汽车尾气处理方案

1、汽车尾气危害及及处理方案【摘要】汽车作作为现代化交交通工具, 在给人们的的生产与生活活带来方便的的同时, 它排放的的尾气, 给大气环环境造成了严严重污染, 因此, 我们必须须加强和提高高对保护环境境的意识。根根据尾气污染染物的形成机机理, 提出研究究净化废气中中的主要有害害成分CO、CH、NOOx 和SOO2的方法。氧氧化还原催化化剂是核心技技术; 以增氧, 增加催化化反应速度, 增长催化化反应时间, 保证合适适催化温度, 采用合理理结构等净化化技术系统研研究是技术研研究的方向。【关键词】汽车车尾气 处理 污染 净化【正文】汽车作为现代化化交通工具, 在给人们们的生产与生生活带来方便便的同时,

2、 它排放的尾尾气, 给大气环环境造成了严严重污染。多多项研究表明明:城市机动车车尾气污染已已上升为主要要的大气污染染, 而过去以以二氧化硫为为主煤烟型污污染转变为以以一氧化碳、氮氮氧化物为主主的机动车尾尾气污染和二二氧化硫为主主的煤烟型污污染并重的格格局。在大城城市, 汽车排放放中CO 占63 %, NOx 占22 %, CH （碳氢化合合物）占73%。在发发达国家, 如美国大气气污染物排放放中CO 的66 %, NOx 的43 %,CH 的31%、微粒粒的20%均属于于汽车排放。汽汽车对大气的的污染已成为为城市大气污污染的主要污污染源。因此此,必须采取有有效措施,减少或者消消除汽车尾气气的污

3、染及危危害,这是本文与与大家共同研研究与探讨的的一个重要课课题。汽车尾气的有害害成份与危害害汽车排放的尾气气, 除燃烧产产物CO2、水蒸蒸气为无害成成分外,其余均为有有害成分。汽汽车发动机排排放的尾气中中的一部分毒毒性物质,是由于燃料料不完全燃烧烧或燃气温度度较低而导致致的，如COO、CH和碳烟烟；另一部分分有毒物质,是由于燃烧烧室内的高温温、高压环境境而产生的氮氮氧化合物NNOx (NNOx 是NO和NO2 的总称) ；此外还还有燃料及添添加剂本身燃燃烧所产生的的S02和铅化化合物等物质质。这些物质中，CCO可与人体体血液中的血血红素结合,阻碍血液吸吸收氧气和输输送氧气而中中毒死亡，被被称为

4、汽车尾尾气第一排气气公害。NOx 是NOO及NO2 的总总称,其中NO与血液中中的血红素的的结合能力比比CO还强,容易使人们们中毒而死亡亡，还能与OO2反应产生生NO2。而NO2 是一一种褐色有毒毒气体,有特殊刺激激臭味,损害人的眼眼睛和肺部,是汽车尾气排排放的第二公害。CH化合物在太太阳光紫外线线作用下,会与NO起起光化反应生生成臭氧、醛醛等烟雾状物物质,刺激人们的的喉、眼、鼻鼻等粘膜。它它还严重影响响农作物的生生长,迫使农业减减产,同时还具有有致癌作用,它是汽车尾尾气排放的第第三公害。S02是产生酸酸雨的主要原原因，铅化合合物是导致土土壤重金属污污染的直接原原因，而碳烟烟能粘附SOO2等有

5、毒物物质,对人体呼吸吸道极为有害害。汽车尾气的净化化处理技术改变汽车使用的的能源。1.1、选用恰恰当的润滑添添加剂机械摩擦改改进剂。在机油中添加一一定量（比例例为3%55%）石墨、二二硫化钼、聚聚四氟乙烯粉粉末等固体添添加剂，加入入到引擎的机机油箱中，可可节约发动机机燃油5%左右。此此外，采用上上述固体润滑滑剂可使汽车车发动机汽缸缸密封性能大大大改善，汽汽缸压力增加加，燃烧完全全。尾气排放放中，CO 和碳氢含量量随之下降，可可减轻对大气气环境的污染染。1.2、使用无无铅汽油，严严禁使用有铅铅汽油。为了能够有效地地提高汽车燃燃油的抗爆性性，一般加入入四乙基铅。它它具有很高的的挥发性，甚甚至在0

