专题综述谈柴油车辆尾气处理北京建筑工程学院机电系白旭明1应重视柴油车辆的排气净化1997年,中国国家环境保护局公布了1996年度中国城市污染物超标人口百分比和超标城市百分比[1],如图1、图2所示。图11996年度城市暴露于空气污染物超标水平的人口百分比图21996年度空气污染物超标城市百分比愈来愈多的人已认识到,环境因素是影响人们健康和造成死亡的主要因素之一。1995年全国人口总死亡率为675人/10万人,脑血管疾病是城市居民的首要死亡原因,死亡率为130.48人/10万人;恶性肿瘤的死亡率为128.58人/10万人;呼吸系统疾病的死亡率为92.54人/10万人[2]。这些与城市大气污染有直接关系。近年来城市机动车尾气污染趋势加重,占城市大气污染的62%以上;北京市大气中50%CO、80%HC和50%NOx来源于机动车尾气。由于柴油机有较好的燃油经济性和可靠性,已较多地作为工程车辆、建筑车辆、运货车辆的动力源,在汽车上应用柴油机也有增加的趋势。但是,近几年柴油车辆的污染受到日益尖锐的批评。一个重要的原因,是柴油车辆除与汽油车辆一样产生CO、HC、NOx等污染物外,还散发微粒物质,微粒排放量是汽油车辆的50倍[3]。这些悬浮粒子属小于2.5Lm的细微粒子,当柴油车辆低速或减速行驶时,其细微粒子的排放量是汽油车辆的20～90倍,是天然气汽车的60～370倍。国外对柴油机排放已实施更严格的限制值。表1概括了世界范围内对微粒物质(PM)和氮氧化物(NOx)的法规[4]表1国外重载运货车柴油机污染标准(克/马力—小时)北美洲日本欧洲联盟1994年NOx5.0PM0.10NOx5.81(直喷)PM5.070.71NOx5.97PM0.271996NOx5.22PM0.111998NOx4.0PM0.101999推荐NOx3.36PM0.19推荐NOx3.73PM0.0752004NOx2.0试验循环瞬态速度/负载日本13工况欧洲13工况试验燃料硫0.03—0.05%十六烷值40—48硫0.05%1995十六烷值最小45硫0.2%94.10.10.05%96.10.1十六烷值49—531995年,我国机械工业部系统内燃机生产量为17111万千瓦,其中柴油机11076万kW;农机系统生产内燃机922万台近11000万kW,加之80%以上拖拉机、农用车辆又用于农村、城郊运输,其排烟明显26《建筑机械》1998年第8期比汽油车高。因此应重视全面控制道路车辆与非道路车辆排放,重视控制柴油车排放。采用先进技术、开发清洁能源内燃机、电动车辆等措施均可控制污染。本文仅谈谈采用催化剂、滤烟器对柴油车辆尾气进行净化。2车辆的尾气污染2.1尾气成因及其影响当前,车辆燃料的主要成份是碳氢化合物,有时有少量含氧添加剂。完全燃烧应产生CO2和H2O,燃烧不完全就产生CO、未燃碳氢化合物及微(颗)粒等。燃烧时空气过量、温度过高将产生NOx。燃烧中的硫,经燃烧生成含SO2和硫酸的排放物,造成酸雨污染。CO2无毒但产生温室效应。约有2%的燃烧产物是有毒的。燃烧成分如下示[5]无毒的有毒的CO2↓<15%+H2O↓<10%+N2↓<72%+O2↓<11%+CO↓<1%+HC↓<0.5%+NOx↓<0.5%+PM↓<0.5%2.2柴油车辆的尾气污染由于柴油的燃烧性能,造成尾气中微粒物的排放很高,见表2[3]。表2汽油车与柴油车有害物排放对比污染物柴油车汽油车CO<0.1%<10%HC<300ppm<1000ppmNOx1000～4000ppm2000～4000ppmPM0.5g/m30.01g/m3SO220～100ppm0北京市,天桥路口污染最为严重,原因是来往的35路公共汽车使用的是柴油机,当柴油车起动时散发出大量的黑烟废气污染物。柴油车还散发醛(Aldehyde)和多环芳烃(PAH)。柴油车辆的尾气包含有气态的、液态的和固态的污染物。气态污染物中含有CO2、CO、H2、NOx、SO2、HC、氧化物、有机氮和含硫混合物。液态污染物中含有H2SO4、HC、氧化物等。固态污染物由干烟灰、金属、无机氧化物、硫酸盐和固态碳氢化合物组成。柴油机的颗粒物由碳烟、燃烧产生的有机物和无机物形成,包含有从机油、燃料来的吸附的碳氢、吸附的硫酸盐、水和内燃机擦伤、腐蚀产生的物质。颗粒极易被人体吸入,可能造成慢性肺部疾病如气喘、支气管炎及气肿,是潜在的致癌物,引起潜在的健康损害。此外也对景观、建筑造成破坏,其刺鼻的气味亦令人呼吸不舒服。至于光化学烟雾的形成,反应机理及其危害,请看作者另文——参考文献[3]。在美国,控制重载车辆粒状污染物的新法规已于1994年生效(瞬态循环公共汽车0.05,重载货车0.10克/马力õ小时),欧洲联盟,降低重载车...
