Оценка характерристик многоступенчатого каталитического нейтрализатора отработавших газов
Скачать 137.33 Kb.
|
| 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
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
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
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
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
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
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
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:
Гайки крепления каталитического нейтрализатора к сильфону системы выпуска все, кроме автомобилей с дизельным двигателем
Основные законы движения газов: закон неразрывности струи и уравнение постоянства расхода газа
Одним из основных видов услуг на рынке оценки автотранспортных средств является оценка ущерба (стоимости восстановительного ремонта...
Вы также узнаете о некоторых специальных технологиях, которые можно использовать для оптимизации потока выхлопных газов и увеличения...