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1、柴油车尾气四元催化净化器一、柴油车尾气排放现状柴油车和汽油车相比有其自身的优势,它的功率强劲,热效率高,油耗少,温室气体排量小,使用寿命长,也正是因为这些优点,使得柴油车在欧美等发达国家日益普及。我国汽车产业规划也大力支持柴油车的发展。柴油车尾气的主要组分一般含有水蒸汽2.6%(体积分数,下同)、O215%、CO27.1%、N275.21%,以及微量颗粒物(PM)、一氧化碳CO、碳氢化合物(HC)、氮氧化物NOx、SO2、硫酸盐、醛等,其中危害最大、最难消除的污染物是PM和NOx。PM和NOx二者的形成与含量存在是相互制约关系,PM是在高温缺氧区
2、产生的,NOx却是在高温富氧区生成的,努力减少其一,必然导致另一污染物增加,所以仅通过单一的机内改良措施把NOx和PM排放同时降低,达到日益严格的排放标准是极其困难的。鉴于此,除了大力发展机内处理技术,生产出“绿色柴油发动机”之外,还要进一步发展柴油车尾气排放后处理技术目前,柴油车尾气排放后处理关键技术主要有以下4种:①氧化催化转化器(OCC),主要用于氧化除去PM中的可溶有机成分(SOF)和烃类;②微粒捕集器(DPF)及其再生技术,用于过滤去除碳烟等颗粒状物质;③氮氧化物净化技术,主要有选择催化还原(SCR)和氮氧化物储存还原(NSR)2种方法
3、;④PM、HC、CO和NOx同时净化的四效催化技术。前3种技术只能去除某(几)种污染物,不能将4种污染物同时除去。如果把这些处理单元组装到同一个系统中,则可很好地净化柴油车尾气。但是这样的组装系统体积庞大、成本高昂,令人难以接受。于是,人们着手于四效催化技术的研究,力求将污染物在一个催化系统中同时除去。二、柴油车四效催化技术柴油车四效催化技术是从汽油车的三效催化技术引申借鉴过来的。汽油车的三效催化技术已经非常成熟,并且得到了广泛应用,但却无法应用在柴油车上,这主要存在以下原因:①在柴油车排气这样氧含量很高的氧化氛围中进行NOX还原反应,对催化剂的
4、还原选择性要求极高;②柴油车排气温度明显低于汽油车排气温度;③柴油车排气中含有大量颗粒物和5SOx,容易导致催化剂中毒。在柴油车排气控制系统中,开发像汽油车三效催化剂那样有效的柴油车用四效催化体系是一个难点,更是一个具有挑战性的课题。如同在汽油车三效催化转化器中HC、CO和NOx互为还原剂和氧化剂那样,让PM、CO、HC和NOx也互为还原剂和氧化剂,将它们在同一催化剂床层上同时除去,实现柴油车尾气的净化,达到长期环保法规的要求,这将是柴油车研究努力的方向。四效催化技术的关键是催化转化器的优化组合以及四效催化剂的开发。三、四效催化净化器洛阳万山高新
5、技术应用工程有限公司开发的新一代柴油车尾气四效催化净化器，由3段蜂窝陶瓷负载催化剂构成:第1段是添加NOx触媒吸附剂的Pt基选择还原催化剂(NOx-SCR),能够高效净化NOx;第2段是将HC、CO和碳烟颗粒中的可溶有机成分SOF氧化的Pt基氧化触媒催化剂。第3段是DPF碳化硅（SiC）触媒柴油车尾气碳烟颗粒物过滤器，其效果是将前段和后段催化剂中贵金属Pt的含量调至平衡,抑制前段的HC由于氧气氧化而造成的损失,从而确保了前段的NOx转化率和后段HC、CO和碳烟颗粒中的可溶有机成分SOF氧化效果;改进第2段氧化触媒催化剂涂层材料的组分,可以增强其氧
6、化触媒的选择性,抑制SO2氧化成SO3(减少SO生成)。将柴油车尾气四元催化净化器装载于12L排气量，300MW的重型柴油车上，使用2号柴油（含硫量大于350ug/g时）可使柴油车排放的CO和HC量减少95%以上，PM减少90%以上，NOX减少60%以上，试验结果表明，这种具有优良氧化还原催化性能的四元催化净化器可使排气中的NOx排放量小于0.4g/km,PM排放量小于0.08g/km。这一四元催化净化器已在对应长期标准的柴油车上使用,同时向欧洲推广使用。四、柴油车尾气四元催化净化器基本规格5五、柴油车尾气四元催化净化器净化系统金属蜂窝DOC（白
7、金载体）+SiC蜂窝六、柴油车尾气四元催化净化器系统组成NOx·PM净化装置控制装置供油泵线路LED灯(表示警告)5七、柴油车尾气四元催化净化器工艺系统八、柴油车尾气四元催化净化器燃料喷射系统5九、柴油车尾气四元催化净化器装载图片十、中国尾气限制动向及其应对技术小型柴油车发动机卡车5十一、技术与展望随着环保法规的日益严格,国内近年来开展了很多柴油车尾气净化的研究工作,主要集中在NOx和PM的单独净化,或者PM、NOx同时净化方面。经过多年的努力,在NOx还原和PM燃烧催化剂、碳颗粒新型过滤材料、高性能稀土储氧材料、耐高温比表材料、贵金属负载技术和
8、耐久性涂层技术等,满足欧Ⅱ排放标准的三效催化剂和满足欧Ⅲ排放标准的密偶催化剂和三效催化剂等方面都取得了很大的成绩。通过大量的研究已经证明