6、摄氏度时时就开始挥发发，而挥发出出的铅粉末，以以蒸气及烟的的形态存在于于空气中，或或以固体铅的的形式存在于于土壤中，最最终通过食物物链到达人体体，影响人体体的健康，侵侵蚀造血系统统、神经系统统以及肾脏等等。实验证明，甲醛醛树丁醚同样样具有良好的的抗爆性，汽汽油中用甲醛醛树丁醚作渗渗合剂，不仅仅不含铅，还还能降低汽车车尾气排出的的一氧化碳、氮氮氧化合物、碳碳氢化合物含含量。 1.3、掺入添加加剂，改变燃燃料成分。向汽油中掺入115%以下的的甲醇或乙醇醇燃料，能在在一定程度上上减少或者消消除CO、NOx、CH的污染效效果，提高燃燃料的利用率率。若采用“甲甲醇燃料”，当当醇类的比重重占30%440%

7、时，汽汽车尾气排出出的污染物可可基本上消除除。采用含10%水份的水汽油燃料亦亦有一定的效效果。将汽车燃料改为为天然气，也也能够有效降降低尾气中污污染物的比重重。目前世界界各国在天然然气作燃料方方面技术比较较成熟，我国国也有大量使使用天然气的的汽车。 1.44、采用生物燃燃料等可再生生能源。有关专家指出，开开发乙醇代替替汽油，既节节约能源，又又可消化陈粮粮，使汽车排排出的有害气气体减少，是是一项有利于于保护环境和和资源的新课课题。如果按按照19 的乙醇汽油配配比，用200 万吨乙醇醇，可配出约约200 万吨吨的乙醇汽油油，200 万吨的乙醇醇只消耗粮食食70 万吨。因因此，发展、开开发使用专用用

8、乙醇汽油既既可缓解汽车尾尾气污染问题题，又可缓解解原油供应的的紧张状况。随着太阳能电池池的改进，太太阳能转化效效率不断提高高，使用太阳阳能作动力已已经成为现实实。事实上，美美国和欧洲都都以开发出自自己的太阳能能汽车，相信信太阳能作为为动力将是今今后研究的热热门之一。1.5、使用电电能作为动力力，研制电动动汽车。电能是清洁能源源，汽车使用用电能作为能能源的瓶颈技技术已经解决决，蓄电池技技术的发展将将电动汽车的的研制推向了了高潮。目前前已经有不少少的电动汽车车投入使用，它它不产生任何何尾气，完全全解决了汽车车因尾气产生生的污染。电电动汽车是未未来汽车技术术研发的主题题。改变汽车燃烧系系统结构。2.

9、1、优化发发动机内部系系统设置，降降低尾气污染染物含量。（1）减少喷油油提前角。减减少喷油提前前角，可降低低发动机工作作的最高温（1500 摄氏度），使使NOx 的生生成量减少。（2）改善喷油油器的质量，控控制燃烧条件件（燃比、燃燃烧温度、燃燃烧时间），可可使燃料燃烧烧完全，从而而可减少COO、CH 的煤烟烟。（3）调整喷油油器的质量，可可降低发动机机的功率，使使雾化的燃料料有足够的氧氧气进行完全全燃烧，从而而也可以减少少CO、CH 和煤烟烟的生成。2.2、设计循循环系统，进进行尾气再利利用。(1)正曲轴箱箱通气系统的的设计:把从汽缸窜窜入曲轴箱的的气体(主要是未燃燃体)再循环进入入进气歧管,

10、使其再次燃燃烧,改变了过去去将其直接排排入大气所造造成的污染。(2)排气再循循环设计:发动机排气气口用控制阀阀与进气歧管管相连接,使排出的气气体经过再次次循环,以降低氮氧氧化物的排放放量。(3)蒸发排放放控制系统的的设计:将化油器浮浮子室中的汽汽油蒸发汽引引入进气系统统,而将油箱中中的蒸发汽引引入储存系统统,可大大减少少污染物的排排放。使用车用选择性性催化还原排排气后处理系系统3.1、车用选选择性催化还还原排气后处处理系统工作作原理车用选择性催化化还原排气后后处理(SCR)是通过尿素素反应产生的的氨再与汽车车尾气进行反反应的一种技技术，是被认认证为满足欧欧法规的综综合排放控制制系统。是一一项控

