"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв"






Скачать 340.15 Kb.
Название"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв"
страница1/3
Дата публикации04.10.2013
Размер340.15 Kb.
ТипСправочник
auto-ally.ru > Спорт > Справочник
  1   2   3
"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов ПДВ"

Ростехнадзор, НИИ "Атмосфера", Санкт-Петербург 2005г.

Извлечения
V. Снижение выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников
5.1 Автотранспорт
Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферного воздуха. С отработавшими газами транспортных средств в воздух попадают NOx, СО, СНх (от метана до полициклических ароматических углеводородов), альдегиды, кетоны, перекисные соединения, сажевый аэрозоль (сажа), SO2 и т.д. К веществам, вносящим основной вклад в загрязнение воздушного бассейна относятся:

  • оксид углерода,

  • диоксид азота,

  • углеводороды суммарно,

  • сажа,

  • диоксид серы,

  • соединения свинца (при использовании этилированных сортов бензина).

Выбросы двигателей внутреннего сгорания делятся на выбросы от карбюраторных (КД) и дизельных двигателей (ДД).

Такое разделение связано с тем, что для КД характерно поджигание однородной топливно-воздушной смеси электрической искрой, а для ДД - самопроизвольное зажигание гетерогенной смеси вследствие сильного сжатия и возникающего нагрева [95].
^ 5.1.1 Краткая характеристика условий образования загрязняющих веществ.
Выбросы от карбюраторных двигателей.
Для КД с хорошо отрегулированным режимом работы охлаждение смеси стенками камеры сгорания (КСг) является одним из основных источников неполного сгорания углеводородов, которое, в свою очередь, ведет к выбросу до 1% от несгоревшего топлива, при котором в атмосферу поступает более 400 видов углеводородов. Охлаждение стенками способствует затуханию процесса горения у поверхности камеры сгорания в узких щелях. Охлаждение в щелях представляет собой доминирующую форму образования продуктов неполного сгорания.

Поверхностный эффект переохлаждения на стенках камеры приводит к появлению продукта неполного сгорания топлива - СО. Кроме того, большое количество СО образуется в объеме при неполном сгорании. Оксид углерода образуется в камере сгорания в обогащенной смеси из-за недостатка кислорода и в сильно обедненной из-за неполного распространения пламени. Газофазные реакции в обычных условиях представляют собой несущественный источник углеводородных выбросов, которые обычно связываются с процессами, возникающими при трогании с места, разогреве двигателя или при режиме остановки двигателя.

Оксиды азота образуются в камере сгорания при газофазных реакциях и их количество зависит от температуры, времени и соотношения топливо-воздух. Механизм образования NOx можно представить при помощи трех реакций Зельдовича:

О2=

О + N2=NO+ N

N +О2 =NО+ О

NО образуется в горячих продуктах реакции, когда распространение и самовоспламенение уже прошли. Обедненные топливно-воздушные смеси дают наивысшие концентрации NOx, так как в них имеется некоторое количество избыточного кислорода при относительно высоких значениях температуры горения.

Из-за того, что бензин очень летуч, его испарение из системы подачи топлива представляет собой источник углеводородных выбросов.

В процессе старения двигателя выбросы его увеличиваются из-за ухудшения его характеристик. При износе поршневых колец увеличивается прорыв через них. Утечки через выхлопной клапан могут стать основным источником выбросов углеводородов. Система зажигания, которая работает в неотрегулированном режиме, может тоже способствовать увеличению выброса углеводородов [39].

Основной характеристикой бензинов и других карбюраторных топлив являются их детонационные свойства. Детонация возникает вследствие преждевременного взрывного воспламенения в цилиндре двигателя, сопровождается стуком в двигателе и ведет к увеличению расхода топлива, снижению мощности, перегреву двигателя с быстрым выводом его из строя. Для низкооктановых бензинов применяются антидетонационные добавки. Наиболее распространенная добавка - тетраэтилсвинец Рb(С2Н5)4 в смеси с бромистым этилом и мoнoxлоpнaфтaлинoм. Она ядовита и служит причиной - токсичности автомобильных выхлопов, в состав которых входит свинец в виде бромидов и хлоридов свинца. Увеличение октанового числа должно достигаться не за счет токсичных антидетонационных присадок, а применением таких методов получения и обработки бензиновых фракций, как риформинг, а также добавкой к бензинам ароматических углеводородов [80].


^ Выбросы от дизельных двигателей.
ДД, как и КД, выбрасывают в атмосферу углеводороды, СО и NOx, однако, к этим веществам добавляется сажевый аэрозоль. Так как дизельные двигатели работают при больших коэффициентах избытка воздуха (а=1,4..1,7), содержание СО и углеводородов в отходящих газах ДД существенно ниже, чем КД [39].

