汽车尾气及其处理

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资源描述

汽车尾气污染以及其治理发动机排放的污染物(enginepollutionanditstoxicity)发动机对环境的污染主要来自排气产物,汽油机的主要污染物是CO、NOx和HC,燃用含铅汽油还会产生铅污染。发动机排气中另一种主要的污染物是二氧化碳,它是正常燃烧的主要产物,虽然二氧化碳本身是无毒的,但它却是引起“温室效应”的主要成分,所以备受全球关注。从健康的角度讲,大剂量的一氧化碳可致人死亡,城市中必须将一氧化碳控制在一个较低的水平。主要污染物及危害1.一氧化碳CO一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物,主要是在局部缺氧或低温条件下,由于烃不能完全燃烧而产生,混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时,燃料不能充分燃烧,废气中一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体,对空气的相对密度为0.9670,它的溶解度很小。2.氮氧化合物NOxNOx是NO、NO2等氮氧化物的总称。汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相比可忽略不计,但在柴油机中NO2可占到排气中总NOX的10%~30%。它刺激人眼粘膜,容易引起结膜炎、角膜炎,严重时还会引起肺气肿。HC对人眼及呼吸系统有刺激作用,对农作物也有害。3.碳氢化合物HC汽车尾气的碳氢化合物来自三种排放源。对一般汽油发动机来说,约60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放20%~25%来自曲轴箱的泄漏,其余的15%~20%来自燃料系统的蒸发。排气中的HC和NOx在一定的地理、温度、气象条件下,经强烈的阳光照射,会发生光化学反应,生成以臭氧(O3)、醛类为主的过氧化产物,称光化学烟雾。臭氧具有独特的臭味和很强的毒性,醛类对人眼及呼吸道有刺激作用。此外,它们还妨碍生物的正常生长。4.微粒排气中的微粒的主要成分是吸附物中有多种多环芳香烃(PAHs),具有不同的致癌作用。这种微粒由在燃烧时生成的含碳粒子(炭烟)及其表面上吸附的多种有机物组成,后者称有机可溶成分(SOF)。在所有有害成分中,CO、HC和NOx以及微粒是主要的污染物,目前汽车的排放标准和净化措施均旨在降低这几种污染物的含量。处理技术1.燃油替代⑴采用无铅汽油,以代替有铅汽油,可减少汽油尾气毒性物质的排放量。⑵掺入添加剂,改变燃料成分,提升燃油品质等,比如添加千分之五左右的燃油伴侣。汽油中掺入15%以下的甲醇燃料,或者采用含10%水份的水-汽油燃料,都能在一定程度上减少或者消除CO、NOx、HC和铅尘的污染效果。若采用“甲醇燃料”,即采用甲醇和其它醇类同汽油混合所制成的燃料。当甲醇占比例30%~40%,汽车尾气排出的污染物可基本上消除。⑶选用恰当的润滑添加剂-机械摩擦改进剂。在机油中添加一定量(比例为3%-5%)石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂,或采用纳米技术的润滑油添加剂,如铜爵机油伴侣等,加入到引擎的机油箱中,可节约发动机燃油5%左右。此外,采用上述固体润滑剂可使汽车发动机汽缸密封性能大大改善,汽缸压力增加,燃烧完全。尾气排放中,CO和碳氢含量随之下降,可减轻对大气环境的污染。⑷采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有毒气体排放量。据美国的俄亥俄州某研究所用豆油与甲醇、烧碱混合,然后去除其中的甘油,从而可获得“大豆柴油”。用“大豆柴油”,以3:7的比例掺入到普通柴油中,可供柴油汽车之用。它可大大减少发动机工作时排放的硫化物、碳氢化合物、一氧化碳和烟尘。故誉作绿色燃料。⑸采用多种燃料作为汽车燃料来源。随着科学技术的发展和计算机的广泛应用,确保环境保护法规的实施和节能措施:汽车中可广泛使用新的配方汽油、电力、压缩的天然气体、太阳能以及生态燃料的蓄电池等等。然而在这种汽车上装上电脑,不断在行驶中早先调拨组合,以使汽车发挥最佳性能。采用计算机控制点火系统,以便对发动机的不同工况作出快速反应,可取得最佳燃料经济性和发动机动力性能,可减少尾气对大气的污染。⑹节约能源,有利环境,大力推广车用乙醇汽油。根据有关专家指出,开发乙醇代替汽油,即节约能源,又可消化陈粮,使汽车排出的有害汽体减少,是一项有利于保护环境和资源的新课题。2.内部调试⑴减少喷油提前角。减少喷油提前角,可降低发动机工作的最高温度(1500摄氏度),使NOx的生成量减少。⑵改善喷油器的质量,控制燃烧条件(燃比、燃烧温度、燃烧时间),可使燃料燃烧完全,从而可减少CO、HC和煤烟。⑶调整喷油泵的供油量,可降低发动机的功率,使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧,从而也可以减少CO、CH和煤烟的生成。3.尾气净化即汽车尾气由原有毒气体,变成为无毒气体,再排放到大气中。从而可减少对大气环境的污染。⑴采用催化剂:将CO氧化成CO2,HC氧化成CO2和H2O,NOx被还原成为N2等。采用的催化剂有氧化锰,-氧化铜;氧化铬,-氧化镍,-氧化铜等金属氧化物和白金属(铂)等贵金属。它们都可以净化CO、HC。催化反应器设置在排气系统中排气歧管与消音器之间。⑵水洗:通过水箱,使汽车尾气中的碳烟粒子经过水洗和过滤及蒸气的淋浴,可将粘在碳粒上的有毒物质,使碳粒子胀大而给予去除。4.内部净化⑴正曲轴箱通气系统的设计:把从气缸窜入曲轴箱的气体(主要是未燃气体)再循环进入进气歧管,使其再次燃烧,改变了过去将其直接排入大气所造成的污染。发动机上的PCV系统就是发挥这样的作用。⑵排气再循环设计:发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接,使排出的气体经过再次循环,以降低氮氧化物的排放量。⑶蒸发排放控制系统的设计(碳罐):将化油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统,而将油箱中的蒸发汽引入储存系统,可大大减少污染物的排放。5.加强管理⑴淘汰旧车,采取报废迎新。开发并采用多种燃料的新型汽车,这是今后汽车的发展方向。以氢为燃料的电池电动车、太阳能汽车、电动汽车、复式汽车、液化气汽车、甲醇汽车等。它们是低公害、前途最佳的新型汽车。同时,也还可改装汽车发动机的汽车为柴油发动机汽车。虽然柴油发动机燃料费用高,但CO生成量少。如果对NOx、粉尘排放量作相对的限制的话,那么柴油发动机汽车也是未来最佳汽车。⑵严格执行国家质量技术标准/控制燃油标准。

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