重型柴油机双SCR系统转化效率影响因素研究

为了研究国六重型柴油机选择性催化还原(slective catalytic reduction, SCR)系统NO_x转化效率的影响因素,文章运用AVL BOOST仿真软件对催化器内的化学反应过程进行了数值仿真和试验验证。结果表明:SCR催化器最佳反应温度范围在180～550℃,催化器转化效率达到95%以上;通过前置氧化型催化转化器(diesel oxidation catalyst, DOC)可以在排气中增加NO_2的质量分数,可以提高催化器转化效率且使NO_x转化效率保持在较高水平,也可以除去尾气中大部分的CO和HC,达到排放标准;安装混合器后各个工况下NO_x转化效率均有10%左右的提高,尤其在低温180℃时SCR催化器的转化效率有13%左右的提高。     

DOC对柴油机排放特性影响的研究

在柴油发动机台架上,通过HT350动态测功机、AM4000等仪器测量了柴油机氧化催化转换器(DOC)前后2个固定转速5个工况点的排放特性,分析了DOC对HC,CO,NOx,PM等影响,并用DRI碳分析仪分析了PM的碳质组分.结果表明,DOC能大幅降低HC,CO的排放,DOC前后NOx总量变化不大;DOC对颗粒物数量浓度降幅为25%～40%,其中核膜态降幅为16%～36%;随负荷增加DOC对颗粒物总数量浓度、核模态数量浓度降幅逐渐减小,积聚模态降幅逐渐增加;DOC通过降低HC促进SOF氧化从而达到催化氧化有机碳OC,OC对占PM总降幅贡献率在67%以上,EC最高仅为9%.     

基于国Ⅵ标准柴油机SCR系统性能试验研究分析

文章为了研究选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)系统性能,搭建柴油机后处理试验台架,在柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)+柴油颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)+SCR+氨氧化催化器(ammonia slip catalyst, ASC)后处理技术路线下进行试验。通过对后处理系统排气背压、温度损失和NO_x传感器偏差测试确定搭建的后处理系统的可行性;研究在不同废气流量、不同温度下NH₃存储量与NO_x转化效率之间的关系以及不同混合器对NO_x转化效率的影响。结果表明：NO_x的转化效率随着NH₃存储量增大而逐渐变大,但该关系又受温度和废气流量的影响;当SCR上游温度在400℃以下时,NO_x转化效率随着温度的上升逐渐增加,在400℃以上时,转化效率逐渐减小;NO_x的转化效率随着废气流量增大...     

黄标车辆升级改造绿标车技术方案研究

对20辆车按组别进行后处理改造,测试改造前后颗粒污染物和气态污染物的改善情况。通过在后处理设备前后安装测试设备Nanomet 3和Testo 350测量数据,前后对比,分析得出颗粒污染物的过滤效率和气态污染物前后排放浓度比。结果表明,无论实验是在底盘测功机上进行还是进行车载实际道路试验,四组测试车辆的PN平均过滤效率都达到了95%以上。进行车载试验PN过滤效率最低95. 5%,最高达到99. 1%;在底盘测功机上进行试验PN平均过滤效率最低95. 2%,最高达到98. 3%。柴油机同时加装DPF和DOC的两组车辆,改造后与改造前CO排放浓度相比分别降低了86. 7%和85. 9%;而柴油机仅加装DPF的两组车辆,改造后与改造前CO排放浓度相比CO增加了3%和5%;对于NOX,改造前后浓度之比趋近1,基本没有变化,只是其中的部分形式发生了转化,NO2降至了改造前的43. 7%。     

柴油/甲醇双燃料发动机耦合后处理系统的排放性能研究

为了实现压燃式发动机污染物的超低排放,在一台高压共轨柴油机上进行柴油/甲醇双燃料燃烧模式耦合后处理系统的排放特性研究。通过调节不同负荷下进气预混甲醇比例,分析了氧化催化转化器(DOC)、催化型颗粒物捕集器(CDPF)和选择性催化还原催化器(SCR)对柴油/甲醇双燃料发动机污染物排放的影响规律。结果表明：双燃料模式的排气温度降低,有效热效率在中低负荷时降低,在高负荷时增加;随着甲醇比例的增加,排气中CO、HC、NO₂和HCHO的体积分数增加,n(NO₂)/n(NO_x)显著提高,NO_x和碳烟的排放量明显降低。后处理系统工作特性受发动机负荷影响较大：在中低负荷时排气温度低,后处理系统对CO、HC和HCHO转换效率较低;在高负荷时排气温度高,系统催化活性增强,各种排放物转换效率也大幅提高。双燃料模式下,DOC后端氧化升温明显,n(NO₂)/n(NO_x)经DOC后显著降低,而纯柴油模式下则呈相反趋势。在不同负荷下：CDPF对碳烟的平均捕集效率超过90%;SCR催化反...     

