城市汽车尾气污染控制课件

1、城市汽车尾气污染控制城市汽车尾气污染控制一、汽车的现状及其尾气对环境的影响汽车保有量逐年增长 1950 全世界只有5千万辆； 1995 超过6.5亿； 现在 平均10人有一辆； 2010 估计达8.2亿。 1、民用汽车逐年增加 2、私人汽车快速进入家庭带来的危害 对人的神经系统有着严重的破坏作用,中含有多种致癌物质。和在一定条件下会发生一些光化学反应,产生光化学烟雾,造成二次污染。此外,也是形成酸雨的重要污染物之一。一、汽车的现状及其尾气对环境的影响汽车保有量逐年增长二、汽车尾气的治理汽油机工作原理 1、进气冲程 2、压缩冲程 3、做功冲程 4、排气冲程产生的污染物 主要污染物有CO、NOx和

2、HC(包括芳香烃、烯烃、烷烃、醛类等)。 另外，还有少量的铅、硫、磷等。 二、汽车尾气的治理汽油机工作原理污染物的形成过程 1、一氧化碳（CO）的形成 a、 主要因素：空燃比、空气和燃料的混合程度、内壁的淬火效应等。 b、 汽油完全燃烧(1):理论上 CxHy + (xy/4)O2 xCO2 + (y/2)H2O 但由于混合不均匀造成局部1可以产生CO ；另外，CO2和H2O在高温吸热热，离解也可生成CO。 c 、CO的主要生成过程如下： RHRRO2RCHCRCHCO 2、HC化合物的形成 （1）不完全燃烧(1): a、汽车怠速及高负荷工况 b、失火 c、加速或减速 污染物的形成过程 （2）

3、壁面淬熄效应 是指温度较低的燃烧室壁面对火焰的迅速冷却，使活化分子的能量被吸收燃烧链反应中断，在壁面形成不燃烧或不完全燃烧的火焰淬熄层，产生3050排气管排放的HC。 （3）壁面油膜和积碳的吸附 3、NOx的生成 NOx：主要NO ,另有少量NO2 （1）瞬时NO 生成量少 碳氢化合物 CH和CH2 CN和N NO （2）燃料型NO 生成量少 燃料中的氮化合物 HCN和NH3 NO （3）热力型NO 主要来源 影响因素：温度、氧气浓度和停留时间 （2）壁面淬熄效应降低汽车排放污染物的技术 控制汽车尾气排放污染的措施主要是机内净化和机外控制两大类技术，而在汽车排气管安装催化转化净化排放气体的方法

4、是最为有效的机外排气净化方法。 （1）降低污染排放的发动机技术 a 改进点火系统降低汽车排放污染物的技术进气排气进气流量测量汽油机控制电脑燃油喷射三效催化转化器燃油空燃比氧传感器喷油量进气排气进气流汽油机控制电脑燃油喷射三效催化燃油空燃比氧传感 c 废气再循环（EGR） 所谓废气再循环就是将部分燃烧尾气返流至进气管再吸入气缸参加燃烧的方法。排气气 缸进气循环气体 c 废气再循环（EGR）排气气 缸进气循环气体 （2）汽车尾气排放后处理技术 a 氧化、还原催化转化器 氧化反应 CO+1/2O2CO2 CxHy+（x+y/4）O2 xCO2+y/2H2O 还原反应 NO+CO 1/2N2+ CO2

5、 2 NO+4H2 N2+2H2O 4NO+4HC 2N2+2CO2 +H2 （2）汽车尾气排放后处理技术 水蒸气重整反应 2HC+2H2O2CO+3H2 水煤气变换反应 CO+H2O CO2+H2 b 三效催化转化器 三效催化器是能同时使CO、HC和NOx三种成分都得到高度净化的汽车尾气处理装置。 由氧化、还原反应器可以看出，在催化反应器中氧化和还原反应可以同时发生，但关键是如何使三种污染物同时获得很高的净化效果。 水蒸气重整反应 由图2可见，只有将空燃比精确地控制在理论空燃比附近很窄的窗口内（一般为14.70.25），才能使三种污染物同时得到净化。 由图2可见，只有将空燃比精确地控制在理三

