关于船用柴油机尾气排放污染物降解技术的研究

科学中国人关于船用柴油机尾气排放污染物降解技术的研究吴建国李定华吴佳琪舟山噪洒海光明电器有限公司摘要当今社会人们把目光投向了海洋蓝色海洋创造了巨大的经济效益同时却也引发了一系列环境污染的问题海洋环境污染问题越来越受到国家的关注。可喜的是人们的保护环境意识已越来越强在自觉遵守国家海洋环境保护法等法律法规的同时努力通过创新对海洋生产工具进行技术革新以控制或减少排放性的污染。渔业是舟山的传统优势产业和支柱产业。目前全市渔业人口万人占总人口的。组建各种类型渔业专业合作社家、国内民营渔业公司家、远洋渔业民营公司余家。有各类机动渔船艘有远洋渔船多艘。柴油机是船只的动力源使用柴油作为燃料。我们发现在燃油存储过程中会生成胶质和沉渣会造成油路堵塞产生机械故障及缩短机器寿命影响正常的航行作业效率的提高严重的会发生安全事故另外这种高胶质的柴油油品在燃烧过程中容易产生积碳现象造成燃烧不充分随着船只功率的增大船只排放的尾气、刁也势必大量增加导致海洋环境的污染。一、目前世界各国解决油品问题的主要方法是使用化学合成法制备的清净剂但是这类产品仍存在以下两方面的缺陷容易使沉积在油路系统的积碳大块脱落堵塞油滤系统引发发动机熄火或功率不足。由于其化学活性强易于和油品中的其它化学元素发生化学反应而影响到油品的其它理化性能当不同厂家生产的合格产品混用时可能发生混合后油品质量下降的现象特别是在不同地域加油的海洋运输船舶上这种现象发生的更为普遍限制了企业选用油品的范围。降低车船尾气中、、、颗粒物四个指标降低、的方法主要是通过设备改良和炼油企业提高炼油成本炼制高品质清洁燃料来完成这些方法的缺点是减排成本大幅增加社会负担加重。降低颗粒物的方法是过滤法即使用更加细密的过滤材料滤去尾气颗粒物其缺点是不仅增加成本而且会导致油耗上升。降低的方法目前国内大量使用的的是脱硝工艺车载尿素液还原法用尿素溶液高温水解放出的将还原成这种方法的缺点是使用不可控逃逸量大成本高。二、新型保能全效燃油增效剂研发新型燃料增效剂所需的功能设想针对普通燃油以上问题特点我们设想有一种材料它同时具有以下四大功能能溶于燃油中在存储时可抑制油品胶质生成一一年月同燃油一起燃烧时起到催化剂的作用使燃油充分燃烧减少、、排放在尾气中能抑制三元催化剂表面积焦提高催化效率延长三元催化器寿命若遇车辆使用尿素脱硝技术时可以降低还原成的活化能提高脱硝效率燃余微量纳米颗粒可以渗透吸附于摩擦表面起到提高油膜强度减少摩擦的作用。新型燃料增效剂的材料合成与机理经过多年研发和试验这种设想的材料终于被开发出来这就是本项目研发的“一种用于汽车尾气净化的新型高效纳米稀土催化剂商品名称保能全效燃油增效剂”它选材于具有活性稀土材料是一种以稀土元素为主的适用于能源领域的功能材料。利用稀土元素具有的多配位性特点采用机械化学合成法的核心技术对稀土元素或化合物进行纳米或亚微米尺度上的复合、改性和组装。可以与其它功能元素进行弱键复合这些复合键键能低在一定工况条件下会断裂重新具备活性起到催化剂的效果将这些稀土材料经过我公司拥有的专利技术“纳米微孔型复合材料制备”方法加工成纳米级的微孔复合材料这些材料能悬浮于燃油中存储期间发挥纳米稀土材料抑制胶质的特点达到存储稳定的功能燃烧时发挥纳米稀土材料二次雾化和催化燃烧的特点让油品燃烧更加充分达到节能效果直接减少、、排放在使用尿素脱硝技术时尾气中纳米稀土材料的催化功能可以降低还原成的活化能提高脱硝效率燃烧残余物中的极微量纳米级颗粒物利用稀土材料具有极强渗透力的特点渗透并吸附在摩擦微裂纹的缝隙中形成柔性摩擦保护层绝不会出现应力堆积现象提高油膜强度起到保护发动机的作用。