黄磷炉渣热态成型资源化过程的二次污染预测

为研究黄磷炉渣热态成型资源化利用过程中所产生的二次污染,分析黄磷水淬渣的化学组成,采用黄磷炉渣分别制备多孔陶瓷和微晶玻璃,并利用热力学软件Fcat Sage6.1计算体系中含有的有害组分S,As,F和P达到热力学平衡时的状态。研究结果表明:制备多孔陶瓷时,原料中各有害气态污染物的释放量随温度的升高而逐渐增加,当温度分别达到900℃和300℃后,含S和As气态污染物的浓度增加已不再明显;在制备微晶玻璃的过程中,各有害气态污染物释放的初始温度与制备多孔陶瓷时的温度不同,但气态污染物的释放规律却一致。当多孔陶瓷和微晶玻璃的制备温度分别达到1 200℃和1 400℃时,体系中的S全部进入气相,并以SO2或SO2与SO3混合物的形态存在,85%以上的As进入气相并以气态As F3的形态存在,仅有不到4%的F进入气相形成气态Si F4,所有P形成熔融态的Ca3(PO4)2。     

采用氧化催化方法降低DMCC发动机HC和CO排放

研究比较了原机纯柴油燃烧、柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)以及组合燃烧分别加装两种不同的氧化催化转化器等4种燃烧模式下HC和CO的排放规律.DMCC燃烧模式下,随着甲醇替代率的增加,HC和CO排放增加幅度较大.加装氧化催化转化器后,组合燃烧模式下高负荷时HC和CO排放明显减少,甚至低于原机纯柴油燃烧模式,但低负荷时排放降低得不明显.由于两种氧化催化器具有不同的起燃特性,故具有较低起燃温度的氧化催化器可更明显地降低DMCC发动机HC和CO的排放.     

来流参数对DOC性能的影响试验

基于柴油机台架,通过改变来流温度或者空速,探索来流参数对DOC性能的影响规律.试验结果表明:升高来流温度,压降呈线性增长,且空速越高,增长率越大;发动机正常运行时,DOC温升特性不明显,出口温度变化受到空速和来流温度的影响;排气管喷油时,DOC燃油起燃特性受来流温度的影响,要达到相同DOC出口温度,来流温度越高,THC泄漏量越少; DOC能够显著降低CO和THC的排放,且转化效率都随着来流温度升高而先增加再趋于平缓; DOC将NO氧化为NO_2能力较强,NOx中NO_2的体积分数随着来流温度升高先增加后减小,的最大值在DOC中出现在350℃附近.     

小型柴油机排气净化消声器的研制

为小型柴油机设计了一种排气净化消声器,采用泡沫陶瓷作为过滤材料,将催化转化技术及活性碳纤维(ACF)应用其中.通过实验和改进后的排气净化消声器与试验样机原消声器相比,在标定工况时,排气净化消声器降低噪声4dB(A)以上,有害废气排放物NO的含量降低48.1%,HC、CO和烟度均有一定的降低,取得较好的效果.为小型柴油机的性能提高提供了一条有效的途径.     

非贵金属蜂窝状燃烧催化剂的研究——Ⅰ.铜-稀土氧化物催化剂及其在治理有机废气中的应用

研究了含铜-稀土氧化物的非贵金属蜂窝状催化剂,目的是用于含烃类工业废气的净化。在实验室以稀薄甲苯空气混合物、CO-C_3H_6空气混合物作为模拟气。研究了温度、空速、浓度对净化效率的影响。结果表明铜-稀土氧化物催化剂在320℃时,甲苯的净化率可达90%以上。CO、C_3H_6的净化效率分别在200℃、250℃时接近100%。在工厂装置中,实际使用温度为260～300℃,空速为2×10~4～4×10~4小时~(-1),废气中苯、甲苯、二甲苯的净化率达90%到接近100%。经使用两年,效果仍然良好。用催化燃烧还可从废气中回收能源,在YCR型矽钢片涂漆机上使用,节电可达50%。     

