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柴油机中氮氧化物的排放控制

  NOx排放的控制措施通常有三种方式:燃油的预处理、柴油机结构的改进和改造、排气的后处理。其中,燃油的预处理包括使用低氮燃料(如LNG)和燃油乳化两种方法;柴油机结构的改进和改造途径有喷油器结构改进和定时控制、缸内喷水技术(DWI)、废气再循环(EGR)、扫气空气加湿(SAM)、CAS技术以及湿空气动力(HAM-HumidAirMotors)系统等;排气的后处理方法包括选择性催化还原法(SCR)、AR(吸附还原催化剂)以及碳素纤维加载低电压技术等。

  (1)燃油乳化(Water-in-FuelEmulsion)。燃油乳化技术是通过超声波和机械搅拌的作用使预先混入水的燃油形成乳化油滴,当乳化油滴喷入高温燃烧室后会因吸收大量的热在内部产生“微爆”,破碎成更加细小的油滴,从而改善了燃烧过程,并且由于水的吸热作用和稀释燃油的作用,降低了缸内最高燃烧温度,进而减少柴油机的NOx排放量。

柴油机中氮氧化物的排放控制

  (2)选择性催化还原法(SCR)。它是一种剂量系统,在温度为290~350℃下,系统将还原剂(如氨气、尿素溶液等)导入排气中,与NOx在催化剂涂层上进行催化还原反应,生成无毒无污染的N2和H2O。

  (3)废气再循环(EGR)。EGR是将一部分柴油机排出的废气经冷却和滤清后再次引入进气管,从而降低燃烧前气缸的氧含量,同时由于废气中含有比热容较大的水蒸气和CO2,可以有效地降低缸内最高燃烧温度,从而达到降低NOx排放量的效果。

  (4)湿空气动力系统(HAM)。湿空气动力系统是通过加湿进气降低缸内最高燃烧温度,从而降低NOx排放量。而且,它可以取代增压空气冷却器,达到冷却进气口空气的效果。瑞典的MuntersEuroform公司在一台6000kW的12PC2.6V型船用中速柴油机中采用HAM技术,使NOx的排放量降低了74%。除此之外,HAM系统可以利用海水作为水蒸气的来源,用废气锅炉加热或柴油机冷却水加热。

脚注信息

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