達90%。視，柴油車尾氣排放問題己經(jīng)引起人們的重視。因此，在國外，已有SCR運用實例，如戴姆勒一克萊斯勒公必須采取相應(yīng)的措施對柴油機排放的微粒加以控制。司為了使配備柴油機的商用車符合歐IV及歐V排放標然而，柴油車所用的燃料和燃燒原理及特性與汽油車準，采用了使用尿素的SCR法，已于2005年上半年不同，決定了控制其排放污染物有一定的難度。因此，在卡車及大巴中采用SCR法，并在2006年10月符合與汽油車相比，柴油車的CO和HC排放量要少得多，歐IV標準前，開始階段性地支持歐IV標準。該公司今NOx的排放量與汽油車在同一數(shù)量級，而PM的排放后還將繼續(xù)開

6、發(fā)SCR技術(shù)，以盡早達到歐V標準的[7]量則是汽油車的30~80倍。所以如果要對柴油車尾氣要求。但該技術(shù)的缺點在于尿素需要定時填充來維持排放加以控制的話，重點工作就要放在PM和NOx上。正常工作，且選擇催化轉(zhuǎn)化器的體積大、成本高，需目前，雖然柴油車制造廠采取了一系列機內(nèi)凈化要動態(tài)計量控制還原劑，在低負荷時，由于廢氣溫度技術(shù)措施，但是NOx和PM的排放問題無法得到徹底較低，催化效率下降。另外，需要高流量的氨氣才能收稿日期：2009-06-18作者簡介：張健，男，1955年生，教授級高工，西北有色金屬研究院粉末冶金研究所，陜西西安710016，電話：029-

7、86231095，E-mail:zhangjian@c-nin.com增刊3張健等：柴油車尾氣凈化技術(shù)評述·317·使NOx轉(zhuǎn)化效率最高。此外，目前等離子體技術(shù)研究的重點已用于NOx處理，在稀燃排氣中等離子放電主要是氧化反應(yīng)，單獨用等離子體對NOx還原沒有效果，但當將等離子體與催化劑結(jié)合，等離子體增強了催化劑的選擇性，對柴油機排氣中的NOx和碳顆粒都有很好的凈化效果。另一優(yōu)點是對燃料含硫量幾乎沒有要求，可以在相對低的溫度下運行。Delphi和Caterpillar等公司已經(jīng)利用等離子體和催化劑系統(tǒng)開發(fā)出NOx和碳顆粒后處理系統(tǒng)，可用于柴油小轎車、重型車上

8、。其它幾種排氣后NOx處理技術(shù)因硫的容忍性差或最大NOx轉(zhuǎn)換率太低等原因而需要進