09.18 科普|DOC、POC、DPF是什么 过滤柴油尾气颗粒物就靠它

科普|DOC、POC、DPF是什么 过滤柴油尾气颗粒物就靠它

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柴油车排放颗粒物

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北京市机动车排放管理中心科普展厅内有 “四个瓶子”,分别展示了国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ和国Ⅴ四种排放标准的柴油车每小时排放的颗粒物,分别为100g、65g、13g和10g。

要到达国家《境空气质量标准》PM2.5二级浓度限值年均35微克(μg)/每立方米,一辆国Ⅴ柴油车一小时排出的10克颗粒物需要近28.6万立方米的纯净空气来承载。

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2018年5月14日,北京市发布了新一轮的细颗粒物(PM2.5)来源解析最新研究成果,本地大气PM2.5来源移动源占比最大,达45%。其中,在京行驶的柴油车贡献最大,占32%,进京及过境柴油车排放占18%。重型柴油车成为大气污染防治的众矢之的。那么柴油机颗粒物后处理技术都有哪些呢?

柴油机颗粒物后处理技术

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目前比较常用的柴油机颗粒物后处理技术有氧化型催化器、颗粒物氧化催化转化器、壁流式捕集器等。

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1.氧化型催化转化器简称DOC,是安装在发动机排气管路中,通过氧化反应,将发动机排气中一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)转化成无害的水(H20)和二氧化碳(CO2)的装置,同时降低颗粒物中的可溶性有机组分。它是催化转化器技术中的早期产品。结构形式与三效催化转化器基本相同,只是催化剂涂层有所不同,只具有氧化能力,没有还原能力。柴油机氧化型催化器可以降低3%-25%的颗粒排放。

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2.颗粒物氧化催化转化器(POC),使用金属载体,由特殊的多孔金属箔基板与金属网层构成。尾气流过时被导向邻近的通道,而颗粒物则留在金属网上,基于不同的过滤直径和运行条件,POC对颗粒物的去处效率为40%-70%。POC通常与DOC配合使用,就颗粒物而言,先由DOC将一部分颗粒物中的可溶性有机组分去除,后由POC捕集炭烟并氧化掉。

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3.柴油机颗粒物捕集器(DPF),是目前公认的降低柴油机颗粒物排放的有效手段,过滤效率可达90%以上。常用的是壁流式DPF,是通过相邻的蜂窝孔道前后交替封堵的方法,使排气进入孔道后穿过多孔壁从相邻的孔道流出以达到捕集颗粒物的目的。但随着运行时间增加,捕集的颗粒物增多,如不及时去除会影响发动机的正常运行,因此需要再生。再生方法有两种,一是通过燃油中加入添加剂或在过滤材料表面涂催化层来降低颗粒物燃点,使颗粒物在较低温度下烧掉,一般称之为被动再生;二是主动再生,是利用外界能量提高DPF内温度,烧掉颗粒物。

这些后处理技术随着标准的不断严格成为了柴油发动机系统的重要组成部分。生态环境部与国家市场监督管理总局联合下发《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》,自2019年7月1日起实施,对柴油车颗粒物排放限值更加严格。无论是机内净化的燃烧控制,还是机外净化的后处理技术,所有先进的控制技术都将全部应用到未来的发动机上。

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