Углеводороды образуются в низкотемпературных зонах КСг (у стенок), где пламя гасится и сгорания не происходит. Они могут также образовываться в результате чрезмерного обеднения и обогащения смеси в отдельных зонах, а также при пропусках ее воспламенения. Испарение углеводородов из топливной системы мало из-за низкой летучести дизельного топлива.

Образование альдегидов объясняется протеканием холодно-пламенных процессов, предшествующих основному горению в дизеле. Они образуются также в конце тактов расширения и при выпуске.

Оксид углерода формируется в результате холодно-пламенных реакций и при сгорании в зонах КСг с локальной недостаточностью кислорода. NО (90% от NOx) образуются за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания [74].

Сажевый аэрозоль состоит из частиц углерода и тяжелых (жидких)
углеводородов. Токсичность выбросов ДД обусловлена адсорбированными на
поверхности частиц углерода ПАУ, из которых многие канцерогенны.

Работа ДД также сопровождается выбросом SO2, что обусловлено довольно высоким содержанием серы в топливе. Сера окисляется до SO2 и сульфатов в процессе сгорания с дальнейшим образованием H2SO4 и солей металлов. Около 98% серы и ее соединений, содержащихся в дизельном топливе, выбрасываются в атмосферу с отработавшими газами ДВС в виде SO2 [39].

^ 5.1.2 Снижение выбросов автотранспорта.
К основным методам снижения выбросов ЗВ в атмосферу от автотранспорта относятся:

  • повышение качества используемого топлива,

  • использование альтернативных видов топлива,

  • использование термических реакторов и каталитических нейтрализаторов,

  • использование сажевых фильтров,

  • улучшение процессов смесеобразования и горения топлива в двигателях внутреннего сгорания,

  • использование присадок,

  • обеспечение качественного технического обслуживания и контроля транспортных средств.

К методам, позволяющим снизить антропогенную нагрузку от автотранспорта на атмосферу населенных пунктов относится оптимизация движения транспортных средств [95].
Методы внутреннего и внешнего подавления выбросов.


  1. Методы внутреннего подавления выбросов ДВС.


Существуют разные режимы работы двигателей и разнообразие конструкций, которые оказывают влияние на выбросы в выхлопных газах и могут быть использованы в разных комбинациях для подавления выбросов двигателей.

Эти варианты режимов работы и конструкций классифицируются как "методы внутреннего подавления выбросов двигателя.
^ Карбюраторные двигатели.
Для КД такими методами являются регулирование температуры воздуха в карбюраторе, использование клапана задержки зажигания (снижается опережение зажигания при изменении нагрузки) и т.д. [39].

Одним из методов снижения выбросов является улучшение полноты сгорания топлива. Полнота сгорания топлива определяется, в основном, составом топливной смеси и качеством ее приготовления (т.е. макро- и микросмешением). Если макросмешение полностью определяется коэффициентом избытка воздуха, то микросмешение сводится к обязательной и полной гомогенизации заряда, исключающей наличие капель. Производителями автомобильных двигателей разрабатываются устройства, позволяющие усовершенствовать системы топливоподачи и улучшить процесс смесеобразования. В результате увеличения полноты сгорания топлива, помимо снижения выбросов, наблюдается экономия топлива и улучшение технико-экономических показателей. В зависимости от технического решения снижение выбросов ЗВ может достигать 15-20% [95].

В последнее время за рубежом разработан ряд малотоксичных бензиновых ДВС, основу которых составляют бедные смеси. Это позволяет резко снизить их токсичность (при α = 1.5-1.6). Из-за снижения склонности к детонации бедных смесей степень сжатия увеличивается, а топливная экономичность на 20% выше, чем у обычных искровых ДВС.

Для исключения топливного испарения все автомобили снабжаются системами улавливания паров бензина (СУПБ). Экологическим отделением НАМИ (г.Москва) разработана СУПБ для всех видов базовых моделей легковых, грузовых автомобилей и автобусов с бензиновыми двигателям, которая включает адсорбер, заполненный активированным углем [23].

В последнее время предлагаются новые технические решения радикального совершенствования систем электрозажигания и вспрыска ДВС на основе электроогневой технологии горения любых веществ и газов, позволяющие превратить существующие ДВС в экологически чистые и экономичные. Главная идея предлагаемых решений заключается в использовании сильных электрических полей для ионизации топлива и воздуха и интенсификации процессов горения в камерах сгорания ДВС.

