我國汽車尾氣污染凈化處理技術應用
汽車作為現代化交通工具,給予了人們的生產與生活帶來十分方便的同時,可是它的尾氣排放物,給大氣環境造成嚴重污染。我國某城市對該市的機動車輛尾氣污染程度作了如下初步調查:該市目前擁有機動車輛13萬輛,并以年增率15%的速度增加。機動車年排放一氧化碳4.4萬噸,相當于該市工業企業一氧化碳排放量的46倍。
市區主要交通道路中心點一氧化碳超標2倍以上的達65%,在車流量高峰之際,有的監測點一氧化碳濃度高達每立方米70mg,超標6倍。在車流量比較集中的火車站,氮氧化合物測點平均值為每立方米0.059mg,超標準0.18倍。這些數據充分說明:該市機動車尾氣污染已上升為主要的大氣污染,而過去以二氧化硫為主煤煙型污染轉變為以一氧化碳、氮氧化物為主的機動車尾氣污染和二氧化硫為主的煤煙型污染并重的格局。
由于汽車運行嚴重的分散性和流動性,因而也給凈化處理技術帶來一定的限制。除了開發在機內凈化技術外,還要大力開發機外凈化處理技術。這應從兩個方面入手:一是控制技術,主要是提高燃油的燃燒率,安裝防污染處理設備和采取開發新型發動機;二是行政管理手段,采取報廢更新,淘汰舊車,開發新型的汽車(即無污染物排放的機動車),從控制燃料使用標準入手。
⑴采用無鉛汽油,以代替有鉛汽油,可減少汽油尾氣毒性物質的排放量。
首先應抓汽車油的改用。以無鉛汽油代替四乙基鉛汽油。這種汽油是用甲荃樹丁醚作滲合劑,它不僅不鉛,而且汽車尾氣排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氫化合物均會減少。目前,我國為了減少汽車尾氣排放量,改善城區大氣環境質量,國家規定從1999年7月1日起在全國范圍內根本上使用含鉛汽油。2000年7月1日起,市場根本上出售有鉛汽油。因有鉛汽油中,它加入了一種抗爆劑――四乙基鉛,它具有很高的揮發性,甚至在0攝氏度時就開始揮發,而揮發出的鉛粉末,以蒸氣及煙的動工存在空氣中。但鉛的污染程度與交通密度(每小時通過的車輛數)以及汽油中鉛的含量有密切關系。
雖然我國城市的交通密度比發達國家的密度低,但有鉛汽油燃燒帶來的鉛的污染程度不可忽視。因鉛是一種蓄積毒物,它通過人的呼吸、飲水、食物等途徑進入人體。對人體的毒性作用是侵蝕造血系統、神經系統以及賢臟等。諸如對血管系統、生殖系統以及癌致畸等毒性作用也可能發生。
⑵摻入添加劑,改變燃料成分。
汽油中摻入15%以下的甲醇燃料,或者采用含10%水份的水-汽油燃料,都能在一定程度上減少或者消除CO、NOx、HC和鉛塵的污染效果。
若采用“甲醇燃料”,即采用甲醇和其它醇類同汽油混合所制成的燃料。當甲醇占比例30%~40%,汽車尾氣排出的污染物可基本上消除。
⑶選用恰 當的潤滑添加劑-機械摩擦改進劑。
在機油中添加一定量(比例為3%-5%)石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑,加入到引擎的機油箱中,可節約發動機燃油5%左右。此外,采用上述固體潤滑劑可使汽車發動機汽缸密封性能大大改善,汽缸壓力增加,燃燒完全。尾氣排放中,CO和碳氫含量隨之下降,可減輕對大氣環境的污染。
⑷采用綠色燃料同樣可減少汽車尾氣有毒氣體排放量。
據美國的俄亥俄州某研究所用豆油與甲醇、燒堿混合,然后去除其中的甘油,從而可獲得“大豆些油”。用“大豆柴油”,以3∶7的比例摻入到普通柴油中,可供柴油汽車之用。它可大大減少發動機工作時排放的硫化物、碳氫化合物、一氧化碳和煙塵。故譽作綠色燃料。
⑸采用多種燃料作為汽車燃料來源。
隨著科學技術的發展和計算機的廣泛應用,確保環境保護法規的實施和節能措施:汽車中可廣泛使用新的配方汽油、電力、壓縮的天然氣體、太陽能以及生態燃料的蓄電池等等。然而在這種汽車上裝上電腦,不斷在行駛中早先調撥組合,以使汽車發揮最佳性能。采用計算機控制點火系統,以便對發動機的不同工況作出快速反應,可取得最佳 燃料經濟性和發動機動力性能,可減少尾氣對大氣的污染。
⑹節約能源,有利環境,大力推廣車用乙醇汽油。
根據有關專家指出,開發乙醇代替汽油,即節約能源,又可消化陳糧,使汽車排出的有害汽體減少,是一項有利于保護環境和資源的新課題。
如果按照1∶9的乙醇汽油配比,用20萬噸乙醇,可配出約200萬噸的乙醇汽油,200萬噸的乙醇只消耗糧食70萬噸。因此,發展、開發使用專用乙醇汽油可解決儲存糧食的轉化問題,又可以在一定的程度上代替汽油,緩解我國原油供應的緊張狀況。因乙醇是一種小麥、玉米等原料生產的變性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而成的汽車燃料,已經列入“十五”發展計劃,它與純汽油比較,汽車尾氣中一氧化碳量可降低1/3左右,碳氫化合物降低13.4%。此計劃推廣使用,將對改善城市大氣污染,保障人民健康起到重要作用。
汽車發動機內部的調試,可減少尾氣污染物的排放量。
⑴減少噴油提前角。減少噴油提前角,可降低發動機工作的最高溫度(1500攝氏度),使NOx的生成量減少。
⑵改善噴油器的質量,控制燃燒條件(燃比、燃燒溫度、燃燒時間),可使燃料燃燒完全,從而可減少CO、HC和煤煙。
⑶調整噴油泵的供油量,可降低發動機的功率,使霧化的燃料有足夠的氧氣進行完全燃燒,從而也可以減少CO、CH和煤煙的生成。
發動機外部尾氣凈化措施
即汽車尾氣由原有毒氣體,變成為無毒氣體,再排放到大氣中。從而可減少對大氣環境的污染。
⑴采用催化劑:將CO氧化成CO2,HC氧化成CO2和H2O,NOx被還原成為N2等。采用的催化劑有氧化錳-氧化銅;氧化鉻-氧化鎳-氧化銅等金屬氧化物和白金屬(鉑)等貴金屬。它們都可以凈化CO、HC。催化反應器設置在排氣系統中排氣歧管與消音器之間。
⑵水洗:通過水箱,使汽車尾氣中的碳煙粒子經過水洗和過濾及蒸氣的淋浴,可支隊粘在碳粒上的有毒物質,使碳粒子脹大而給予去除。
發動機內部凈化處理措施
⑴正曲軸箱通氣系統的設計:把從汽缸竄入曲軸箱的氣體(主要是未燃氣體)再循環進入進氣歧管,使其再次燃燒,改變了過去將其直接排入大氣所造成的污染。
⑵排氣再循環設計:發動機排氣口用控制閥與進氣歧管相連接,使排出的氣體經過再次循環,以降低氮氧化物的排放量。
⑶蒸發排放控制系統的設計:將化油器浮子室中的汽油蒸發汽引入進氣系統,而將油箱中的蒸發汽引入儲存系統,可大大減少污染物的排放。
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