大气污染控制及设备运行电子教案7-6课件.ppt

大气污染控制及设备运行 第七章 第6讲 7.4 汽车排气净化技术 汽车排气控制途径： 1.燃料的改进与替代 2.机内控制——从根本解决排放问题 改进发动机的燃烧方式，使污染物的产生量减少。 3.机外净化——最有效的措施 利用发动机外部净化设备，对排气进行净化治理。 从发展方向上说，机内控制是根本途径，也是今后应重点研究的方向。但是在目前技术条件下，仅靠此方案还不能彻底解决汽车排气污染问题。国内外的经验证明，净化汽车排气最有效的措施是机外净化，采用的主要方法是尾气催化净化法。 一、催化净化原理 在催化剂存在的条件下，利用自身的温度和组成将有害物质转化为无害的H2O、CO2和N2。分为氧化法和氧化还原法。 1.氧化法——二元净化 在催化剂的作用下，通过催化反应将尾气HC和CO转化为无害的H2O和CO2： 2 HC + 5/2 O2 → 2 CO2 + H2O 2 CO + O2 → 2 CO2 在此反应过程中除去了两种有害物质，称为二元净化，所用的催化剂称为二元催化剂。 2.氧化还原法——三元净化 氧化还原法是在催化剂的作用下，以CO和HC作为还原剂，将NOX还原为N2，主要反应为： HC + NOX → CO2 + H2O + N2 CO + NOX → CO2 + N2 在此反应过程中，同时净化了三种有害物质，称为三元净化，反应中所选用的催化剂称为三元催化剂。 实践证明，当空燃比控制在14.7±0.1时，HC、CO、NOX这三者的转化率均可大于85%；当空燃比小于此范围时，反应器处于还原气氛，NOX的转化率升高，其他两种有害物质的转化率必然降低；当空燃比大于此范围时，反应器处于氧化气氛，HC、CO的转化率升高，NOX的转化率则下降。 二、催化剂 1.对催化剂的要求 （1）催化剂应具有高效去除有害物质的能力； （2）应具有高温和低温下的活性； （3）应具有足够的机械强度，以防破碎，致使活性降低和堵塞管路； （4）应具有较好的抗毒性、热稳定性和选择性； （5）必须有合适的孔隙结构和颗粒结构，以使尾气流过的阻力最小； （6）催化剂的寿命应当尽可能长； （7）不应产生二次污染。 2.催化剂的发展 第一代催化剂： 活性组分为普通金属（Cu、Cr、Ni）氧化物，属于二元催化剂。 成本 较低，但催化活性差、起燃温度高、易中毒，已基本不用。 第二代催化剂： 主要是以铂、钯、铑、铱为活性组分，属于三元催化剂。具有良 好的活性、选择性和抗硫性能，制备工艺简单，为发达国家广泛 使用。缺点是成本高、高温性能不理想，对空燃比要求太苛刻。 第三、四代催化剂： 主要是稀土金属铈（Ce）和镧（La）的氧化物，其特点是价格低、活性高、热稳定性能好、使用寿命长，很受人们的重视。 三、三效催化净化工艺流程 该工艺流程处理尾气的主要过程： 汽车排气经三效转换器的净化，排气中的HC和CO通过催化氧化反应可转变为CO2和H2O，NOX 通过催化还原反应转变为N2，净化后的尾气可直接排入大气。排出口上装有氧传感器，可随时将排气中的氧浓度信号传给控制器，通过控制器再精确调整空燃比。 * 从油箱和汽化器中挥发的汽油 碳氢化合物20% 从曲轴箱漏出的气体 碳氢化合物 20% 汽 车 排 气 一氧化碳 碳氢化合物 氮氧化物 *