柴油机尾气排放异常现象分析与研究.doc

前 言 随着我国经济的高速发展，各种车辆及在矿山，公路等恶劣环境下工作的工程机械对柴油机的技术性能要求不断提高，与此同时各柴油机厂家也在不断改进已有型号和开发各种性能更高的产品。WD615型柴油机为引进国外技术在中国制造的高速柴油机，适用范围广、使用可靠、经济技术指标优良、启动迅速、操作简单和维修方便等优点使其得到了广泛应用。但是它排放的污染物与环境意识日益增强的人们的要求越来越不相适应，所以要想柴油机继续得到广泛应用，我们必须想办法解决它的排放问题。 柴油机排放的尾气成分非常复杂，可以说所有成分对于人类来说都是有害的。污染物排放可以说是自柴油机问世以来就困惑人们的一大难题，这不可能完全避免，实际生活中我们只是在尽量减少其排放而已。 随着对柴油机低排放要求越来越严格，改善其工作过程的难度也越来越大，能统筹兼顾动力性、经济性、排放性的柴油机会变得更加复杂，成本也会随之提高。所以世界各国都在大力研究提高燃油质量、改善燃烧过程和排气后处理技术，在尽量保证柴油机工作正常的情况下减少其向大气中排放的污染物。 对于柴油机故障诊断，观察其排气烟色，是一种十分便捷有效的方法。但是我们只有对正常烟色有所了解才会正确判断非正常烟色。 本文将以潍动WD615型柴油机为例对其尾气排放异常情况进行较为系统的分析研究，以期能为用户对其进行保养和维修带来方便。 本文共分为五部分，第一部分简要叙述柴油机排放物种类及其危害，第二部分介绍各种排放物的生成途径，第三部分介绍WD615型柴油机的冒烟故障及其解决方法，第四部分介绍WD615柴油机的排放特性，第五部分介绍目前可行的各种尾气后处理技术。 1柴油机排放物及其危害 1.1二氧化碳的危害 WD615型柴油机所用柴油是一种复杂的碳氢化合物，当它与空气混合燃烧时排出物主要是二氧化碳和水蒸气。以前我们并不把完全燃烧时排出的二氧化碳当成一种污染物，但是近年来随着石油、煤炭等的大量使用造成二氧化碳在大气中所占的比例明显上升而且每年都在继续增加使全球温度逐步提高，造成明显的温室效应，所以柴油机排放的二氧化碳也成为我们要控制的对象。要想控制柴油机排放二氧化碳就要提高其燃烧效率、热效率和机械效率，减少做单位功所排出的二氧化碳。 1.2水蒸气的危害 柴油燃烧所产生的水蒸气自身我们不认为它是一种污染物，因为大气中本来就含有大量水蒸气。但它遇到碳化物或硫化物时，仍有可能产生有害的酸性物质。 1.3一氧化碳的危害 柴油机燃烧过程的时间很短，可燃混合气在燃烧室内混合不可能均匀，所以燃料燃烧就可能不完全，燃料在燃烧区停留时间不足以完全燃烧生成二氧化碳而生成一氧化碳，排气中就会有不完全燃烧产生的一氧化碳甚至未燃烧的燃料。负荷过大时也会产生很多一氧化碳，一氧化碳可以与人体内输送氧气的血红蛋白结合使人窒息。 1.4氮氧化物的危害 燃烧室内温度很高，空气中的氮会在高温下氧化生成各种氮氧化物而污染大气。柴油机排放的氮氧化物大都是一氧化氮，只有少量二氧化氮。一氧化氮为无色气体，在空气中正常浓度下不会有直接毒性。但是浓度过高时会引起中枢神经的障碍，影响肺的功能。一氧化氮在空气中氧化很缓慢，但是有紫外线照射时会迅速转化成二氧化氮。二氧化氮是褐色气体，有刺激性气味，进入人体后会与水分结合生成硝酸，导致咳嗽、气喘等病症。二氧化氮也是形成光化学烟雾的原因。 1.5碳氢化合物的危害 燃料燃烧不充分或未燃烧就产生了碳氢化合物，如烷烃、烯烃、芳香烃、醛、酮、有机酸等。现在还未发现烷烃对人体的直接危害。烯烃略带甜味，有麻醉作用且对粘膜有刺激作用，烯烃与氮氧化物是形成光化学烟雾的罪魁祸首。芳香烃有香味，但也有很强的毒性，苯的浓度高了会引起白血病，损失肝脏和中枢神经系统。醛类是刺激性物质且有毒，柴油机排出的醛类主要有甲醛、乙醛和丙烯醛，它们都刺激喉、支气管和眼粘膜，对血液也有伤害。但是柴油机过量空气系数较大所以排放的碳氢化合物较少。 1.6硫化物的危害 柴油中含有的硫燃烧后变成二氧化硫或三氧化硫排出，二氧化硫是一种无色气体在空气中会慢慢转化成三氧化硫，它与水结合会生成亚硫酸，对人的口鼻粘膜有强烈的刺激性。虽然以上所说硫化物的危害很大但柴油机排放的硫化物对环境造成的污染作用较小。 1.7含碳颗粒的危害 柴油机所排放的微粒主要成分是碳，它可以深入人的肺部损伤肺内各种通道的自净作用，从而使其他化合物发挥致癌作用。这些炭粒上还吸附有很多有机物质包括多环芳烃有不同程度的诱变和致癌作用。 以上介绍的污染物除了对人体有严重危害外还会对环境造成很大污染，例如影响大气能见度、植物的生长、建筑物寿命及外观等。柴油机使用较多的城市中其排放的微粒可使市内光线发生折射，天空变暗。二氧化硫等会形成酸雨使水体酸化