Оценка характерристик многоступенчатого каталитического нейтрализатора отработавших газов icon

Оценка характерристик многоступенчатого каталитического нейтрализатора отработавших газов









Скачать 137.33 Kb.
НазваниеОценка характерристик многоступенчатого каталитического нейтрализатора отработавших газов
Размер137.33 Kb.
ТипДокументы
Оценка характерристик многоступенчатого каталитического нейтрализатора отработавших газов

Д.Н. Титов, Е.В. Титова


Восточно – Казахстанский государственный технический университет, г. Усть – Каменогорск,
т.(3272) 47-53-55, titov200708@mail.ru


Многоступенчатый каталитический нейтрализатор с блоками, полученными с применением СВС-технологий, прошел испытания на стенде с дизелем 6Ч 15/18 , который использовался в качестве источника газов с заранее известными параметрами объема подаваемых на фильтр газов и твердых частиц. Стенд оборудовался согласно ГОСТ 17.2.2.01,ГОСТ 14846-81 и OCT 37.001.234-86.

Состав шихты для изготовления пористых проницаемых блоков нейтрализаторов представлен в таблице 1. Состав шихты был выбран опытным путем, исходя из условий обеспечения механической прочности, пористости и извилистости пор. Толщина стенок блоков составляла 12 мм, средний диаметр пор - 180 мкм. Все испытания проведены с каталитическими блоками, изготовленными в виде полых цилиндров длиной 120 мм, внешним диаметром 32 мм и пористостью по ГОСТ 25281-82 в пределах 51...55%.

В таблице 2 приведены данные экспериментальных исследований по изменению величин удельных оценочных показателей вредных выбросов в зависимости от степени коксования пор каталитических блоков продуктами сгорания по 13-режимному испытательному циклу в начале и в конце испытаний через 384 часа, где дробью показано превышение норм ЕВРО-4 до и после испытаний. Как видно из этих данных, при закоксовывании каталитических блоков продуктами неполного сгорания за 384 часа процесс дезактивации приводит к тому, что требования норм стандарта ЕВРО-4 становятся более недостижимыми. Так, по выбросам твердых частиц нормы превышаются в 4,5 раза. Происходит снижение эффективности очистки газов по всем нормируемым компонентам, и каталитический нейтрализатор становится лишь блоком, создающим дополнительное противодавление на выпуске, приводящее к увеличению удельного расхода топлива.

Таблица 1 - Состав шихты для изготовления пористых проницаемых блоков нейтрализаторов СВС-технологией

Отдельные характеристики

Содержание, масс. %

Содержание компонентов




Окалина легированной стали 18ХНВА, 18ХНМА и др.

47,5

Оксид хрома

17,7

Хром ПХ-1 по ТУ 882-76

6,8

Никель ПНК-ОТ-1 по ГОСТ 9722-79

4,9

Алюминий по ТУ 485-22-87 марки АСД-1

22,5

Иридий

0,2

Родий

0,1

Снижение выбросов твердых частиц

90

Характеристики СВС-материалов каталитических блоков




Средний приведенный диаметр пор в сечении, мкм

180

Механическая прочность при сжатии, МПа

9,7

Извилистость пор

1,13

Коррозионная стойкость относительная по изменению массы, %

13

Пористость материала

0,425

Определение коксования пор каталитических блоков с использованием микроскопа, цифровой видеокамеры, соединенной с ПЭВМ, при разрешающей способности 720x560 точек на мм показало, что за 384 часа происходило закоксовывание пор при работе на случайно выбранных режимах на 65.. .68 %.

Влияние дезактивации каталитических блоков за счет коксования на удельные оценочные показатели вредных выбросов дизеля 6Ч 15/18 по 13-режимному испытательному циклу приведено в таблице 2.

Таблица 2 - Влияние дезактивации каталитических блоков на удельные оценочные показатели вредных выбросов дизеля 6Ч 15/18

Оценочные

показатели

вредных

выбросов

Величины оценочных показателей, г/(кВт-ч)

Кратность

превышения

норм ЕВРО-4 в

начале / после

384 часов

Допустимые уровни

Уровни выбросов

Требования ЕВРО-4

Требования

ОСТ 37.001.

234-81

До КН

После КН

Через, ч

180

384

qоц.ТЧ

0,02

К=35%

0,35

0,07

0,08

0,09

3,5/4,5

Как видно из данных таблицы 2, требования показателей норм выбросов по ЕВРО-4 для данного типа дизеля при применении нейтрализатора могут быть достигнуты лишь в случае применения дополнительных мероприятий, направленных на увеличение полноты сгорания и снижения температуры в цикле. В случае отсутствия регенерации каталитических блоков в течение 384 часов нейтрализатор выходит из строя.

