ООО"ФилАвто"   г.Энгельс

8(8453)771368,   8(8453)711439   filavto@yandex.ru

 

 

Основные компоненты вредных выбросов с отработанными газами.

Процесс преобразования химической энергии топлива в механичес­кую работу в цилиндре дизеля сопровождается выхлопом отработанных газов в атмосферу. К категории наиболее опасных загрязнителей, содер­жащихся в них, относятся следующие газообразные вещества и частицы, выбрасываемые с выпускными газами: окислы азота NOx, образующиеся в цилиндрах дизеля при температуре выше 1500°С, когда азот становится химически активным газом; окись СО и двуокись углерода С02, образую­щиеся в результате сгорания топлива; сернистый и серный ангидриды S02 и S03, образующиеся в результате окисления присутствующей в топливе серы (элементарной, меркаптановой и др.); продукты неполного сгорания топлива СНХ, агломерация мелких частиц не полностью сгоревшего топли­ва, частицы не полностью сгоревшего масла, сажи и др. (рис. 5.1).
Образование окислов азота NOx сопровождает рабочий процесс лю­бой энергетической установки, если температура этого процесса выше 1500°С. При таких условиях атомы азота становятся химически активными в результате потери ими одного или нескольких электронов.
Таким образом, для того, чтобы уменьшить содержание в выпускных газах окислов азота, необходимо: создание в камере сгорания условий, при которых не происходит интенсификация процесса образования хи­мически активного азота; обеспечение максимально допустимой интен­сификации процесса окисления углеводородов (топлива) в камере сго­рания.
Окись углерода СО образуется в результате неполного сгорания топ­лива, что указывает на недостаточно эффективное протекание рабочего процесса в камере сгорания дизеля. К основным причинам неполного сгорания топлива относятся: низкие эксплуатационные свойства приме­няемого топлива; нарушения в регулировании подачи топлива в камеру сгорания дизеля; неудовлетворительное состояние топливоподающей системы и деталей ЦПГ (нагары на распылителе форсунок, образование недопустимых отложений в газовыпускном тракте, потеря подвижности поршневых колец; изношенность деталей топливной аппаратуры и ЦПГ).
Образования окиси углерода и окислов азота связаны между собой прямо пропорционально, т.е. чем больше содержание в выпускных газах окиси углерода, тем больше содержание и окислов азота. Образование окиси углерода как результат неполного сгорания топлива указывает на неэффективное использование последнего в процессе преобразования


Фильтры,фильтроэлементы,судовые дизеля,двигатели


8,5 г/кВт ¦ ч
21% 02 79% N2

‘О
175 г/кВт ¦ ч 97% СН 3%S

1 г/кВт ¦ ч 97% СН 2,5% Са 0,5% S

13% о2
75,8% N2 5,2% СОг 5,35% Н2О NOx = 17 г/кВт ¦ ч SOx = 12 г/кВт ¦ ч СО = 0,8 г/кВт ¦ ч СН = 0,9 г/кВт • ч част. = 1,2 г/кВт 1 ч

Рис. 5.1. Типовая схема поступающих в цилиндр и выходящих из него компонентов судового малооборотного дизеля при полной нагрузке: 1 ~ воздух, 2 - тепло, выделяющееся в атмосферу; 3 - выпускные газы; 4 - механическая работа, 5 ~ масло на смазку цилиндров; 6 ~ топливо

