机动车污染尾气治理技术.ppt

移动源燃烧排放废气催化净化技术 主要内容 前言 汽油车（Spark Ignition Engines）尾气催化净化技术 柴油车（Compressed Ignition Engines）尾气催化净化技术 2001-2007年我国民用汽车保有量增长情况 前言 汽车排放的主要污染物有CO、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）和PM颗粒物等。此外还有铅（Pb）、二氧化硫（SO2）等有害物质。 汽车在给人类带来便捷与舒适的同时，也给大气环境造成了巨大的危害。据统计,汽车排气污染占大气污染的50%左右,因此对于汽车尾气净化的研究已成为环境污染防治的一个重要方面。 排放标准 前言 汽油车尾气催化净化技术 三效催化器工作原理 原理：汽车尾气污染物CO、HC和NOx中， CO和HC是还原性气体， NOx是氧化性气体。在三效催化作用下，反应如下： 1）氧化反应（氧化催化剂）： 2CO+O2=2CO2 4HC+5O2=4CO2+2H2O 2） 三元反应(三元催化剂)： 2CO+2NO=2CO2+N2 4HC+10NO=4CO2+2H2O+5N2 3)其它反应: HC+H2O→CO+H2 5/2H2+NO=NH3+H2O 三效催化器工作窗口 富燃区：当空燃比低于14.6这个理论值时，O2不足，不完全燃烧，废气中有较多的CO和HC。 稀燃区：空燃比大于14.6时，O2过量，废气中含有较多的O2和NOX。 闭环控制系统 如何均衡废气中氧气和还原剂的关系？ 1、发动机闭环控制系统是由发动机电喷控制系统（ECU）和O2传感器及执行机构（喷油系统和进气系统）实现的，其关键控制单元是测定氧浓度的氧传感器，也叫λ传感器。 2、工作原理：在一定条件下（高温和铂催化），利用氧化皓内外两侧的氧浓度差，产生电位差，这个电压信号送到ECU放大处理处理。根据氧传感器点电压信号，电脑按照尽可能接近14.6：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。 催化转换器结构（TWC） TWC是由壳体、减震层、催化剂三部分组成。其中催化剂是指载体、涂层和催化活性组分，它也是整个催化转化器的核心部分。 催化转换器结构（TWC） 壳体：一般为不锈钢材料，以防止因氧化壳体脱离造成催化剂的堵塞。一般都为双层结构，保存催化剂反应温度。 减震层：位于壳体和载体之间,起固定载体,缓解热负荷、隔热和密封的作用。一般有膨胀垫片和钢丝网垫两种。 催化转换器结构（TWC） 催化剂载体：根据其制造技术的不同,载体有颗粒状Al2O3陶瓷载体、整体型蜂窝状陶瓷载体和整体型蜂窝金属载体三种。目前在用TWC载体90%是整体蜂窝状陶瓷载体（堇青石蜂窝催化剂载体）。 涂层：在蜂窝陶瓷（金属载体）上覆盖一层氧化物作为第二载体，以扩大催化剂载体的表面积。通常用γ-Al2O3作涂层，再利用浸渍法或溶胶-凝胶法将La镧、Ba钡、Ce铈和Zr锆的氧化物或盐作为其稳定剂负载掺杂到γ-Al2O3涂层中。如CeO2-Al2O3、CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体（CZA材料）等固溶体。 催化转换器结构（TWC） 催化活性组分：由铂Pt、铑Rh和钯Pd贵金属为主，以辅助催化剂铈(Ce)、钡(Ba)和钌等稀土元素材料共同组成。 助催化剂作用：提高催化剂的三效性能、高温稳定性、储氧能力、抗毒能力以及降低催化剂的成本,并减少贵金属成分的用量,降低TWC的成本。 三效催化剂中的储氧材料 储氧材料为CeO2-ZrO2固溶体，再掺杂低价态的元素，如La和Gd，可以提高储氧性能，提高其高温热稳定性。 CeO2-ZrO2固溶体制备方法：固相反应法、共沉淀法、高能球磨法、溶胶凝胶法和模板剂沉淀法。 三效催化剂中的储氧材料 CeO2-ZrO2性质总结： ① 提高贵金属的分散度 ② 提高Al2O3载体的热稳定性 ③ 促进汽车尾气中水汽转移和水蒸气重整反应 ④ 促进金属与载体界面上的催化活性 ⑤ 促进晶格氧对CO的氧化 ⑥ 在贫燃工况下储存氧，在富燃工况下释放氧 对于三效催化来讲，储氧能力和热稳定性是最为重要的。  三效催化转化器失效机理 冷启动阶段污染排放问题 紧密耦合催化剂（CCC） 碳氢捕集器 加热型催化剂：1、电加热型催化转化器 2、化学加热型催化转化器 3、后燃加热型催化转化器 真空绝热催化转化器