Изменение качества очистки отработавших газов свидетельствует о том, что за счет воздействия кокса на устья пор и поверхности каталитических блоков происходит дезактивация катализаторов. В данном случае следует говорить о дезактивации за счет загрязнения пор коксом.

Проведенные испытания говорят о том, что дезактивацию каталитических блоков следует рассматривать как закономерный процесс. В то же время регенерацию каталитических блоков необходимо делать комплексной, автоматизировать ее, связав с параметрами противодавления впуску, температурой после нейтрализатора и избытком воздуха до и после нейтрализатора.

Средний диаметр пор при изготовлении каталитических блоков регулировался путем подбора состава шихты. Данные о составе шихты, эффективности очистки газов и характеристиках СВС-материалов приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Данные о составе шихты, эффективности очистки газов и характеристиках СВС-материалов для каталитических блоков

Отдельные характеристики

Содержание, в процентах по массе при средних диаметрах пор в блоках в мкм




260

180

150

Содержание компонентов шихты




Окалина легированной стали 18ХНВА, 18ХНМА

47,5

47,5

47,5

Оксид хрома

18,0

17,7

17,8

Хром ПХ-1 по ТУ 882-76

5,0

6,8

6,9

Никель ПНК-ОТ-1 по ГОСТ 9722-79

4,9

4,9

12,4

Алюминий по ТУ 485-22-87 марки АСД-1

24,5

22,5

15,0

Иридий

0,1

0,2

0,1

Родий

0,0

0,1

0,1

Эффективность очистки газов без дезактивации блоков при полной мощности дизеля, Тог= 593К, в процентах

Снижение выбросов твердых частиц

90

90

90

Характеристики СВС-материалов каталитических блоков




Механическая прочность при сжатии, МПа

8,4

9,7

12,2

При изготовлении каталитических блоков с различными диаметрами пор толщина стенок всегда была одинаковой δст = 4 мм.

Таким образом, была установлена связь между средним приведенным диаметром пор в каталитических блоках и качеством очистки газов. Как видно из данных таблицы 4 каталитические блоки с меньшими диаметрами пор подлежат более интенсивной дезактивации и уже после 120 часов работы без регенерации становятся неработоспособными.

Таблица 4 - Влияние дезактивации каталитических блоков с различными диаметрами пор на величины оценочных показателей вредных выбросов дизеля 6Ч 15/18

Оценочные показатели вредных выбросов по 13- режимному испытательному циклу

Величины оценочных показателей, г/(кВт·ч)

Допустимые уровни

Уровни выбросов

Требования ЕВРО-4

Требования ОСТ 37.001.234-81

Без КН в начале

СКН в начале 80 мкм

Через 120 час. δп

260 мкм

180 мкм

150 мкм

qоц.ТЧ

0,02

К=35%

0,35

0,06

0,37

0,34

0,30

Уменьшение диаметра пор в каталитических блоках с одной стороны приводит к повышению качества очистки газов от оксидов азота, оксида углерода, углеводородов и твердых частиц, с другой стороны - к повышению противодавления на выпуске по внешней скоростной характеристике соответственно диаметрам пор 260…180…150 мкм, на 0,2…0,4…0,6 кПа при Voг= 3,9 м3/мин и на 0,3...0,8...1,1 кПа при Voг= 7,1 м3/мин, что в свою очередь приводит к увеличению расхода топлива дизелем на 2...3%.

Наблюдения в течение 384 часов показали, что вследствие дезактивации оценочные выбросы наиболее интенсивно растут в первые 180 часов работы. Затем, когда нейтрализатор практически полностью дезактивирован, рост оценочных выбросов становится замедленным.

Вопрос о влиянии толщины стенок каталитических блоков на скорость дезактивации нейтрализаторов возникает ввиду того, что пористые проницаемые СВС-материалы имеют сложную структуру с извилистостью пор. Последняя связана с толщиной стенок, так как извилистость пор определяется как отношение длины поры к толщине стенки блока. При проведении исследования были соблюдены следующие условия: материал по рецептуре шихты соответствовал указанному в таблице 1; средний приведенный диаметр пор для всех образцов составлял 180 мкм; режимы испытаний по внешним скоростным характеристикам дизеля 6Ч15/18/5Д6-92 при Voг= 3,9-7,1 м3/мин были идентичными; испытания проводили с блоками в одинаковых корпусах нейтрализаторов.

Блоки нейтрализаторов были изготовлены с толщинами стенок δст 10…12…14 мм одинаковой длины. Испытания нейтрализаторов с различной толщиной стенок каталитических блоков по внешним скоростным характеристикам показали, что массовый выброс твердых частиц Мтч с увеличением толщины стенки каталитического блока снижается. Видимо, это связано с лучшими условиями их улавливания в лабиринтах пористой структуры.