SCR/DOC+DPF+SCR后处理系统对重型柴油机性能及排放的影响

文章基于氧化型催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)耦合颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)和选择性催化还原器(selective catalytic reduction,SCR)后处理技术,对比了原机、搭载SCR、搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下重型柴油发动机的性能、排气污染物排放状况以及SCR入口处NO在氮氧化物(NOx)中的体积比。试验结果表明,搭载DOC+DPF+SCR系统比搭载SCR系统的发动机扭矩降低了10N·m,油耗基本保持不变;对比搭载DOC+SCR、搭载SCR以及搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下SCR入口处NO在NOx中的比例发现,SCR状态下基本全为NO,其余2种状态下NOx中NO的体积比随温度升高而逐渐降低,排温在450℃时该比例下降到0.86;搭载DOC+DPF+SCR的ESC试验中CO转化效率为93%,HC转化效率为70%,NOx转化效率为90%,PM转化效率为51%,相比于搭载SCR的ESC试验,NOx的转化效率降低了3%。     

气态污染物催化净化起燃特性的模型建立与分析

为了研究催化剂催化燃烧处理气态污染物在实际使用中的工作性能,本文建立了用于模拟废气(CO、C3H6)催化剂的转化率、温度特性的数学模型,并考察了不同空速的情况下催化剂催化效率的变化规律。     

甘氨酸燃烧法制备Co/CeO_2催化剂用于CO选择性氧化脱除

采用甘氨酸燃烧法制备了不同负载量的Co/CeO_2催化剂,考察了钴负载量和反应温度对其在富氢气氛中选择性催化氧化CO的反应性能,并与浸渍法制备的Co/CeO_2催化剂进行了对比;同时采用XRD、SEM和H_2-TPR等手段对催化剂进行了表征.结果表明,在富氢气氛下,甘氨酸燃烧法制备的Co/CeO_2催化剂,对CO的选择性催化氧化反应,具有较好的低温反应活性和较高的选择性.当钴金属氧化物负载量为30%时,在150~200℃,催化剂对CO的催化氧化率达到99%以上;并且在反应温度为150℃时,催化剂对CO催化氧化的选择性达到100%.另外,通过用XRD、Raman和TPR对催化剂进行分析表征,在甘氨酸燃烧法制备的催化剂中Co_3O_4具有较好的分散度,Co和Ce之间的相互协同作用提高了催化剂的催化氧化活性和选择性.     

正丁醇预混合气对直喷柴油燃烧的影响

在一台由轻型柴油机改装的正丁醇/柴油双燃料发动机上,研究了上止点附近喷射柴油条件下不同质量浓度的正丁醇预混合气对正丁醇/柴油复合燃烧及排放的影响规律.结果表明:缸内温度达到1 150～1 200 K时,正丁醇预混合气发生自燃,且自燃始点随着负荷和正丁醇喷射量的变化保持恒定;随着正丁醇喷射量的增加,燃烧持续期大幅度缩短,且放热率较高;在平均有效压力p_B≤0.50 MPa时,NO_x和soot排放均小幅度降低,HC和CO排放随正丁醇预混合气的质量浓度的增大呈线性增加;在p_B0.78 MPa时, HC,CO和NO_x排放几乎维持在纯柴油燃烧模式排放的水平,但soot排放大幅度降低.     

单缸涡流室柴油机净化消声器的设计与研究

非道路柴油机排放标准的不断提高,仅靠机内净化单缸柴油机很难达到排放标准的要求。为了降低单缸涡流室柴油机的排放和噪声,设计优化具有净化和消声作用的净化消声器,以R180涡流室柴油机消声器为研究对象,通过Fluent 14.0软件模拟计算和试验的方法优化催化剂载体内部流场,并对其空气动力学性能、消声性能和催化性能展开研究。试验结果表明:安装净化消声器的整机CO、HC、PM比排放(八工况循环)分别为0.38、0.20、0.48 g/(kW·h),相比于原机分别降低了82.8%、54.0%、14.4%。通过催化剂载体内部流场优化,CO、HC、PM比优化前分别降低了22.7%、26.0%、6.3%;柴油机整机声功率级较原机降低了0.5 d B(A)。均匀的内部流场提高了催化剂的转化效率,延长催化剂的使用寿命。劣化试验后柴油机排放满足非道路柴油机国Ⅲ标准要求,研究成果有助于单缸柴油机降低整机排放和噪声。     