Авторами одной из таких разработок предложены, запатентованы и опробованы новые способы и устройства, обеспечивающие интенсификацию процессов горения и воспламенения топливной смеси в камерах сгорания бензиновых ДВС посредством введения в камеры сгорания сильных знакопостоянных электрических полей малой мощности через одноэлектродные свечи зажигания, от бортового высоковольтного преобразователя напряжения. Также как и в зарубежных разработках, в данном случае реализуется электроискровое воспламенение смеси в камерах сгорания путем электрического пробоя промежутка между центральными электродами и поршнями двигателя, но в указанной отечественной разработке высокое напряжение подается в камеры сгорания на время рабочего такта или вообще на все время работы ДВС. Сущность преобразования состоит в зажигании смеси путем подачи многоискрового заряда с центрального электрода свечи непосредственно на поршень, в дожигании горящей смеси электрическим полем, которое является сильнейшим катализатором горения внутри камеры сгорания на рабочем и выпускном тактах, а также в электростатическом распылении топлива и озонировании воздуха непосредственно в камерах сгорания ДВС на тактах впуска и сжатия смеси. Испытания показали снижение выбросов токсичных компонентов (углеводородов, оксида углерода и т.д.) на 70-99% и экономию топлива на 20-30% [31].
^ Дизельные двигатели.
Для ДД снижение выбросов может достигаться такими методами, как турбонаддув, системы рециркуляции выхлопного газа, совершенствование замкнутой системы вентиляции картера и т.д.
^ 1) Использование малотоксичных рабочих процессов.

Снижения выбросов ЗВ с ОГ дизелей может быть достигнуто использованием малотоксичных рабочих процессов. _ Общий принцип таких процессов состоит в том, что для снижения выбросов NOx первая стадия сгорания должна осуществляться при обогащенной рабочей смеси в условиях недостатка атомарного кислорода за фронтом пламени, а вторая стадия - при обеднении смеси и интенсивной турбулизации топливно-воздушной смеси (ТЕС).

Для снижения содержания СО необходимо стремиться к интенсификации перемешивания топливно-воздушной смеси в конечной фазе догорания топлива. Снижение содержания сажи достигается торможением предпламенных процессов, гомогенизацией топливного заряда в КСг и снижением количества топлива, достигающего холодных стенок камеры и турбулизацией смеси с период сгорания топлива. С уменьшением времени задержки воспламенения и турбулизации ТВС во второй период диффузионного сгорания снижается выброс углеводородов.

Таким образом, при малотоксичных рабочих процессах в начальный период необходимо снижение интенсивности тепловыделения при условии интенсификации скорости сгорания и турбулизации, смеси в конечной фазе сгорания.

В максимальной мере это реализуется в разделенных и вихревых КСг при организации двойной или ступенчатой топливоподачи, в полуразделенных КСг, а также при применении ряда мероприятий.

Фирмой "Перкинс" разработан малотоксичный рабочий процесс Squisih Lip для высокооборотных дизелей жидкостного охлаждения, который снижает содержание оксидов азота в ОГ на 75% при снижении шума и давления цикла. Недостатком является ухудшение топливной экономичности. Фирма выпускает серии Т6-3543, Т6-3544.

Интересен опыт разработки малотоксичного рабочего процесса с объемным смесеобразованием. Особенностью рабочего процесса Duoterm, разработанного в Германии, является впрыскивание топлива с помощью односопловой или шрифтовой форсунки в центр ассиметричной КСг, имеющей сферическую форму с подрезанной верхней частью. В КСг организуется интенсивный воздушный вихрь, который при взаимодействии с факелом впрыскивания топлива формирует в центре камеры топливно-воздушную смесь стехиометрического состава, окруженную оболочкой обедненной смеси. Этот процесс отличается низкой скоростью впрыскивания топлива, пониженным теплоотводом из-за изоляции зоны сгорания от стенок КСг оболочкой из бедной смеси, небольшой начальной скоростью тепловыделения, но расширенным участком постоянной увеличенной скорости тепловыделения и резким снижением ее в конце такта расширения. Низкое содержание оксидов азота обусловлено стехиометрическим составом смеси и отсутствием свободного кислорода. Отсутствие топлива в холодных пристеночных слоях обуславливает низкое содержание углеводородов. Процесс характеризуется низкой дымностью, повышением топливной экономичности, низким шумом. На базе этого процесса фирма создала семейство дизелей с внутренним масляным охлаждением, предназначенных для установки на автомобили и тракторы.

Процесс, характеризующийся тенденцией гомогенизации ТВС разработан японской фирмой "Тойота". Впрыск топлива в КСг осуществляется с помощью одно дырчатой форсунки с углом раскрытия топливного факела 30-120° в камеру в поршне, имеющую форму тела вращения, близкую к "форме топливного факела. Топливо воспламеняется и сгорает в объеме КСг, не соприкасаясь со стенками. В процессе обосновано использование всей массы кислорода, что позволяет повысить экономичность и снизить токсичность и дымность ОГ.

