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国三柴油发电机的特点和技术路线
发布时间:2024-02-25 00:13:08  ▏阅读:

 

导读:长期以来国内非道路用柴油发电机出口到欧美等地区,都会受到当地排放法规的严重制约。2007年我国也制定了标准,柴油机的排放要求将逐步与国际接轨,要满足未来严格更严格的排放法规,我们必须进行技术改造升级,也就是实现国三排放。可供选择的技术路线有两条:电控柴油发电机+EGR(机内净化)+颗粒捕捉器(后处理);电控柴油发电机+SCR(后处理)。国三标准柴油机是一种符合国家第三阶段排放标准的柴油机,它在设计、制造和试验中,都严格按照国家标准进行,具有更加环保、节能、高效等优点。

 

一、国三柴油机主要特点

 

      国三柴油机的特点主要体现在以下几个方面:

1、排放方面

      国三标准柴油机采用了先进的排放控制技术,实现了低排放、低噪音、高效率的特性。它能够有效地减少一氧化碳、二氧化碳等有害气体,同时降低噪音污染,为环保事业做出了积极的贡献。

2、性能方面

      国三标准柴油机具有更高的动力输出和更强的耐久性。它采用了先进的燃油喷射技术,能够更好地控制燃油喷射时间和喷射压力,从而提高了燃油的利用率,降低了油耗,同时也提高了发动机的动力性能。此外,它还采用了先进的润滑系统,能够更好地保护发动机内部零件,延长了发动机的使用寿命。

3、结构方面

      国三标准柴油机采用了模块化设计,使得维修和保养更加方便快捷。同时,它还采用了智能化控制系统,能够根据不同的工况条件自动调整发动机的工作状态,提高发动机的工作效率和燃油经济性。

4、应用方面

      国三标准柴油机适用于各种领域,如工程机械、农业机械、船舶、发电机组等。它在提高工作效率、降低成本、减少环境污染等方面发挥着重要作用。

      当然,国三标准柴油机也存在一些不足之处。例如,在低温环境下启动时,可能会出现启动困难的问题。此外,对于一些特殊工况,如高原地区的高原缺氧、特殊材料燃烧室的适应等,还需要进行进一步的研究和改进。

 

二、国三柴油机技术线路

 

1、电控柴油发电机+EGR(机内净化)+颗粒捕捉器DPF(或POC、D0C)技术路线

      该技术路线组成如图1所示。NOₓ的生成条件是高温、富氧的反应条件,而PM则在燃烧不完全的情况下产生,这使两者的控制成为矛盾。EGR系统适时将适量的废气导人气缸内,降低缸内最高温度,抑制NOₓ的生成。缸内温度的降低,使颗粒物(PM)的生成量较高,为此,在排气管上增设DPF(颗粒捕捉器),将PM过滤掉。

(1)EGR

       内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术(手法或方法)。主要目的为降低排出气体中的氮氧化物(NOx)与分担部分负荷时可提高燃料消耗率。

(2)SCR

      在催化剂作用下,将还原剂NH3喷入处理器中,使其在290~400℃下将NO和NO2还原成N2,而几乎不发生NH3的氧化反应,从而提高了N2的选择性,减少了NH3的消耗。

      柴油发电机组排气、电气电子等系统有较大变动,主要是增加排气处理装置、尿素罐、尿素泵、尿素喷嘴、尿素喷射管路、尿素加热管路、NOx传感器、排气温度传感器、氮氧传感器等众多零部件,仪表上增加尿素报警及液位显示等功能。

(3)DPF

      DPF是目前公认的有效的柴油机微粒后处理技术,它利用过滤体对排气中的PM 进行过滤处理, 降低PM的效率高达90%以上。该装置原理如图2所示。

      一般情况下,PM 起燃温度一般为550~ 650℃, 要高于柴油机的正常排气温度。因此,要使PM 燃烧,一是通过在燃油或者过滤体表面加入催化剂,降低PM 的反应活化能,从而降低PM 的起燃温度,在正常排气温度下使其氧化, 即被动再生;二是采用电加热技术提高柴油机排气温度或过滤体的温度,达到PM 起燃温度,使过滤体内沉积的PM 得以燃烧,即主动再生。

       柴油发电机组进排气、电气电子等各系统有较大变动,主要是增加DPF后处理、PM传感器、排气温度传感器等零部件。

 

柴油发电机+EGR+DPF系统图.png

图1  柴油发电机+EGR+DPF系统图

柴油机微粒捕捉器装置(PDF).png

图2  柴油机微粒捕捉器装置(PDF)

 

2、电控柴油发电机+SCR技术路线

      选择性催化还原反应(SCR)是一种排气后处理策略,用来处理柴油机生成的氮氧化物。 

(1)原理

      原理如图3所示。通过优化燃烧(优化燃烧技术包括优化增压控制,采用多次喷射、超高压喷射等)来降低PM排放。为控制NOₓ排放,采用向排气管中喷人尿素的方法来将NOₓ还原为无害的氮气和水。此路线在我国中重型柴油发电机上普遍应用,内部结构如图4所示。

(2)氮氧化物降低过程

      喷射适量氨(通常是尿素水溶液)作为还原剂进入排放尾气,随后氨气和排气混合后进入安装有催化剂模块的反应器中,氮氧化物在催化剂作用下还原为氮气和水。

① 喷射尿素溶液40%(质量含量)CO(NH2)2 + H2O。

② 尿素溶液分解为氨气 CO(NH2)2 + H2O →NH3 + CO2。

③ 氮氧化物与氨气发生氧化还原反应 NOₓ+NH3+O2 →N2+ H2O。

 

柴油发电机+SCR系统图.png

图3  柴油发电机+SCR系统图

柴油发电机尾气脱硝系统结构图.png

图4  尾气脱硝系统结构图

 

总结:

      总之,国三标准柴油机作为一种先进的柴油机技术,具有显著的优点和一定的局限性。在实际应用中,需要根据具体情况进行选择和使用。同时,我们也需要加强技术研发和推广应用,推动柴油机的绿色发展,为环保事业做出更大的贡献。


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