柴油發動機尾氣后處理技術及應用分析

杜 威

中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津300450

為了保證汽車排放滿足應用要求和標準,要結合環保要求完善汽車尾氣處理技術,制定對應的技術升級處理規劃,選取適宜的技術方案,從而在一定程度上提高綜合處理效果。

一、柴油發動機尾氣概述

柴油機發動機尾氣問題,是指發動機在柴油燃燒后噴射出來的尾氣,不僅對環境產生嚴重影響,也會對人身體健康造成影響,具有高度的致癌性。基于此,柴油發動機尾氣后處理技術的應用和技術升級迫在眉睫。因為尾氣的成分較為復雜,因此要結合工作情況對其進行綜合處理,在減少發動機運行中廢氣排放量的基礎上,建構有效且合理的處理機制,提升環保效果,減少環境污染造成的不良影響。目前,較為常見的技術包括SCR技術、EGR技術、DPF技術等,配合后處理技術建立后處理系統,利用組合形式完成污染物顆粒的捕捉,能最大程度上消減污染物對環境造成的影響,確保應用效率和質量滿足預期[1]。

二、柴油發動機尾氣處理技術

EGR技術和SCR技術均為還原系統,能借助對應的化學反應減少污染物對環境產生的作用,從而滿足柴油發動機尾氣處理的應用要求。

(一)EGR技術。EGR技術指的就是,廢棄氣體通過EGR系統時,會直接進入到進氣環節,此時,廢棄氣體和混合氣體混合,二次進入氣缸,實現充分燃燒。在EGR技術應用的過程中,利用的就是再循環處理機制,保證尾氣處理的合理性。

EGR技術能實現廢氣的再次輸送,保證了燃燒反應的充分性。因為,廢氣中含有較多的二氧化碳氣體,這就增大了多原子氣體的體積,氣缸中實現了混合氣體氧含量的稀釋作用,確保氣缸的溫度得以降低,大大提升了環保效果,避免大量NOx產生。盡管EGR技術能有效滿足環保要求,但是因為廢氣在進入氣缸后也會參與到燃燒過程,此時難免會使得燃料的實際純度和用量出現偏差,發動機在具體操作中的各個環節和參數必然發生變化,不確定因素增多,長此以往若是不能及時進行檢修和處理,就會對發動機的運行狀態和質量形成負面作用。

(二)SCR技術。SCR技術技術指的是配合SCR完成優化燃燒處理過程,滿足燃料充分燃燒的基本要求,最大程度上避免混合廢氣的混合度超過使用標準,并且減少NOx含量,保證能在滿足具體排放標準后完成排放處理。

SCR技術本身是獨立于傳統技術體系的外凈化系統,因此,SCR技術體系內操作會在反應結束進行尾氣排除時展開。并且,SCR 技術本身就是催化還原技術,從而有效減少污染問題。在柴油發動機尾氣排出后,直接就進入到混合罐內,此時,混合罐會配置對應控制尿素噴射的裝置,結合實際情況完成尿素水溶液的噴灑,確保混合罐內實現完全反應,并直接將尿素水溶液轉化為氨氣。需要注意的是,尿素水溶液本身具有不穩定性,因此,高溫環境會造成尿素和水分解為氨氣,氨氣和混合罐中的尾氣混合,配合SCR技術系統的運行流程,就會形成催化氧化反應,NOx轉變為氮氣。與此同時,要在裝置內部設置氧化處理環節,配合氨氣的反應,減少NOx的含量,并且增設的氧化裝置還能將多余的氨氣直接轉變為氮氣[2]。

除了SCR技術應用流程外,還需對SCR 電控系統予以關注,配合電力調整期搭配的加熱系統,就能結合電控單元完成技術控制,在接收信息后采集排氣溫度以及催化劑狀態、NOx濃度等,結合SCR系統就能有效完成相應的操作處理。

在SCR技術系統應用的過程中,為了保證其應用運行的質量,要落實定期的檢修機制,從而保證對應控制效果。常見故障和處理方式:(1)尿素管漏氣。主要是因為安裝人員在安裝過程中出現失誤,加之缺乏合理的質量檢查流程,使得對應的問題相繼出現。基于此,操作人員要避免彎折等現象,關注安裝接口的穩定性,并且保證安裝緊密,若是在安裝測試時出現泄漏問題,就要及時進行緊固處理,配合后續的檢查維護,減少漏氣造成的環境污染問題[3]。(2)尿素泵泄漏。安裝不合理以及接插件密封不足等是造成泄漏的重要因素,基于此,要結合應用要求及時檢索SCR 系統,避免偶然性因素以及劇烈震動造成的影響,規避漏液問題,及時調整、加固或者是更換尿素泵,避免環保效果受到影響。

盡管SCR技術系統能有效提升環保處理效果,但其催化劑方面還面臨較大的挑戰和考驗,尋找體積更小且催化水平更高的催化劑是有效維持反應充分度的關鍵,在實踐中要想提高效率,避免反應雜質對處理流程產生影響,就要進一步對硬件系統穩定性予以關注,提高SCR系統的綜合效率。

三、柴油發動機尾氣處理技術發展趨勢

在科學技術不斷發展的時代背景下,柴油發動機尾氣處理工作也將向著更加環保高效的方向發展,在降低大氣污染問題的基礎上,還能配合柴油機排放的相關法律法規落實更加系統化的技術處理機制。值得一提的是,我國在2020年7月開始VI排放標準的實施工作,因此,柴油發動機尾氣處理技術將向著更加多元化、環保化的方向發展[4]。

另外,部分地區在落實尾氣處理技術的過程中,配合SCR 技術進行DOC處理和DPF處理,直接省去了EGR技術流程,在增加SCR系統尿素噴射量的同時,減少氮氧化物造成的影響。

結束語

發動機應用管理要秉持環保效益和經濟效益共贏的原則,配合環保要求落實相應的技術方案,配合熱效率和經濟性因素,全面提高后處理技術的綜合應用水平,為汽車行業健康可持續發展奠定基礎。