大气污染控制工程：第八章 机动车污染控制技术

Slide 1第八章第八章 机动车污染控制技术机动车污染控制技术Slide 2一、城市机动车污染控制一、城市机动车污染控制Q1、教学要求Q要求了解城市交通趋势及影响Q理解汽（柴）油发动机污染物的形成与来源Q掌握其控制技术Q2、教学重点Q本章重点介绍汽油发动机污染物的形成与控制，柴油发动机污染物的形成与控制Q3、教学难点Q柴油发动机污染物的形成与控制Slide 3Emission control of Internal Combustion EnginesSlide 4Section 1城市交通趋势及影响城市交通趋势及影响Slide 5世界机动车增长趋势世界机动车增长趋势Slide 6城市机动车污染现状城市机动车污染现状随着经济的快速发展，我国汽车保有量连年高随着经济的快速发展，我国汽车保有量连年高速增长速增长 汽车单车排放因子高汽车单车排放因子高 机动车污染物排放总量大，城市机动车污染分机动车污染物排放总量大，城市机动车污染分担率高担率高 严重影响城市大气环境质量严重影响城市大气环境质量Slide 7中国机动车保有量增长情况中国机动车保有量增长情况近近10年来，全国机动车保有量迅速增加，平均增长速年来，全国机动车保有量迅速增加，平均增长速度约度约14%重点大城市保有量增长更快，北京市重点大城市保有量增长更快，北京市92年以来平均年以来平均增长速度超过增长速度超过20%机动车收入弹性系数研究表明：收入增长机动车收入弹性系数研究表明：收入增长1%，机动，机动车保有量增长车保有量增长1.021.94%我国经济发展水平决定城市机动车保有量将会在一我国经济发展水平决定城市机动车保有量将会在一定时期内保持迅速增加定时期内保持迅速增加Slide 8中国机动车保有量增长情况中国机动车保有量增长情况0 02002004004006006008008001000100012001200140014001978197819851985198719871989198919911991199319931995199519971997年份年份数量(万辆)数量(万辆)2013年汽车产销均超过年汽车产销均超过2000万辆！万辆！Slide 9北京市机动车排放污染分担率北京市机动车排放污染分担率浓度分担率浓度分担率(%)污染物污染物 年份年份 排放量排放量(万吨万吨)排放分担率排放分担率(%)城区 中心区 1995 年 107.5 76.8 76.5 86.3 CO 1998 年 129.0 82.7 84.1 89.5 1995 年 9.38 40.2 68.4 72 NOx 1998 年 11.5 42.9 72.8 73.6 Slide 10汽车动力系统汽车动力系统 Theoretical CombustionFuel+OxygenCarbonDioxideEnergy动力动力Ignition点火点火WaterVaporet汽油车汽油车:0.250.3柴油车柴油车:0.30.45Slide 11Actual CombustionQ Lead（铅）Q Hydrocarbons（碳氢）Q Carbon Monoxide（CO）Q Oxides of Nitrogen（NOx）Q Carbon Dioxide（CO2）Q Particulates（颗粒物）Q Sulfur oxide（SO2）Q Water Vapor（H2O）尾气管排放物尾气管排放物Slide 12汽车污染物产生来源汽车污染物产生来源 曲轴箱曲轴箱HC 的的 20%排气管排气管所有的所有的CO、NOX、Pb和和 HC的的 60%油箱和化油器蒸发油箱和化油器蒸发HC的的15%汽油车行驶工况与排放汽油车行驶工况与排放Q 1.怠速怠速,减速时减速时CO,HC排放高排放高,浓度约为浓度约为:CO:1.0-6%;HC:400-3000ppm NOx:10-100ppmQ 2.加速加速,定速时定速时NOx高高,浓度约为浓度约为:NOx:1000-4000ppm CO:0.5-3.0%;HC:200-600ppm 加速时加速时,碳烟约为碳烟约为:0.005g/m3 主要控制技术主要控制技术Q 前处理前处理:无铅汽油无铅汽油(0.013g/L),低硫汽油和柴油低硫汽油和柴油(1200ppm-50ppm?)废气再循环废气再循环(EGR):20%循环循环,降低降低NOx约约60%,但油耗增加但油耗增加3%Q 机内控制机内控制:发动机设计发动机设计 表面积表面积/容积容积 越小越好越小越好;电子控制技术电子控制技术;多气门技术多气门技术Q 机外控制技术机外控制技术:热反应器热反应器,催化反应器催化反应器(氧化氧化,还原还原-三效三效)改进点火系统改进点火系统Q电控燃油电控燃油喷射系统喷射系统废气再循环废气再循环(EGR)三效催化净化技术三效催化净化技术(TWC)Q 同时净化同时净化3种污染物种污染物:CO,HC,NOxQ 只能在很窄的空燃比窗口工作只能在很窄的空燃比窗口工作:闭环电控燃油喷射技术闭环电控燃油喷射技术 三效催化净化技术三效催化净化技术(TWC)Q 主要使用贵金属主要使用贵金属+陶瓷载体陶瓷载体,Pt,Rh,PdQ 寿命寿命,防中毒很关键防中毒很关键!Slide 20Section 3柴油发动机污染物的形成与控制Compressed Ignition Engines汽油汽油,柴油发动机的区别柴油发动机的区别Q 汽油发动机燃烧为预混火焰汽油发动机燃烧为预混火焰,柴油为扩散火焰柴油为扩散火焰Q 柴油发动机压缩比高柴油发动机压缩比高,热效率高热效率高30-50%Q 柴油发动机以喷油雾化方式燃烧柴油发动机以喷油雾化方式燃烧,产生碳烟较多产生碳烟较多Q 柴油车经济性好柴油车经济性好,马力大马力大Q 汽油车加速性好汽油车加速性好,正在开发缸内直喷发动机技术正在开发缸内直喷发动机技术Formation path of Soot Pollutants and Air-fuel ratio 柴油车行驶工况与排放柴油车行驶工况与排放Q 1.CO总是很低总是很低,约约0.1%Q 2.减速减速,怠速时怠速时HC相对较高相对较高,浓度约为浓度约为400ppm 此时此时NOx较低较低,约为约为30-70ppm Q 3.加速加速,定速时定速时NOx高高,浓度约为浓度约为:NOx:800-2500ppm 此时此时HC:90-200ppmQ 4.加速时碳烟最高加速时碳烟最高,约为约为0.30g/m3 Turbo-charge and Emission(采用增压和中冷技术)Inter-coolerOxidation catalyst(氧化催化剂)Particulate Trap(颗粒补集器)第七、八章需要掌握的内容第七、八章需要掌握的内容QVOCs的定义，包括中英文单词及缩写Q末端VOCs控制技术及优缺点Q机动车尾气的主要成分Q机动车怠速和加速时的尾气特点Q机动车尾气治理的方法：三效催化剂