柴油发动机尾气后处理技术及应用分析

2021-07-12杜威

探索科学(学术版) 2021年3期

杜威

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300450

为了保证汽车排放满足应用要求和标准,要结合环保要求完善汽车尾气处理技术,制定对应的技术升级处理规划,选取适宜的技术方案,从而在一定程度上提高综合处理效果。

一、柴油发动机尾气概述

柴油机发动机尾气问题,是指发动机在柴油燃烧后喷射出来的尾气,不仅对环境产生严重影响,也会对人身体健康造成影响,具有高度的致癌性。基于此,柴油发动机尾气后处理技术的应用和技术升级迫在眉睫。因为尾气的成分较为复杂,因此要结合工作情况对其进行综合处理,在减少发动机运行中废气排放量的基础上,建构有效且合理的处理机制,提升环保效果,减少环境污染造成的不良影响。目前,较为常见的技术包括SCR技术、EGR技术、DPF技术等,配合后处理技术建立后处理系统,利用组合形式完成污染物颗粒的捕捉,能最大程度上消减污染物对环境造成的影响,确保应用效率和质量满足预期[1]。

二、柴油发动机尾气处理技术

EGR技术和SCR技术均为还原系统,能借助对应的化学反应减少污染物对环境产生的作用,从而满足柴油发动机尾气处理的应用要求。

(一)EGR技术。EGR技术指的就是,废弃气体通过EGR系统时,会直接进入到进气环节,此时,废弃气体和混合气体混合,二次进入气缸,实现充分燃烧。在EGR技术应用的过程中,利用的就是再循环处理机制,保证尾气处理的合理性。

EGR技术能实现废气的再次输送,保证了燃烧反应的充分性。因为,废气中含有较多的二氧化碳气体,这就增大了多原子气体的体积,气缸中实现了混合气体氧含量的稀释作用,确保气缸的温度得以降低,大大提升了环保效果,避免大量NOx产生。尽管EGR技术能有效满足环保要求,但是因为废气在进入气缸后也会参与到燃烧过程,此时难免会使得燃料的实际纯度和用量出现偏差,发动机在具体操作中的各个环节和参数必然发生变化,不确定因素增多,长此以往若是不能及时进行检修和处理,就会对发动机的运行状态和质量形成负面作用。

(二)SCR技术。SCR技术技术指的是配合SCR完成优化燃烧处理过程,满足燃料充分燃烧的基本要求,最大程度上避免混合废气的混合度超过使用标准,并且减少NOx含量,保证能在满足具体排放标准后完成排放处理。

SCR技术本身是独立于传统技术体系的外净化系统,因此,SCR技术体系内操作会在反应结束进行尾气排除时展开。并且,SCR 技术本身就是催化还原技术,从而有效减少污染问题。在柴油发动机尾气排出后,直接就进入到混合罐内,此时,混合罐会配置对应控制尿素喷射的装置,结合实际情况完成尿素水溶液的喷洒,确保混合罐内实现完全反应,并直接将尿素水溶液转化为氨气。需要注意的是,尿素水溶液本身具有不稳定性,因此,高温环境会造成尿素和水分解为氨气,氨气和混合罐中的尾气混合,配合SCR技术系统的运行流程,就会形成催化氧化反应,NOx转变为氮气。与此同时,要在装置内部设置氧化处理环节,配合氨气的反应,减少NOx的含量,并且增设的氧化装置还能将多余的氨气直接转变为氮气[2]。

除了SCR技术应用流程外,还需对SCR 电控系统予以关注,配合电力调整期搭配的加热系统,就能结合电控单元完成技术控制,在接收信息后采集排气温度以及催化剂状态、NOx浓度等,结合SCR系统就能有效完成相应的操作处理。

在SCR技术系统应用的过程中,为了保证其应用运行的质量,要落实定期的检修机制,从而保证对应控制效果。常见故障和处理方式:(1)尿素管漏气。主要是因为安装人员在安装过程中出现失误,加之缺乏合理的质量检查流程,使得对应的问题相继出现。基于此,操作人员要避免弯折等现象,关注安装接口的稳定性,并且保证安装紧密,若是在安装测试时出现泄漏问题,就要及时进行紧固处理,配合后续的检查维护,减少漏气造成的环境污染问题[3]。(2)尿素泵泄漏。安装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,要结合应用要求及时检索SCR 系统,避免偶然性因素以及剧烈震动造成的影响,规避漏液问题,及时调整、加固或者是更换尿素泵,避免环保效果受到影响。

尽管SCR技术系统能有效提升环保处理效果,但其催化剂方面还面临较大的挑战和考验,寻找体积更小且催化水平更高的催化剂是有效维持反应充分度的关键,在实践中要想提高效率,避免反应杂质对处理流程产生影响,就要进一步对硬件系统稳定性予以关注,提高SCR系统的综合效率。

三、柴油发动机尾气处理技术发展趋势

在科学技术不断发展的时代背景下,柴油发动机尾气处理工作也将向着更加环保高效的方向发展,在降低大气污染问题的基础上,还能配合柴油机排放的相关法律法规落实更加系统化的技术处理机制。值得一提的是,我国在2020年7月开始VI排放标准的实施工作,因此,柴油发动机尾气处理技术将向着更加多元化、环保化的方向发展[4]。

另外,部分地区在落实尾气处理技术的过程中,配合SCR 技术进行DOC处理和DPF处理,直接省去了EGR技术流程,在增加SCR系统尿素喷射量的同时,减少氮氧化物造成的影响。