这种稀土纳米复合材料可应用于各种燃油的助燃和清净。纳米稀土材料是通过降低燃烧反应活化能和提高燃油二次雾化雾化效果两个方面来提高燃烧效率的燃烧效率接近可有效降低油耗达一。燃油燃烧时首先要将燃油由液态汽化成气态然后与空气中的氧气混合形成可燃混合气进行燃烧燃油由液态汽化成汽态的常规过程我们称其为一次雾化过程通常燃油设备在设计时设计师会精心考虑这一问题通过各种手段如喷嘴设计、回流加热设计等使第一次雾化过程进行得充分只有燃油雾化达到规定的颗粒度标准才能使燃油燃烧得完全充分。客观地讲如果燃油雾化充分即使加人任何添加剂都不会产生节油效果因为燃油已经充分燃烧了。然而任何燃油设备都不可能永远是崭新的经过一段时间使用以后燃油系统中的部件会积碳尤其是喷嘴、节气门等处使其燃油一次雾化效果无法满足最初设计时的标准燃油就会产生燃科学技术烧不完全的现象油耗就会明显上升排放变差、。供油系统清洁顺畅。长期使用保能全效燃油增效剂一方面可以通过保能全效燃油增效剂中稀土纳米复合材料对喷嘴气门等部件进行清洁处理新型燃料添加剂的应用本产品可广泛应用于重油渣油柴油汽油等多种燃料、、、、。适、使其保持良好工作状态另一方面纳米稀土复合材料因子能够在量添加该产品可有效解决工矿和交通运输企业使用重油渣油柴油汽油等多种燃料所带来的设备维护及环保问题特别是尾气排放问题更是当前政府急于解决的大问题产品。燃油燃烧的瞬间形成二次雾化作用具体机理是这样的纳米稀土复合材料因子在燃烧瞬间形成高温炽热点在高速运动中冲击一二是一种高科技节能增效次雾化超过标准的大颗粒冷油滴产生微爆作用生成粒度更细小的燃油颗粒形成二次雾化作用最终使超过雾化标准的大颗粒油三新型保能全效燃油增效剂的发展前景、滴二次雾化成符合设计标准的油滴使燃油雾化更充分。如图一”新型添加剂的配制方法申请了国家发明专利加剂申请了专利。“一种燃油添所示发明公布号、。新型燃料添加剂功效测试在燃油中微量添加燃油增效剂“”将纳米稀土无机材料溶人传统燃油中可同时解决燃油质设备在运作过程中废气排以上。量减少排放保养发动机三方面问题是国内国际上的首次、、放减少颗粒物引傲减少产品台架经过了努力本公司拥有了纳米微孔型复合材料制备的专“”检测报告结果负荷特性平均节油率。推进特性平均节油率利技术。目前该技术非常成熟而且通过该技术可以加工出纳米稀土微孔型复合材料这种材料能够长期悬浮于燃油中外观上达到和燃油互溶的效果目前产品已经批量使用本项目经过大量的对比试验优化出配方实现了以下方面。如图二所示为例按性能。良好的经济效益和环保数据防止油品老化二利用专利中的纳米稀土材料因子的配位活。以年耗燃油量万吨的企业节油率台架试验性有效抑制燃油中不饱和烃的聚合比例添加燃油增效剂若节油率则可节约重油吨保护发动机的效果利用专利中纳米稀土材料微粒具有极强的渗透性可渗透吸附在摩擦微裂纹表面。保守估计每吨燃油售价价兀万力顶己产生经济效益元每吨燃油增效剂售吨万元元邝屯投人成本一提高脱硝效率。利用专利中纳米稀土材料在汽车尾气尿素。。吨二招万元吨万元毛收益万溶液脱硝过程中的催化性能、充分燃烧有效降低仪排放。纳米稀土材料与配可见仅节油一项就可带来万余元的经济效益若再加上。方中的清净剂分散剂共同发挥作用温和去除发动机积碳保持保养设备降低污染物排放等间接功效效益更加明显年月一一