沥青洒布车燃烧器废气净化装置研究

贾建国

(江苏华通动力重工有限公司 产品研发部，江苏 镇江 212003)

沥青洒布车以用途广泛、施工工艺好等特点得到了各界的认可。国内的沥青洒布车大多是在通用型的汽车底盘上改制而成。随着我国和世界环保组织加大环境的保护力度，排放要求越来越高，目前要求同步封层车上搭载的汽车底盘必须达到国家第四阶段排放标准，不久的将来有可能搭载符合国家第五阶段排放标准的底盘，甚至更高标准的底盘。

虽然沥青洒布车所搭载的通用型汽车底盘排放标准满足环保要求，但存在另一个废气污染源——燃烧器。沥青洒布车燃烧器一般以柴油为燃烧介质，其功用是长时间给沥青罐中的沥青加热、保温，以达到工程施工要求。目前所用的燃烧器，无论是进口的还是国产的，其燃烧是多么的充分，都不能避免排出大量的氮氧化物、一氧化碳等有毒有害气体。虽然沥青洒布车的底盘满足国家对环境保护的要求，但是燃烧器工作时所产生的未经处理的废气会污染大气，所以燃烧器成了沥青洒布车环保要求中的短板[1]。

1 燃烧器废气污染物

1.1 废气成分

燃烧器排放的废气中主要污染物成分有CxHy(碳氢化物)、NOx(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(颗粒物)。

氮氧化物(NOx)主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)组成。燃烧器中的燃烧过程影响NO和NO2的含量。在燃烧充分的情况下，氮氧化物中的二氧化氮(NO2)含量高一些； 在燃烧不够充分的情况下，一氧化氮(NO)的含量稍高一些。

CO和NO性质不稳定，在高温的烟气中会发生还原反应，即

尿素经过热解、水解系列反应后生成氨气(NH3)[2]，作为脱硝剂被喷入高温的烟气中，在催化剂的作用下，将烟气中的NOx分解为水和氮气，主要化学反应是

由反应方程式可以看出，氮氧化物在催化剂的作用下与液态氨气发生化学反应，最终生成无毒无害的氮气和水蒸气，排放到大气中。

1.2 废气危害

轻油、重油燃烧器排放的废气和汽车尾气中的碳氢化物、氮氧化物的成分相当复杂。废气中的部分气体对人体无直接影响，但多环芳烃是一种很强的致癌物质。多环芳烃在空气中的含量达到一定浓度时，在特定的气候条件下，会和氮氧化物发生光化学反应，并产生光化学烟雾，即所谓的光化学污染。光化学烟雾对人的呼吸系统和眼睛具有很强的刺激作用，长期以往，将对人们的身体健康造成很大的危害。

2 燃烧器废气净化装置

燃烧器废气净化装置所要解决的问题是弥补沥青洒布车在环保方面的不足，提供一种经济、可行、适合行业现有技术手段的燃烧器废气净化技术方案。通过该方案的实施，有效地降低沥青洒布车燃烧器排放的废气的浓度，达到底盘环保(大大减少有害气体的排放，基本达到环保的要求)、专用工作装置环保的目的。

在现有的沥青洒布车燃烧加热系统中增加废气净化装置。如图1所示，该废气净化装置主要由还原剂储存罐、还原剂喷洒泵、喷嘴、氮氧化物传感器、排气管、还原剂溢出传感器、喷洒泵控制器和还原剂液位传感器组成。该装置工作时，还原剂储存罐上的还原剂喷洒泵把还原剂通过喷嘴均匀地喷洒到排气管里的催化器上游，这些被喷洒进排气管的还原剂和燃烧器所产生的氮氧化物、CO等有毒有害气体形成高温混合物进入催化器，经过催化器的催化还原反应后，这些有毒有害气体被净化成只含有微量污染物的N2，CO2和H2O，排放到大气中。

氮氧化物浓度传感器安装在排气管中催化器的下游。净化后的气体被排出时要经过氮氧化物传感器的检测。如果该传感器检测发现氮氧化物等有毒有害气体的浓度超过了设定值，那么喷洒泵控制器将会控制还原剂喷洒泵增加还原剂的喷洒量，直到检测的未被净化的氮氧化物等气体浓度低于设定值为止。

还原剂溢出传感器也安装在排气管中催化器的下游。净化后的气体被排出时要经过还原剂溢出传感器的检测。如果该传感器检测发现未参与反应的还原剂溢出浓度超过了设定值，那么喷洒泵控制器将会控制还原剂喷洒泵减少还原剂的喷洒量，直到检测的未参与反应的还原剂浓度低于设定值为止。

氮氧化物传感器和还原剂溢出传感器通过喷洒泵控制器不断地修正还原剂喷洒泵的喷洒量，使燃烧器燃烧时所产生的废气在被净化的同时不会产生新的污染物[3]。

1 还原剂储存罐 2 还原剂喷洒泵 3 喷嘴 4 氮氧化物传感器 5 排气管 6 还原剂溢出传感器 7 喷洒泵控制器 8 还原剂液位传感器 9 燃烧器 10 沥青罐

图1燃烧器废气净化系统立体示意图

如图2所示，参考发动机排气后处理路线SCR模式，废气净化装置中的还原剂选用尿素水溶液(32.5%的高纯尿素和67.5%的去离子水)，还原剂溢出传感器可以选用对氨气敏感的传感器。尿素水溶液储存罐上装有尿素水溶液液位传感器，并用线缆将此传感器和沥青洒布车控制系统相连，使还原剂储存罐中的液位信息能在控制系统中显示。催化器可以选用矾基催化器或沸石型催化器[4]。

5排气管 11催化器

3 结束语

利用废气处理装置，通过选择性还原燃烧器排放的废气中的有毒有害气体[5]，使沥青洒布车在采用通用型低排放的底盘基础上，底盘上搭载的专用工作装置也达到低排放标准，进而整机各环节在工作过程都达到节能环保的要求[6]。以上技术方案在条件许可的情况下，笔者将会进一步探究燃烧器废气净化装置的效率等问题，并诚邀行业内技术人员共同开发，共同验证该装置的可行性。