柴油機四效催化轉化技術研究.pdf

1、柴油機以其優(yōu)越的動力性和燃油經(jīng)濟性，近年來得到更普遍的應用。柴油機排氣的主要有害成分包括微粒、NOx、HC、CO，其中HC與CO濃度較低且易在富氧環(huán)境中氧化，所以柴油機排氣控制的重點是微粒與NOx。目前，柴油機機內控制技術已經(jīng)使柴油機排放降低到較低的水平，但仍不能滿足未來嚴格的排放法規(guī)，迫切需要排氣后處理新技術，以及多種現(xiàn)有技術的有機集成來同時對柴油機的有害排放物進行凈化。 本文首先分析了國內外車用柴油機四效催化轉化裝置的研究進

2、展，認為國內外已經(jīng)發(fā)展了許多用于柴油機排氣后處理的技術，但各自又都面臨一些問題，尚沒有開發(fā)出較好的排氣后處理技術。低溫等離子體技術與催化轉化技術的集成技術，因其理論上有可能達到較好的效果，而且避免了其他四效催化轉化裝置的主要問題，諸如要求排氣溫度較高，需要復雜的還原劑供應裝置等，具有重要的研究價值。 本文研究了催化劑的制備，結果顯示，燒結法和溶膠．凝膠法都能制備La0.9K0.1CoO3鈣鈦礦型復合氧化物。通過提高燒結溫度，都能

3、進一步提高產(chǎn)物的純度，同時晶粒粒度會增大，比表面積減小。在相同燒結溫度下，溶膠-凝膠法生成的產(chǎn)物與燒結法相比更純一些，粒度更小，比表面積和孔徑更大。因而，溶膠．凝膠法是制備La0.9K0.1CoO3鈣鈦礦型復合氧化物的較理想方法。 在小樣試驗中，發(fā)現(xiàn)用溶膠．凝膠法在1050℃燒結溫度下制備的La0.9K0.1CoO3鈣鈦礦型復合氧化物催化劑，具有更低的碳煙點火溫度、更低的NOx起始反應溫度，更低的反應副產(chǎn)物CO濃度，因而催化性能

4、優(yōu)于燒結法制備的催化劑；通過適當提高燒結溫度和采用溶膠．凝膠法可以提高催化劑凈化PM和NOx的性能。然后嘗試分別利用貴金屬Pt、La0.9K0.1CoO3、Pt和La0.9K0.1CoO3共同，三種方案作為PM和NOx反應的催化劑。結果Pt和La0.9K0.1CoO3共同應用則效果不佳：Pt催化劑在各反應溫度指標上都略優(yōu)于La0.9K0.1CoO3，但它也有一定的缺陷，包括對NOx的轉化效率較低，最后殘余CO、HC等污染氣體沒有反應，使

5、用貴金屬，成本較高等；因而綜合考慮溶膠-凝膠法在1050℃燒結溫度下制備的La0.9K0.1CoO3是較理想的凈化PM和NOx的催化劑。最后研究了這種催化劑的工作條件，與發(fā)動機高速大負荷運轉時的排氣狀況相符合。 在柴油機臺架試驗中，La0.9K0.1CoO3催化劑在一定溫度下不僅能夠同時降低柴油機排氣中的PM和NOx，還可以降低HC和CO的排放，但是對PM和NOx的轉化效率還比較低，在最好的情況下只有15％～20％；需與低溫等離

6、子體技術技術協(xié)同作用，以提高凈化效果。 在對低溫等離子體技術的理論分析中，重點分析了低溫等離子體技術的能耗問題，設計了并聯(lián)式的介質阻擋放電反應器，以及確定了與之相匹配的高壓脈沖電源參數(shù)，用經(jīng)驗公式計算了反應器的功率。 研究了等離子體技術與鈣鈦礦型催化劑技術的協(xié)同作用，與單獨用催化劑技術相比，可提高對柴油機排氣凈化效果，但對反應溫度降低較小，仍然在300℃左右。 在低溫等離子體臺架實驗中，所設計的并聯(lián)式的介質阻擋放

7、電反應器，可正常工作，并達到凈化柴油機排氣的效果；采用催化劑后置，低溫等離子體發(fā)生器前置的布置形式，難以達到催化劑工作溫度；催化劑前置，低溫等離子體發(fā)生器后置的布置形式，有利于滿足催化劑的工作條件，使催化劑有效發(fā)揮作用。低溫等離子體輔助柴油機四效催化轉化技術對NOx和微粒有較好的凈化效果，尤其是對NOx，凈化率最高可達81.2％。對于固定式柴油機改進后基本具備實際應用的條件；對于車載柴油機，在解決高壓脈沖電源小型化、可移動的問題后，也具