11、制柴油油发动机排气气中NOx 的技术。系统使用尿素与与水混合成332.5% 的溶液。这这种溶液公认认的工业商品品名称是AddBlue。其其成分在DIIN 标准No.770070 中有规定。固固体或水溶液液中的尿素（AdBlue）被分类为非危险品。AdBlue 是一种透明液体，有淡淡的氨水气味。如果溅出，水分蒸发，形成结晶。该系统结构图如如下，AdBllue 存储储在一个安装装在底盘上的的尿素罐中。尿尿素罐向安装装在底盘上的的定量给料单单元(DU) 供应溶液液。DU 由发动动机控制模块块(ECM) 控制。DU 使用来自车车辆系统的压压缩空气来产产生AdBllue喷雾，通通过非常精确确的计量和泵泵

12、送系统输送送到发动机排排气系统内的的喷嘴处。喷喷入排气中的的AdBluue 数量由由ECM 控制制，在任意转转速和负载状状况下都能与与发动机的NNOx 输出相匹匹配。当与高高温排气接触触时，水迅速速蒸发，尿素素变成氨。氨氨与NOx 在催化器器内反应，这这一过程的结结果就是从排排气管中排放放出无害的NN2 和H2O。 该系系统中能够有有效地减少汽汽车尾气中的的含量，降低低由于NOx所引起的污污染。但是SSCR系统存存在不少的不不足之处，导导致其普及率率不高。SCR系统安装装复杂，设备备成本较高，而而且必须在汽汽车出厂前进进行安装；SCR系统需要要消耗由尿素素配成的AddBlue溶溶液，使得汽汽车

13、使用成本本大大 上升，尿素素的生产消耗耗也会引起二二级污染；SCR系统对于于汽车尾气中中的CO、CCH、微粒等等污染物没有有效果，必须须加 装装其它净化设设备；SCR系统对汽汽车智能要求求较高，容易易引起发动机机无法点火。使用高压脉冲电电晕放电技术术净化汽车尾尾气。4.1、高压脉脉冲电晕放电电技术净化汽汽车尾气的理理论依据。高压脉冲电晕放放电技术利用用等离子体体体系中的活性性物种强化(催化)氧化还原原反应，将汽汽车尾气中的的有害物质通通过氧化、还还原或离解而而转化为无害害或低害物质质以达到降低低环境污染的的目的。通常认为，高压压脉冲放电是是由高压电场场中电子雪崩崩产生的流柱柱在电场中的的运动现

14、象，流流柱理论是被被广泛接受的的一种理论。该该理论认为，在在流柱头部包包含大量由电电场加速的高高能电子，它它们碰撞气体体分子而使得得气体分子化化学键断裂，从从而达到减少少反应气体中中有害成分的的目的。高频频率的脉冲电电压能够在不不发生火花和和弧光放电的的前提下，达达到更高的脉脉冲峰值电压压，同时，在在时间上产生生更多的流柱柱，从而提供供更多的高能能电子。这些些高能量的电电子高速碰撞撞气体分子，打打开气体分子子的化学键，产产生大量的活活性粒子，使使气体中的气气体成分发生生改变。4.2、高压脉脉冲电晕放电电技术净化汽汽车尾气的技技术实现。在汽车尾气排放放管后加装一一个正电晕裂裂变反应器，就就能将高

15、压脉脉冲电晕放电电技术用于尾尾气处理。所所谓“正电晕晕裂变”是指指电晕净化器器中的尾气分分子突然得到到“爆炸式”的的巨大能量时时成为活化分分子，发生频频繁碰撞，在在纳秒级的有有效碰撞瞬间间，将动能转转化为分子内内部势能，使使其化学键破破坏，将COO、HC、NOX 和SO2 等分解成单单质固体微粒粒子S、C 和单原子子气体分子OO2、N2 以及H2O的电离过程程。 汽车尾气电电晕净化器安安装位置如图图1 所示。4.3、净化汽汽车尾气的技技术难点正电晕裂变需要要的超高压窄窄脉冲激活。所所谓“超高压压窄脉冲”是是指脉冲幅值值为几百千伏伏，半幅值脉脉宽为几百纳纳秒，频率为为几百赫的脉脉冲。它由于于脉冲