его потенциальной энергии в дизеле. Окись углерода при нормально ор ганизованном рабочем процессе, правильном выборе применяемого топлива и требуемом техническом состоянии дизеля не образуется и в выпускных газах не присутствует.
Сернистый и серный ангидриды S02 и S03 образуются в процессе сго­рания топлива, содержащего серу. Реакции окисления серы в сернистый S02 и серный S03 ангидриды проходят с выделением теплоты, поэтому они участвуют в выработке преобразованной в дизеле полезной энергии. Чем выше доля серного ангидрида S03, тем больше выделяется тепловой энергии. Однако выбросы этих ангидридов с выпускными газами являют­ся опасными веществами для окружающей среды.
Среди указанных ангидридов наибольшую опасность представляет сернистый S02, выбрасываемый в виде газа, и в результате дальнейшего окисления, переходящий в серный ангидрид 503. При температуре ниже 110°С серный ангидрид, соединяясь с парами воды, образует наиболее химически активную серную кислоту H2S04. Серный ангидрид образуется в цилиндре дизеля, а серная кислота - еще в выпускном тракте, и воз­можна ее нейтрализация очистительными устройствами. Поэтому в про­цессе сгорания топлива необходимо обеспечить окисление серы в сер­ный ангидрид.
Общее количество содержания сернистых веществ в выпускных газах регламентируется содержанием в топливе серы, поэтому необходимо ог­раничить наличие серы в применяемых топливах.
Твердые продукты сгорания топлива (частицы) в дизеле образуются в результате неполного окисления наиболее тяжелых его компонентов, и в первую очередь присутствующих в нем структурных (агрегативных) об­разований: смолистых, смолисто-асфальтеновых, смолисто-водяных, смолисто-твердых. Все эти несгоревшие структурные системы и составля­ют основную массу твердых загрязнений, выбрасываемых в виде сажи с выпускными газами.
Двуокись углерода С02 является конечным газообразным веществом процесса преобразования потенциальной энергии углеводородных энер­гоносителей в энергетических установках, в частности в дизелях. В отли­чие от перечисленных веществ, выбрасываемых в составе выпускных га­зов, исключить содержание в них двуокиси углерода невозможно. Ос новное экологически опасное воздействие двуокиси углерода состоит в разрушении озонового слоя и создании, таким образом, «парникового эффекта» на нашей планете.
Анализ данных по содержанию экологически опасных веществ в вы­пускных газах на единицу вырабатываемой мощности позволяет соста­вить баланс количеств вводимых в установку и выбрасываемых из нее различных химических веществ.
Типичный состав выпускных газов для четырехтактного СОД при пол­ной нагрузке следующий:


% (по объему)

 

г/кВт • ч)

 

N0.......................

... 75

sox............

..... 12

о2.......................

.12,3

NO,...........

..... 16 или 700

со2......................

...5,6

СО............

...0,6

Инертные газы..

....0,9

СН............

....0,4

Пар Н20.............

..... 6

Сажа........

..0,05

Безвредные или нейтральные (С02) вещества в сумме составляют - 99% от общего объема выпускных газов. Остальные - менее 1% (10000 частей на миллион - промилле, %) - включают в себя окислы азота (N0X), серы (S0X), окись углерода (СО), углеводороды (СхНу) и частицы (сажа, зола).
Окись углерода, сажа и углеводороды являются результатом непол ного сгорания топлива. В связи с большим избытком воздуха в отрабо­танных газах судовых дизелей их немного по сравнению с их количеством в высокооборотных автотракторных дизелях и особенно бензиновых кар­бюраторных двигателях. Однако, некоторые углеводороды обладают сильными канцерогенными свойствами, поэтому, несмотря на малую концентрацию, проблема снижения выброса этих компонентов актуаль на. Такие химические вещества, как NOx, СО, SOx и др., попадая в атмо­сферу, нарушают ее естественный экологический баланс вследствие об разования слабых кислот.
Доля NOx и S02 в отработанных газах дизелей составляет более 80% объема всех вредных выбросов, поэтому задача снижения эмиссии этих компонентов составляет основу проблемы создания экологически чистых судовых дизелей. Содержание окислов серы в отработанных газах обус­ловлено наличием серы в топливе. При окислении серы в камере сгора ния дизеля образуются S02 и S03, причем преимущественно S02 (соотно­шение 15 :1). Образование окислов азота в камере сгорания дизеля обус­ловлено наличием больших количеств азота, кислорода и высокими тем­пературами в отдельных зонах расслоенного заряда. Окисление азота на чинается при температуре выше 1227°С, а при 2027°С и более реакция про­текает достаточно быстро (время реакции около 10 2 - 10 6 с).
Окись азота образуется в зонах топливного факела, где смесь прибли­жается по составу к стехиометрической, а локальная температура может достигать 2227°С. И хотя максимальная температура в дизелях не превы шает 1727°С, указанное обстоятельство обусловливает высокие значения эмиссии NOx. Окислы азота образуются также из-за наличия азота в топли­ве. Как показали исследования, этот азот значительно более активен в хи мических реакциях окисления по сравнению с атмосферным азотом.

 


 

 
 
         
 

 

 

Наши контакты

адрес:

Саратовская обл., г.Энгельс, Промзона

телефоны:

8(8453)77-13-68

89020483620

e-mail:

filavto@yandex.ru

 
Яндекс.Метрика