機動車檢測站尾氣抽排處理系統設計

杭州景芳汽車綜合性能檢測有限公司 陳 杰

浙江浙大鳴泉科技有限公司 林澤濤

機動車檢測站尾氣抽排處理系統設計

杭州景芳汽車綜合性能檢測有限公司 陳 杰

浙江浙大鳴泉科技有限公司 林澤濤

據公安部交管局統計，隨著我國汽車市場潛力持續釋放，汽車保有量持續快速增長，2014年中國民用汽車保有量突破1.5億輛，2015年汽車保有量達1.710 3億輛。雖然機動車環保標準逐步提高，但快速增長的機動車保有量，加上大眾汽車尾氣門事件反映出的數據造假等問題，機動車尾氣排放造成的環境污染日益嚴重，已成為我國大中城市空氣污染的主要來源之一，其中代表城市杭州PM2.5污染源的組成如圖1所示。機動車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中危害最大的有一氧化碳、氮氧化合物、碳氫化合物及顆粒物等。這些有害氣體不僅造成環境污染，而且危害人體健康。

圖1 杭州市PM2.5主要來源（2014年）

作為大氣污染防治的一項重要舉措，對車輛進行尾氣檢測，經檢測不合格的車輛進行維修、治理或報廢，從而降低污染物排放量，減少對大氣的污染。設立機動車尾氣檢測站檢測出了很多尾氣排放不合格車輛，在保護環境工作方面也取得了實質性成果。然而尾氣檢測站的尾氣不經過處理直接排放到大氣中，也帶來了負面影響，例如檢測站周邊環境惡化和損害檢測站工作人員的健康。

筆者主要設計了處理機動車檢測站、維修廠等固定點的機動車尾氣抽排處理系統，針對機動車尾氣管位置多樣（以柴油車為主）、尾氣高溫等特點，設計了靈活、適用性廣與使用方便的收集系統，收集的尾氣在處理裝置統一過濾顆粒物、吸附氣態污染物后再排至大氣中。該系統經在機動車檢測站、維修廠使用，有效改變了站廠內與周邊環境，得到了客戶一致認可。

1 系統介紹

機動車尾氣抽排處理系統由收集系統和處理裝置等兩大部分組成，其工作原理框圖如圖2所示。其中，收集系統由抽氣終端、防火溝與管路組成，管路根據客戶的需求可地下埋管或空中走管；處理裝置對機動車尾氣中的顆粒物與氣態污染物進行統一處理，采用慣性力+物理過濾法去除粒徑0.3μm以上的顆粒物；采用活性炭吸附氣態污染物。經過處理后的尾氣通過管路再排至大氣中。

圖2 機動車尾氣抽排處理系統工作原理框圖

針對該系統實際使用要求、檢測站場地情況，排氣管尾氣通過地面上軟管收集送至防火溝，軟管通過快插接頭與防火溝連接；在檢測線車輛的左、右與后等3個位置設計了防火溝，每個防火溝設計了多孔結構，根據需要選擇插孔位置，以適應不同排氣管位置需求。

2 關鍵問題

機動車尾氣抽排處理系統設計解決了以下3個關鍵問題。

2.1 排氣收集

汽油車排氣管基本在尾部，但柴油車排氣管位置卻各式各樣——尾部、底盤中部、車頭，而且排氣管大小不一。在進行加載檢測中，采樣槍需要從尾氣管采集樣氣，因此設計的抽氣終端需要將各種情況的尾氣都收集并進行處理。針對上述特點，筆者設計了圖3所示的配套抽氣終端。

圖3 抽氣終端結構圖

先將采樣槍穿過抽氣終端的采樣槍固定孔并旋緊固定旋鈕，然后將抽氣終端套至排氣管，確保采樣槍插入排氣管的深度滿足檢測要求。采樣終端的筒體直徑為150 mm，可適用于所有車輛排氣管，在收集尾氣時處理系統的風機在抽氣終端端口形成負壓，將排氣管所有尾氣抽至管道。使用時將2只彈簧拉鉤鉤在車身以固定抽氣終端，以確保抽氣終端在尾氣檢測過程中車輛振動也不會掉落。當排氣管在機動車底盤中部位置時，支撐桿可延長操作人員的操作空間，解決難以操作的問題。

2.2 高溫、防火

由于機動車排氣口溫度能達到500 ℃～600 ℃，且含有未完成燃燒的顆粒，當顆粒物堆積在管路中時，高溫尾氣中的火星易引發火災。處理系統后端過濾材料最高耐溫約120 ℃，而且活性炭吸附也只有在常溫下吸附效果最佳，因此在設計該處理系統時還需考慮尾氣高溫與防火問題。

處理系統設計中采取的高溫與防火措施有稀釋冷卻、防火板阻燃、防火溝冷卻。抽氣終端端口比排氣管大，將尾氣收集的同時也抽取了大量空氣對尾氣進行稀釋，有效降低了尾氣溫度。防火板為雙層錯位多孔結構（圖4），當尾氣經過錯位多孔板時，火星因自重不能改變流向而撞擊板面，沉降至防火板板間底部，起到防火作用。另外，在收集管路中設計了地下的大腔體防火溝，尾氣進入防火溝時速度變慢，尾氣與地面充分接觸，進一步降低了尾氣溫度，使得尾氣在進行過濾、吸附時溫度比環境溫度稍高，保證了系統正常運轉。

圖4 防火板的結構

2.3 應用方便

尾氣抽排處理系統應用于處理機動車檢測站進行尾氣檢測時產生的尾氣，因此在抽氣終端上設計了固定采樣槍的固定孔，在將抽氣終端套接至排氣管的同時也將采樣槍插入排氣管，減少操作人員工作量。機動車排氣管位置各異、車身長度不同，因此在底盤測功機的左、右、后等3個位置設計了地下的防火溝，預埋管路將防火溝連接；防火溝上表面根據排氣管位置設計多個開孔，并配置活動滑板；抽氣終端收集的尾氣通過軟管、快插接頭接至防火溝，快插接至防火溝的孔位位置由排氣管位置與車身長度決定，使得收集系統具有廣泛的適用性。操作人員根據現場情況將抽氣軟管組件拖至適合位置，快插至對應防火溝孔位，將抽氣終端套接至排氣管，檢測采樣與尾氣收集兩項工作同時完成，使用方便簡單。

3 實驗數據與現場使用

機動車尾氣抽排處理系統在杭州景芳汽車綜合性能檢測站正常運行1年多，大大改善檢測站的工作環境。經浙江省環境監測中心依據《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》（GB/T 16157—1996）對機動車尾氣抽排處理系統的性能參數進行了監測，其監測結果見表1所列。

由此可見，該系統針對機動車排氣管大小不同、位置各異的情況，結合檢測站的使用特點與要求，設計了具有廣泛適用性的尾氣收集與處理裝置，在檢測站使用簡單、方便。經浙江省環境監測中心監測，顆粒物去除效率達到94.0%，大大改善了站廠內與周邊空氣環境，得到了檢測站操作人員的好評和客戶一致認可。

表1 機動車尾氣抽排處理系統監測結果

2016-12-05）