16、陡并且且峰值很高，能能使净化器空空间电场强度度发生突然的的巨大变化，从从而使汽车尾尾气分子突然然获得裂变的的巨大能量，在在纳秒间成为为活化分子。目目前为了产生生超高压窄脉脉冲，广泛使使用的手段有有两种：一是是在直流电压压上叠加脉冲冲；二是用特特殊造型的脉脉冲变压器及及其关联装置置直接生成脉脉冲。不管使使用那种手段段，都必须保保证脉冲本身身内耗应足够够小，同时保保证使脉冲电电压峰值尽量量高，以降低低能耗。尽管如此，正电电晕裂变仍然然需要消耗大大量的电能，并并且现有的的的超高压窄脉脉冲发生器发发生器体积较较大。高压脉脉冲电晕放电电技术在汽车车上的应用仍仍然需要进一一步的研究，但但是该技术在在长、大

17、隧道道空气净化方方面拥有经济济有效的应用用前景。汽车催化剂技术术在减少汽车尾气气上的应用。5.1、早期发发展。人们很早就知道道,一些材料,尤其是贵金金属元素或某某种非贵金属属化合物,在温度足够够高的气流和和多余的氧气气存在的条件件下,可以产生适适当的活性。于于是有人考虑虑把这种性质质应用于汽车车发动机下游游的催化剂, 将不完全全燃烧的CHH、CO等氧氧化。由于对催化剂的的毒性,铅被从汽车车燃料中脱除除出来。为了了消除由于铅铅的脱除带来来的不良影响响,采用了改进进的内燃机工工艺,汽车燃料的的辛烷值也没没有因此减小小。具有适当当活性,可用于催化化剂的金属太太少,仅限于贵金金属元素,金属冶炼代代价很

18、大。后后来的废汽车车上的催化转转化器循环利利用技术又使使这一问题得得以解决。压缩环境、高气气流率和低反反作用压力的的综合因素使使汽车催化剂剂采用整体式式,这和许多工工业和石化废废气催化剂的的集成结构有有很大不同。整整体结构是多多孔的陶瓷晶晶体,这些小孔的的壁上有比表表面很大的涂涂层,涂层中分布布着贵金属固固体颗粒,废气从小孔孔中通过。目目前,整体式催化化剂广泛应用用于汽车尾气气催化剂,而且,这种技术已已经应用于处处理工业废气气的工业催化化剂。5.2、催化剂剂用贵金属的的选择。选择用贵金属作作为汽车尾气气催化剂的原原因主要有: (1)由由于催化剂容容量很小,而废气的流流量很大,这需要催化化剂能在

19、很短短时间将污染染物转化,只有贵金属属能有如此高高的活性; (2)只有有贵金属对废废气中残留的的硫氧化物有有足够的抗毒毒性; (33)贵金属最最不易在高温温下与Al, Ce, Zr等反应应而失活。因因此,最初的催化化剂采用Ptt和Rh的不同比比例混合;后来, Pdd被应用于三三效催化剂中中用于增强催催化剂对氮氧氧化物的还原原作用。现在在, 三效催化化剂中各金属属的使用配比比如Pt/RRh, Ptt/Pd /Rh和Pd /RRh贵金属催催化剂都有商商业上的价值值。5.3、现代催催化技术化学反应和和电子控制设设备的结合。80年代初期,美国出台了了NOX排放标标准,对汽车尾气气的排放做了了更加严格的

20、的限制,这就要求有有一种除了能能够处理COO 和CH之外还能能处理NOX的新型催化化剂。随着三三效催化剂的的发展,化学反应和和电子控制设设备越来越受受到重视。CO和CH的处处理是在氧化条件件下进行,而NOX的处理理则是在富余余燃料的还原原条件下进行行的。一开始始,这个矛盾是是通过采用双双反应床转化化器来解决的的。首先在还还原条件下的的第一个催化化转换器中NNOX被还原;在第一个催催化剂后加入入更多氧气,这样充足的的氧气进入第第二个催化转转换器,在这里CO和CH被氧化处理理。双反应床床转化器远不不是理想处理理手段,因为低的空空燃比大大影影响了燃料的的利用率,并且限制了了发动机的使使用范围。而而且