Для дизеля Д-120, на котором была установлена система двойной топливоподачи при величине дополнительной порции топлива около 15%, получено снижение оценочного выброса оксидов азота на 1 г/кВт*ч.
^ 2) Подача воды в цилиндры.

Подача воды в цилиндры для снижения выбросов загрязняющих веществ может осуществляться в виде эмульсии, пара или жидкости. Наибольшее применение нашли подача водно-топливных эмульсий (ВТЭ) с помощью стандартных топливных аппаратов и подача воды во впускной трубопровод с помощью карбюратора и форсунки.

При использовании ВТЭ улучшается процесс смесеобразования и сгорания топлива, снижается дымность и выбросы оксидов азота. Использование ВТЭ не требует значительных конструкторских переделок двигателя. В дизельных двигателях используются эмульсии типа "вода в масле". Для облегчения образования эмульсии и повышения стабильности добавляют ПАВ-эмульгаторы (мазут, низшие спирты и их сложные эфиры). Установками для получения ВТЭ служат механические мешалки, коллоидные мельницы, струйные диспергаторы и другие устройства, позволяющие получить эмульгацию достаточной дисперсности.

Подача воды во впускной трубопровод приводит к снижению выбросов оксидов азота и сажи. Данный метод требует лишь установки карбюраторов, дополнительного бака для воды и при необходимости системы регулирования. Он может с успехом использоваться на уже эксплуатируемых дизелях.
^ 3)Рециркуляция отходящих газов.

Под рециркуляцией понимается такой способ работы ДВС, при котором искусственно увеличивается доля остаточных газов. Это достигается либо регулированием фаз газораспределения, либо соединением впускного и выпускного трубопроводов рециркуляционным. При этом снижаются выбросы оксидов азота, СО, углеводородов без ухудшения экономических показателей. Применение рециркуляции облегчает пуск двигателя в условиях низких температур, при пониженных степенях сжатия, связанных с форсированием двигателя. После пуска дизеля система рециркуляции может быть отключена.

Основной проблемой, которую необходимо решить при оборудовании дизеля системой рециркуляции является разработка автоматически регулируемого привода, изменяющего управление перепуском ОГ в зависимости от режима работы дизеля.

В качестве привода могут быть использованы различные механические, гидравлические, пневматические, электронные системы регулирования и их комбинации [23].
^ 4) Регулирование топливоподачи.

С точки зрения экономических и экологических показателей автомобильного дизеля наиболее благоприятно, по сравнению с всережимным регулированием, трехрежимное и гиперболическое регулирование. Благодаря тому и другому увеличивается топливная экономичность, снижается эмиссия оксидов азота и углеводородов. Переход же на 2-режимное регулирование повышает эмиссию СО. Однако, в случаях, когда необходимо движение транспортного средства с постоянной скоростью (например, в колонне, при выполнении ряда технологических операций и др.) лучше всего подходит всережимное регулирование. Обеспечить все это могут только адаптивные САУ (системы автоматического управления), позволяющие формировать различные характеристики топливоподачи, выбирать их форму в зависимости от конкретных условий эксплуатации [62].


  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconМетодическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов...
Настоящее пособие является переработкой изданного "Методического пособия по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconМетодическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов...
Настоящее пособие является переработкой изданного "Методического пособия по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconМетодические рекомендации для государственного инспектора при проведении...
Татарстан в целях усиления государственного контроля за соблюдением технических нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферный...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconОтчёт об итогах реализации
Правительства РФ в. В. Путиным был дан ряд поручений в рамках социально-экономического развития г. Норильска и развития Компании...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconИсходные данные для разработки Проекта предельно допустимых выбросов...
План-схема промплощадки предприятия (в масштабе, с экспликацией), с нанесением точки расположения выхлопов вентиляционных систем,...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconРуководство по эксплуатации нас. 0000. 003. Рэ
Рэ предназначено для потребителей изделия Приборы не выделяют вредных веществ, загрязняющих воздух и атмосферу, не оказывают вредного...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconМетодические рекомендации по разработке проекта нормативов предельного...
Методические рекомендации по разработке проекта нормативов предельного размещения отходов для теплоэлектростанций, теплоцентралей,...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconСанитарно-гигиеническая экспертиза атмосфероохранных мероприятий
Для этого разрабатываются нормативы предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферный возду Указанный гост получил развитие...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconСтатья 23 Коап РФ
Эксплуатация транспортных средств, у которых содержание загрязняющих веществ в выбросах либо уровень шума, производимого ими при...

\"Справочник по методам и техническим средствам снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, применяемым при разработке проекта нормативов пдв\" iconТаблица новых штрафов гибдд
Эксплуатация транспортных средств, у которых содержание загрязняющих веществ в выбросах либо уровень шума, производимого ими при...


авто-помощь


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
auto-ally.ru
<..на главную