张世男 曹磊 庄园

摘 要：针对煤矿越来越多的无轨胶轮车的投入使用，且为了满足煤矿相关法律法规对柴油机排放的严格要求，改善燃油燃烧状况来实现降低尾气中的有害气体排放为重中之重。本文采用三种煤矿井下常用车型对两种不同的柴油添加剂进行了使用测试，采用数据对比方式对添加剂的前后使用数据进行了对比，并详细记录了车辆在使用柴油添加剂前后的动力效果以及尾气排放情况，验证了柴油添加剂的使用效果。经实际应用表明，合理使用DMMn与D106均能降低对柴油尾气的排放，保证车辆动力，对长期使用、积碳过多的柴油机效果更为明显。

关键词：柴油机;聚甲氧基二甲醚（DMMn）;生物酶（D106）

中图分类号：TK428.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0101-02

1柴油机尾气成分

柴油机的尾气成分主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）。

CO和HC是柴油不完全燃烧所产生的化学物质，柴油燃烧的越充分，所产生的CO和HC就越少，然而柴油的燃烧并不能达到理想状态，所以尾气排放中必然会存在CO和HC，大量吸入CO会导致缺氧中毒甚至危及生命[1]。

发动机工作时N2与O2产生反应从而产生NOx，NOx排放随着柴油机温度及负荷的增加而增加。柴油机排出的NOx中，NO约占90%，NO2只是其中很少的一部分[2]。吸入高浓度NO时能导致神经中枢的瘫痪和痉挛，而且NO排入大气后会逐渐被氧化为NO2，NO2具有一定的毒性，吸入后会损害呼吸系统并引发肺气肿。

另外，尾气排放中的HC与NOx收到紫外线照射后会产生化学反应，生成新的污染物“光化学烟雾”，光化学烟雾会诱发支气管炎、肺结核、冠心病以及心脏衰弱，部分烃类化合物有致癌性，进入人体后产生慢性中毒，严重危害人体健康[3-4]。

PM是柴油燃烧不完全所产生的碳烟，其主要成分有碳粒、硫酸盐、可溶性有机成分以及含金属元素的灰分等。PM可以深入人的肺部损伤肺内各种通道的自净作用，从而损伤呼吸系统。炭粒吸附的有机物质包括多环芳烃有不同程度的诱变和致癌作用。

2 测试仪器、设备与数据采集

测试仪器使用HPC501和HPC601对车辆尾气进行测量及数据采集。

2.1 HPC501尾气排放污染分析仪

该设备测量尾气中的有害化学气体：碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氧气（O2）、氮氧化合物（NOx），如图1所示。

2.2 HPC601柴油尾气检测仪

该设备主要测量尾气中的颗粒物含量：不透光度（N）、光吸收系数（K），用以衡量尾气中PM的含量，如图2所示。

测试车辆：测试采用煤矿井下常用四种防爆车辆，两种添加剂各选用两种轻型车与重型车作为测试车辆。其中轻型车选用山西煤机天地有限公司生产的防爆轻型车WC3J（D）型自卸车，发动机功率均为65kW。重型车选用山西煤机天地有限公司生产的防爆重型车WC8E型多功能车与WC25E支架搬运车，WC8E发动机功率为85kW，WC25E发动机功率为200kW。

3 D106柴油添加剂的使用

3.1 D106添加剂简介及工作原理

D106柴油添加剂是一种生物制剂，它的功效是利用生物酶剪断碳键，切开燃油及积炭的化学键，降解燃油内的碳结构，从而促进燃油完全燃烧，如图3所示。

3.2 D106添加剂的使用步骤

WC3J、WC20R：测量原始柴油排放后按比例加入D106添加剂，之后随着车辆加油按比例加入D106添加剂，在使用指定油量后进行尾气测量，测量前需将防爆水箱放空以保证尾气未被防爆水箱净化。

WC8E、WC25E：测量柴油原始排放数据完毕后按比例加入D106添加剂120ml，油箱内燃油用尽后每次加油都按比例添加D106添加剂，在使用指定油量后进行尾气测量，测量时需将防爆水箱放空以保证尾气未被防爆水箱净化。

3.3 本章小结

D106是一种生物添加剂，添加剂使用量小，见效慢，在WC3J（D）使用上取得了较好效果，但动力产生了一定的衰减，在WC25E和WC8E上的试验尾气降低效果并不明显，不能稳定的降低烟度和有害气体。

