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康明斯发电机组主要排放物的生成机理

文章来源:康明斯柴油发电机厂家 人气: 发表时间:2021-03-06

康明斯柴油发电机主要排放污染物的生成机理


2.1.CO生成机理

CO的生成主要有三种途径:一是柴油发电机进气与柴油喷雾混合不均匀导致局部混合气过量空气系数Φa<1,局部燃烧缺氧导致不完全燃烧生成CO;二是已成为燃烧产物的CO2和H2O在高温条件下产生热解反应进而生成CO;三是排气过程中HC未完全氧化生成CO。

2.2.HC生成机理

排放的HC一般是未燃HC,是指没有燃烧或部分燃烧的碳氢化合物的总称。一般认为柴油发电机中HC的产生主要有两种途径:一是由于滞燃期中形成的过稀混合气在燃烧室内不能满足自燃或扩散火焰传播的条件,导致HC的氧化反应无法开始或瞬间终止,生成未燃HC;二是燃烧过程后期低速离开喷油嘴的燃油与进气不良好混合形成的过浓混合气不能着火及燃烧,生成未燃HC。

2.3.NOX生成机理

柴油发电机排放的NOX主要是NO和NO2,其中NO占据了NOX排放的85% - 95%。NO本身无毒无害,但NO随着排气进入大气后会缓慢氧化成有毒的NO2,因此NOX生成机理主要针对NO讨论。NO的生成途径有三个:一是激发NO的生成;二是燃料NO的生成;三是高温NO的生成。前两者NO的生成量极少,可以忽略不计,因此NO的主要生成方式为高温NO的生成。其反应机理如下:

N2+O→NO+N

N+O2→NO+O

N+OH→H+NO

由上式可以知道影响NO生成的因素为高温、富氧和反应时间。


2.4.PM生成机理

柴油发电机排放的PM主要成分有碳粒、硫酸盐、可溶性有机成分和含金属元素的灰分等。其中碳粒的生成是一个非平衡过程,现在比较流行的理论认为生成碳粒的过程是燃油分子大量分解和原子分子重新排列的过程。当燃油喷射到高温空气中时,轻质烃很快蒸发气化,而重质烃会以液态暂时存在,液态的烃在高温缺氧条件下直接脱氢碳化,成为焦炭状的液相析出型碳粒,粗度一般较大。而已气化的轻质烃,经过不同途径,产生气相析出型碳粒,粒度相对较小。气相的燃油分子在高温缺氧的情况下发生部分氧化和热裂解,不断脱氢形成原子级的碳粒子,逐渐聚合成直径为2nm的碳烟核心(碳核);气相的烃和其它物质在碳核表面的凝聚,以及碳核相互碰撞发生的凝聚,使碳核继续增大,成为直径为20-30nm的碳烟基元;而碳烟基元经过相互聚集形成直径为1μm以下的球状或链状的多孔性聚合物。硫酸盐主要由燃料中硫分经燃烧反应生成。而含金属元素的灰分来源于各种添加剂以及运动件之间相互摩擦产生的磨屑。

 

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