6、效催化器组成：主要是壳体、减振层和催化剂三效催化器组成：主要是壳体、减振层和催化剂催化剂的组成：主要有载体、涂层和活性组分 载体：目前市售的汽车排气净化催化剂皆采用蜂窝状整体式载体，其基质有两大类即堇青石陶瓷和金属，前者占90，后者占10。 涂层：主要是一些多孔性的物质，如氧化铝与SiO2、MnO、CeO2或ZrO2等氧化物构成的复合混合物，主要作用是固定催化剂活性组分和提高载体的表面积。 活性组分：汽车尾气净化催化剂以铂(Pt)、钯（Pd）、铑（Ph）等贵金属为主要活性组分；此外，还含镧（La）,钇（）和铈（Ce）等稀土元素作为助剂可使催化剂载体的热稳定性和机械强度明显提高；有些催化剂还含铜

7、、铬、钴和锰等贱金属组分。催化剂的组成：主要有载体、涂层和活性组分汽车尾气催化剂的制备 挂浆干燥焙烧浸渍干燥焙烧堇青石蜂窝状载体用AlO3溶液活性组分溶液成品汽车尾气制备工艺流程图汽车尾气催化剂的制备 挂浆干燥焙烧浸渍干燥焙烧堇青石蜂窝状载实例 贫燃条件下催化净化汽车尾气技术 利用Ag/Al2O3+Pt/Al2O3为催化剂Ag/Al2O3的还原性能良好,但其活性温度高，而且在约500以上，才能完全氧化和。Pt/Al2O3催化剂尽管还原性能一般，但其具有优异的和氧化性能。Ag/Al2O3Pt/Al2O3进气排气双催化剂净化汽车尾气实例 贫燃条件下催化净化汽车尾气技术 （3）降低汽车污染物排放的清

8、洁汽车燃料技术 a 石油气和天然气燃料 液化石油气(LPG)燃料 压缩天然气(CNG)燃料 液化天然气(LNG)燃料 b 生物质液体燃料 乙醇、裂解油、碱性植物油等生物质液体燃料，可以作为清洁燃料直接替代汽油、柴油等动力燃料。在汽油中加入酒精，可提高汽车的辛烷值，改善内燃机效率，且不必作发动机大的改造。 “九五”期间，我国重点开展了利用纤维素废弃物制取乙醇燃料技术的课题。“十五”期间，又安排了千吨级利用甜高粱茎秆等生物质原料生产液体燃料的课题，建成木质纤维素酒精和裂解油等液体燃料中试系统。估计2010年能进入商业化，年产量达到百万余吨。到2020年，将会有千万吨级规模化生产前景。（3）降低汽车

9、污染物排放的清洁汽车燃料技术 c 氢能的开发利用 氢是二次能源，具有清洁、无污染、效率高、重量轻和储运性能好、应用形式多样等优点。在全球实现可持续发展进程中，氢作为能源利用的前景被人们看好。特别是燃料电池技术获得迅速发展后，氢的开发利用更赢得了人们的青睐。很多国家已把氢能燃料电池系统应用于移动动力系统上。氢的来源极为丰富，不仅可从常规的化石燃料煤、石油、天然气中制取，还可从清洁的生物质能、水、太阳能等可再生能源中提取。当前，我国水电解制氢、生物质气化制氢等技术已趋成熟，并初步形成规模；贮运氢的技术正在发展之中，随着技术完善和规模扩大，成本将会逐步下降。特别是燃料电池技术的发展将会加速氢能开发利

10、用的进程。 d 其它燃料 除了上述各种替代燃料，我国还正在开展煤的液化、水煤浆代油的研究，目前正处于中试阶段；有专家估计，到2010年前后将会进入商业化发展。 c 氢能的开发利用（4）中国绿色汽车发展的现状 近年来，中国传统汽车产品的更新步伐加快，整车及关键零部件水平明显提高，部分产品已经达到国际90年代水平，轿车产品基本上采用电控燃油喷射系统，在节能、环保等技术方面跨上了新台阶。目前中国处于商业化应用及研究开发阶段的清洁汽车种类包括：LPG汽车、CNG汽车、醇类汽车、混合动力汽车、电动汽车和燃料电池汽车等。 a 电动汽车 电动汽车是指以车载蓄电池为动力的汽车，一般由电源（电池和充电器等）、驱动电机及控制器、底盘和车身组成。 电池是电动汽车的关键所在，尽管目前电池技术已有突破性的进展，但出现真正符合市场需求的电池仍需一段时间。由于高级铅酸电池联盟的资助研发，所以铅酸电池有望占领机动车电池市场。 （4）中国绿色汽车发展的现状 b 燃料电池电车（FCV） 燃料电池电车是在汽车上直接将化学能转换为电能作为驱动力的车辆。它的燃料电池是将氢和氧转化成电能的装置。阴极阳极电解质氢离子氢氧（空气）电子电子电动车 b 燃料电池电车（FCV）阴极阳极