4结论

优点：长时间使用可有效降低车辆的各项排放数值，对65kW内发动机的影响较小，对发动机的积炭有一定的清理效果，并显著降低PM的排放。

缺点：随着测试车型的改变、发动机功率的增加，添加剂效果逐渐降低，并在200kW发动机车型使用时会出现故障。

适用情况：D106添加剂见效慢，适用于使用时间长、发动机积碳多、柴油机功率65kW以内的柴油机胶轮车，使用120L柴油后可获得显著效果。在65kW以内新车、65kW以上的柴油机使用时不能取得良好使用效果，200kW会出现发动机无力、排放增高等情况，严重时还会导致发动机故障。

5 DMMn柴油添加剂的使用

5.1 DMMn添加剂简介及工作原理

DMMn是一种化学制剂，按比例调和到柴油中，可增加柴油含氧量，从而提高柴油质量，降低冷滤点，改善柴油在发动机中的燃烧质量，提高热效率。

5.2 DMMn添加剂的使用步骤

WC3J、WC20R：测量柴油原始排放数据后，将DMMn按比例加入油箱，运行10min确保DMMn在发动机内燃烧并循环，之后方可进行测试，测量前需将防爆水箱放水以保證数据的准确性。

WC8E、WC25E：测量柴油原始排放数据完毕后将进回油管改装至按比例兑好的DMMn柴油中，运行10min确保DMMn在发动机内燃烧并循环，之后方可进行测试，测量前需将防爆水箱放水以保证数据的准确性。

5.3实际使用数据

5.3.1 WC8E流程概述

WC8E在井下用外接油的方法分别测量柴油、DMMn 10%、 DMMn15%排放，测量未将防爆水箱放空，使用DMMn15%试车过程中出现动力不足、高怠速时怠速不稳以及熄火问题，WC8E使用DMMn10%无异常情况，测量结果如图4、图5所示。

5.3.2数据分析

DMMn15%相比纯柴油可降低尾气排放中的PM值，低怠速提高碳氢化合物排放，高怠速降低碳氢化合物排放，但大幅增加了一氧化碳在高怠速时的排放（1340%）。

DMMn10%相比纯柴油可降低碳氢化合物排量，PM值和高怠速下一氧化碳排放，增加了高怠速下氮氧化合物的排放，DMMn10%相比DMMn15%所降低的PM值减少了一半，但车辆稳定性大幅增加。

DMMn在85kW柴油机中使用时必须降低使用较低比例才可正常使用。

5.4 本章小结

优点：DMMn是一种化学柴油添加剂，按正确比例使用添加剂可有效降低尾气中的有害气体及PM排放，并在正确的使用范围内，尾气排放随着DMMn浓度的增加而降低。

缺点：随着柴油机功率的增加，必须降低DMMn的添加范围，并且不使用于200kW矿用柴油机。

适用车辆：65kW以内发动机正常使用DMMn柴油添加剂加注比例在20%以内。85kW柴油机使用DMMn添加剂时可必须限制其使用含量在10%以内。200kW发动机使用DMMn含量10%时出现柴油机故障。

6结语

本文基于两种柴油添加剂的实际使用进行了研究与实践，在煤矿柴油机尾气排放严重的基础上，积极寻找降低尾气排放的方法。由于柴油添加剂应用到井下防爆柴油机中的使用非常少，本文对柴油添加剂对柴油机尾气处理有很好的借鉴作用。本文的研究内容主要有以下几项：（1）介绍了两种尾气测量设备，并将其应用于煤矿井下无轨车辆之中，探索出一套针对煤矿井下无轨车辆的测量方法。（2）对3种煤矿井下常用柴油机无轨胶轮车进行D106添加剂使用实践，并阶段性的收集尾气排放数据并分析，成果对使用D106添加剂的使用效果有非常好的参考价值。（3）对3种煤矿井下常用柴油机无轨胶轮车进行DMMn添加剂使用实践，收集了使用数据并进行了对比分析，其检测步骤、使用浓度有很好的参考价值。

参考文献

[1] 方茂东.柴油车排放污染防治技术指南[M].北京：中国环境科学出版，2003.

[2] 贺泓，翁端，资新运.柴油车尾气排放污染控制技术综述[J].环境科学，2007（6）：1169-1177.

[3] 胡群.柴油机排放有害物成分的分析与控制[J].内燃机，2003（6）：24-25+33.

[4] 王建昕，傅立新，黎维彬.汽车排气污染治理及催化转化器[M].北京：化学工业出版社，2000.

收稿日期：2020-03-03

作者簡介：张世男（1983—），男，山东济宁人，本科，工程师，研究方向：胶轮车维修及使用。