С увеличением толщины стенки противодавление на выпуске возрастает на 0,9 кПа, что при сохранении расхода топлива приводит к падению мощности дизеля на 4...6% по внешней скоростной характеристике.

Наблюдения, проведенные за выбросами дизеля в течение 192 часов, показали, что дезактивация по темпам изменения выбросов твердых частиц и оксида углерода для блоков с толщиной стенки δст = 10…12 мм идет неоднозначно.

В процессе исследований была проведена оценка показателей вредных выбросов по 13-режимному испытательному циклу. Результаты этой оценки приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Влияние дезактивации каталитических блоков со стенками различной толщины на количество твер-дых частиц дизеля 6Ч 15/18 по 13-режимному циклу ЕЭК ООН

Оценочные показатели вредных выбросов

Величины оценочных показателей, г/(кВт·ч)

Допустимые уровни

Уровни выбросов

Требования ЕВРО-4

Требования ОСТ 37.001.234-81

Без КН

С нейтрализатором через 192 час. и толщиной блоков, мм

10

12

14

qоц.ТЧ

0,02

К=35%

0,35

0,28

0,33

0,35

Таким образом, была установлена связь скорости дезактивации каталитических блоков из СВС-материала с толщиной их стенок.

Таблица 6 - Влияние дезактивации каталитических блоков одинаковой длины, различной толщины на средний диаметр пор, имеющих начальный диаметр 180 мкм

Начальный средний диаметр пор, мкм


Средний диаметр пор после дезактивации, мкм при толщине стенок в мм

10

12

14

180

117...120

122...124

126...128

В процессе дезактивации каталитические блоки закоксовываются по устьям пор и лабиринтным каналам последних. Наблюдения под микроскопом разломов каталитических блоков дали возможность оценить средние диаметры пор после дезактивации. Результаты приведены в таблице 6.

Испытания проводились на стенде с дизелем 6Ч 15/18. Размер пор по среднему диаметру составлял δП= 180 мкм, исходя из обеспечения скорости течения газов в порах < 4 м/с. Закрытие пор имитировалось на 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 %. Количество каталитически блоков составляло 2 или 3.

Изменение противодавления, создаваемого одним каталитическим блоком при закрытии пор на 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 % представлено в таблице 7 для различных чисел Рейнольдса и носит линейный характер.

Таблица 7 - Влияние противодавления, создаваемого каталитическим блоком нейтрализатора, на степень закрытия пор и числа Па

Степень закрытия пор каталитических блоков, %


Значения чисел Рейнольдса, ·106

0,05

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

10

145

225

320

460

580

690

20

150

230

350

500

620

730

30

155

240

380

520

675

780

40

158

250

400

550

700

805

50

160

260

410

575

728

830

60

164

270

430

590

752

870

70

168

280

450

610

803

907

80

172

293

475

640

845

950

Закрытие пор в каталитических блоках нейтрализаторов коксом и другими продуктами сгорания приводит к повышению значений оценочных выбросов вредных веществ. Анализ показывает, что закоксовывание пор на 75% приводит к тому, что оценочные выбросы превышают нормы ЕВРО-4 по твердым частицам в 7,5 раза.

Это еще раз говорит о том, что при эксплуатации каталитических нейтрализаторов необходимо проводить своевременную регенерацию каталитических блоков.

Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:



Смазочные материалы, эксплуатационные жидкости, герметики и клеи
Гайки крепления каталитического нейтрализатора к сильфону системы выпуска все, кроме автомобилей с дизельным двигателем



Измеритель дымности отработавших газов



Итровыи двигателем с распределенным впрыском топлива(инжектор), удовлетворяющим международным нормам по токсичности системы выпуска отработавших газов. Оснащени



Оценка тормозного и остановочного пути



Оценка влияния переменности инерционных характеристик силового агрегата на параметры колебательной системы двигатель подвеска (05. 04. 02 Тепловые двигатели)



Глушителя выпуска газов для ваз (гост)



Вертикальные криогенные емкости для технических газов



Тема №1
Основные законы движения газов: закон неразрывности струи и уравнение постоянства расхода газа



Стоимости нормо-часа при авторемонтных работах
Одним из основных видов услуг на рынке оценки автотранспортных средств является оценка ущерба (стоимости восстановительного ремонта...



Выпускная система и выпускные коллекторы
Вы также узнаете о некоторых специальных технологиях, которые можно использовать для оптимизации потока выхлопных газов и увеличения...

Поделиться в соцсетях



Авто-дневник






База данных защищена авторским правом ©ucheba 2000-2020

обратиться к администрации | правообладателям | пользователям

разработчик i-http.ru

на главную