机动车尾气机外净化技术研究

黄 慧 姚庆宋 李康婷

浙江东天虹环保工程有限公司

机动车尾气机外净化技术研究

黄 慧 姚庆宋 李康婷

浙江东天虹环保工程有限公司

国IV排放标准对机动车尾气排放治理和节能提出了新的更高要求，为了达到排放标准，可以在机内净化技术基础上，通过辅之以必要的机外净化技术，达到强制净化，实现尾气的达标排放。本文分析了三效催化技术、颗粒物过滤技术以及氮氧化物选择性还原技术，并根据不同技术特点，提出了三元催化转换器与电控燃油喷射系统在汽油机上的联合使用的主要应用和研究方向。

机动车尾气治理；机外净化技术；环保

1 概述

根据环保部发布的《2015年中国机动车污染防治年报》公布的数据显示，我国已经连续六年成为世界机动车产销第一大国，与1980年相比，截止到2015年底全国机动车保有量增加了33倍，达到了24577.2万辆。汽车排放的主要污染物有CO、HC、Nox、PM颗粒物以及Pb、SO2等有害物质。据监测结果表明，随着机动车保有量的快速增加，呈现出煤烟与机动车尾气复合污染特点，城市空气污染加剧态势。全面做好机动车污染监测、治理刻不容缓。

机动车尾气控制技术包括机内净化和机外净化两种，其中，机内净化主要从发动机燃烧室结构、点火系统、进气系统和燃油电子喷射系统方面采取措施，予以控制。机外净化技术包括三效催化技术、颗粒物过滤技术以及氮氧化物选择性还原技术等。本文重点探讨机外净化技术。所谓机外净化技术，是指发动机燃烧生成的废气排出发动机排气门后，但还未排入到大气环境之前，进一步采取净化措施，以减少最终汽车污染排放的技术。

2 三效催化技术（TWC）

三效催化技术原理：在汽车尾气主要污染物CO、HC和NOx中，CO、HC具有还原性气体，Nox是氧化性气体。CO、HC和Nox具有加速废气氧化-还原反应速度作用。三效催化技术处理汽车尾气的效果与温度有着密切联系，通常需要达到500-700℃才是最为理想化工作状态。从目前的实际应用来看，高效能的三效催化对于汽车尾气的净化效率达到95%以上。但，三效催化技术的良好效果必须要达到一定的外部环境条件（见表1）：实际空燃比应控制在理论空燃比（14.7/1）周围很狭窄的范围内（目前常在电控闭环系统的发动机排气管上加装一个氧传感器）；使用无铅汽油和添加剂含量低的润滑油；保持发动机良好的工作状态；正确安装三效催化转换器。TWC技术在汽车应用上有较高的普及率，从而为机动车尾气污染治理提供了坚实的技术支持。

表1 ：三效催化转化器失效机理

慢性中毒锌、磷、硫中毒；或慢性铅中毒电喷不良混合气过浓或过稀；电喷部件损坏；不当操作机油添加剂中锌或磷使催化剂中毒；汽油中的硫使催化剂中毒；无铅汽油中的微量铅长期积累催化剂转化效率低；燃烧不正常；缺油或排气中含油

3 颗粒物过滤技术（DPF）

颗粒物过滤技术（DPF）：微粒捕集器（DPF）技术是最终实现微粒排放控制的最为有效和简单的方法。目前，DPF技术的研究主要集中在过滤材料和过滤体再生方面。其中，常用到的过滤材料有堇青石蜂窝陶瓷、碳化硅、编织陶瓷纤维、金属纤维毡、活性碳纤维等等。要积极开发高性能、低成本的颗粒物过滤材料，以满足现实需要；过滤体再生技术主要有进排气节流再生、喷油助燃再生、电加热再生、微波加热再生、逆向喷气再生等。再生技术方面，多种再生技术相结合是未来的发展方向。影响柴油车排放颗粒物控制技术的因素主要包括燃油品质、机内净化和机外处理技术。通过优化壁流式DPF孔道结构，增大对灰分的承受能力，延长DPF使用寿命，目前，DPF仍然是最为有效的柴油车后处理控制技术。但，由于我国受到催化剂制备水平和燃油硫含量等条件的限制，DPF技术实际应用难度加大，这也是国IV标准实施较为缓慢的主要原因之一。当前，较为理想的是采用被动再生技术，并将被动再生技术与主动加热结合起来应用较多。

4 选择性还原技术（SCR）

SCR技术是指在一定温度（290℃-350℃）条件下，利用还原剂（如氨气、尿素溶液等）有选择性地与NOx在催化剂涂层上进行催化还原反应（而不与氧发生反应）生成无毒无污染的N2和H2O。氮氧化物（NOx）是柴油机动车排放废气中危害大气环境的主要成分，选择SCR技术是目前应用较为成熟的排放控制技术。该技术是由ECM控制加料泵精确地喷射液体尿素到催化器上游的排气系统，将发动机排气中所产生的氮氧化物转化成氮气和水。该技术系统的运行过程是：系统自检—系统预注—等待加料—系统加料—系统排空。SCR技术能够有效降低NOx90%以上，但该技术初期投资高，需要持续维护费用，还要考虑设备的布置空间等。

5 结语

对于在用车的排气净化措施，机内净化技术是治理发动机排气污染的治本之举，当机内净化不能达到排气标准时，还需采用机外净化措施来强制净化排气。目前，催化净化技术是研究以及应用范围最多和最广的机外净化方式。三元催化转换器与电控燃油喷射系统在汽油机上的联合使用也是目前发展的主要方向。

[1]黄育新,廖雄铭,王少明等.机动车尾气催化净化装置技术进展[J]资源节约与环保,2015(11):86.

[2]李滨.机动车尾气污染及其净化处理技术[J]科技创新与生产力,2004(5):29～30.

黄慧（1988.3-），女，本科，汉族，助理工程师，主要从事汽车尾气治理研究。