21、在低的空空燃比造成的的还原环境下下可能是把NNOX转换为为NH3 ,而不是所所期望的N2。这样在后后续的氧化环环境中,NHH3又被转化为为NOX ,降低了尾气处处理能力。研究发现,将空空燃比控制在在合适的范围围内,三种污染物物都可以在一一个催化反应应器中有效地地去除。这就就需要电子控制系统统对发动机中中的气体反应应环境进行实实时控制。这这项技术的基基本思路是采采用一种氧气气含量传感器器,传感器探测测还原环境或或者氧化环境境并将信号传传递给发动机机电子控制系系统。控制系系统将信号反反馈到燃料注注射系统,从而决定加加料的程度,这样可以将将空燃比控制制在合适的范范围。此外,通过引入储储氧材料也可可以

22、削弱空燃燃比在最佳点点附近的摆动动。最近的进展是在在催化剂之后后添加第二个个氧含量探测测器,下游的探测测器对热老化化和污染物不不敏感,而且传感比比上游探测器器更加平衡的的气体组成。这这种情况下,即使是在汽汽车突然加速速或减速时也也可保持合适适的空燃比。化学反应和电子子控制设备的的结合使用是是一个很有前前途的发展领领域。随着机机载计算机技技术的发展,将会采用更更加合适的空空燃比以降低低污染物的数数量。5.4、冷启动动后短时间内内催化剂效率率提升。汽车尾气催化剂剂应用过程中中的另外一个个事实是:决定催化剂剂处理效果的的关键是对冷冷启动后的很很短时间内尾尾气处理的效效果的好坏。早期人们开发了了一些措

23、施来来改进对尾气气、尤其是CCH的利用。通通过采用不锈锈钢来代替传传统的管材料料可以减少尾尾气热量的散散失。尽管这这样可以使催催化剂很快达达到最佳催化化温度,但这也意味味着催化剂必必须承受更高高的温度。现现在广泛采用用的减少冷启启动期间尾气气排放的措施施是减缓汽车车发动机的运运作,这样可以使使尾气带来更更多的热量。例例如,可以通过推推迟点火时间间来达到这样样的效果:推迟了燃烧烧,并且可以使使尾气得到更更充分的处理理。除了对汽汽车发动机和和尾气排放系系统的改进,人们通过改改进催化剂的的整体式布局局,使点火行为为得到了改善善。通过开发发新的薄壁和和更大的比表表面积的催化化剂载体,使催化剂更更快地达

24、到使使用温度并且且有合适的面面积使催化反反应顺利进行行。相应的,催化剂形式式的改变也使使得其点火性性质得到改进进,高含量的Pdd催化剂正是是这类催化剂剂的代表。目目前解决冷启启动问题的主主要措施有紧紧密耦合催化化剂、前置小小体积催化剂剂、电加热和和燃烧尾气等等技术。5.5、尾气中中颗粒物的净净化处理。解决这一问题主主要采取两种种技术。第一一种是颗粒物物催化燃烧,其实现分为为两个步骤:首先,颗粒物的捕捕集,这可以通过过催化过滤装装置完成;然后是颗粒粒物的催化燃燃烧,以可控方式式在较低温度度下完成这一一步骤是困难难的。第二种种技术是采用用持续性可再再生捕集催化化剂,这种技术是是在第一种技技术之前添

25、加加了氧化催化化剂以氧化颗颗粒物中的可可挥发组分,同时将NO转化为NO2 , NOO2比O2有更高的氧氧化性能,可以更加有有效的推动颗颗粒物的氧化化。5.6、汽车催催化剂的发展展方向。未来十年值得关关注的研究方方向大致有以以下几点:净化在贫燃条件件下产生的氮氮氧化合物处处理的催化剂剂的开发;在硫氧化合物存存在情况下对对含氮化合物物能有效氧化化催化剂的开开发;催化剂中可以吸吸附HC和NOX的材料的开开发;对含碳颗粒物能能有效燃烧的的催化剂以及及反应器的开开发;在尾气产生的高高温下催化剂剂的稳定性问问题;起火温度低的催催化剂的开发发;抗硫毒性的催化化剂的开发;低温还原环境中中能对CO有效氧化化的催化剂的的开发;抗CO的毒性的的电催化剂的的开发;