Cu/Ce-Zr-Mn-O催化剂的制备与催化性能研究

将Ce、Zr和Mn的硝酸盐溶液与双沉淀剂(NH4HCO3和NH3·H2O)并流共沉淀,制得Ce-Zr-Mn-O载体,然后用等体积浸渍法分别负载上Cu和Mn,制得Cu/Ce-Zr-Mn-O催化剂,然后考察该催化剂对CO和NO的催化转化性能,并借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法研究催化剂活性与结构的关系.结果表明:Cu0.07/Ce0.2Zr0.8Mn0.05O2具有良好的催化性能,CO和NO的起燃温度T50(转化率达到50%时的温度)都较低,分别为88℃和223℃;当温度达到350℃时,CO和NO均能完全转化.     

Au-Fe/NaY催化膜的制备及其在CO选择性氧化中的应用

以NaY分子筛膜为基体,采用离子交换法制备Au-Fe/NaY催化膜,研究Fe3+前驱体浓度对催化膜上Au负载量及其对CO选择性氧化催化性能的影响,同时考察反应温度、进料O2浓度对催化膜CO选择性氧化反应的影响。结果表明:随着Fe3+前驱体浓度的增加,Au的负载量增加,当Fe3+前驱体溶液浓度为5.0 mmol/L时,所制备的催化膜催化性能最好;催化膜在12 h的反应时间内具有稳定的催化活性;产物中n(CO)/n(H2)随反应温度的升高先降低后升高,在80℃达到最小,且随进料O2浓度的增加而降低。     

微通道反应器内富氢重整气中CO选择性甲烷化净化

将4Ni-2Ru/ZrO2双金属催化剂均匀涂布到微通道反应器中,运用CO选择性甲烷化方法来净化富氢重整气中的CO。考察了焙烧温度、催化剂的涂布方法和CTAB/Zr的比例对催化剂性能的影响。实验结果表明：CTAB/Zr=0.35、350 ℃焙烧所制备的催化剂表现出良好的低温活性。反应温度240 ℃时可将CO的出口浓度降低到11 ppm,在温度240～300 ℃、空速13000～20000 h-1的范围内CO的转化率都可达99%以上,CO2的转化率不超过7%。     

非贵金属汽车排气净化催化剂的研究 Ⅰ、蜂窝状非贵金属催化剂的研究

本文研究ⅠB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ族非贵金属、碱土金属和稀土金属化合物等载于以Al_2O_3为主的蜂窝状载体上的催化剂。在实验室用模拟汽车排气,评价催化剂的氧化、还原效率,获得了具有较低起燃温度的催化剂(对于CO低于150℃HC为200℃),机械强度良好,而且可承受高温冲击(耐温可达900～1000℃)。经680Q型汽油机(90 马力)的台架试验表明,在怠速、20、40、60、80公里/小时情况下的总净化率,对CO为92%,对HC为60%。对于高排污工况(怠速、20公里/小时)CO和烃的转化率分别达97%与75%;NO_x在怠速与20公里/小时工况时,转化率为70%以上。这种催化装置对汽油机动力性与经济性的影响,与汽车的第二级消声器相同,油耗基本不变。     

铜基和钯基催化剂对甲醇加热裂解规律的影响

采用电加热装置加热甲醇,在 Cu/ZnO/Al2O3（铜基）和纯金属 Pd（钯基）两种催化剂作用下发生裂解反应,通过气相色谱仪对甲醇裂解产物进行分析研究．测量发现,甲醇经过加热催化后其气体的主要成分是 H2、CO、CH4、水蒸气和甲醇蒸汽．对其研究表明：H2体积分数峰值出现在铜基催化剂的高环境温度区域,而钯基催化剂明显有两个温度区域,分别是300,℃和500,℃的温度区域;CO 和 CH4的体积分数在所有的测试点都比较低,均小于3.0%;水蒸气体积分数在铜基催化剂下当环境温度250,℃时最大,最大值接近38%;而钯基催化剂下峰值出现在350,℃,接近17%;甲醇裂解率峰值出现在铜基催化剂的高环境温度区域,在钯基催化剂下则有两个温度区域,分别是300,℃和500,℃;催化前入口温度和催化后出口温度都随甲醇流量的增加而降低．