收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

汽油机NO_x减排机理及Sr催化剂的研究

姚佳岩  
【摘要】: 机动车尾气常规排放物有碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NO_x)和颗粒物(PM)等,随着发动机燃烧理论的发展与控制技术的进步,HC和CO已被有效的降低,但NO_x排放仍然较高,并己成为当今城市道路的主要空气污染源。目前,主要是采用三效催化剂对机动车尾气进行净化。然而,三效催化剂不能适用于所有空燃比条件下机动车尾气中NO_x净化处理,由于它必须在严格的空燃比条件下才能取得良好的效果,当空燃比A/F14.7时,现有的三效催化剂还原NO_x的能力急剧下降,此时催化剂会失去对NO_x的还原性能。另外,生产汽车三效催化转化器耗用了大量的贵金属,世界范围内铑(Rh)、铂(Pt)的矿藏并不丰富,且大部分分布在南非和前苏联。随着各国汽车工业的迅猛发展,面对贵金属的资源供应紧张和价格的不断高涨,使得人们对应用Pt和Rh望而却步,不得不采取很多方法来减少Pt和Rh的用量。因此如何在降低Pt和Rh含量和汽油发动机全部空燃比的条件下,催化净化NO_x已成为当前一个必须面对的问题,也成为未来机动车用汽油机催化剂尾气净化研究的重要课题。 本文分析了汽油机的燃烧过程,建立了压力、温度、容积、质量等参数的湍流燃烧模型。同时研究了发动机气缸内化学反应机理,构建了汽油机排放物NO_x的生成算法。 本文研究表明,在汽油机全部空燃比和不同排气温度条件下分别进行了发动机尾气排放的催化活性试验。试验中,20 wt.%Ce的Ce/Al_2O_3催化剂在500℃时的NO_x最大转化率可达28%左右;Ce/Zr比值为2.5时,Ce-Zr/Al_2O_3催化剂在450℃时的NO_x最大转化率达到37%左右;添加3 wt.%Sr的Ce-Zr-Sr/Al_2O_3催化剂,在450℃时的最大转化率达到了39%。同时添加金属Ce、Zr和Sr的Ce-Zr-Sr/Al_2O_3催化剂对NO_x的催化活性最好,经高温处理,比表面积和NO_x的转化效率都高于其它催化剂。 对贵金属Pt-Rh的添加进一步研究,结果表明其在Pt-Rh/Ce-Zr-Sr/Al_2O_3催化剂中Pt、Rh、Sr和Ce-Zr/Al_2O_3之间存在有明显的协同效应,有利于催化反应活性的提高。特别是,当Rh/Pt比为0.25、Rh-Pt含量为0.6 wt.%和Sr含量为3 wt.%时,其催化活性达到最高,实现了在较低的温度和较宽的温度窗口具有较高的催化活性(NO_x转化效率达到53%);在高温条件下也显示了高比表面积和高稳定性。优选了汽油机全部空燃比条件下用于NO_x催化减排的最优催化剂主配方案,对解决电喷发动机在低温起动、闭环控制问题上,具有良好的工业化应用前景。 本文提出了用Sr部分代替贵金属Rh和Pt,特别是添加3 wt.%的金属Sr的技术方案试验结果表明,这个方案在排气温度为200-550℃情况下,能使NO_x的转化效率提高,特别是在较低排气温度范围内,效果更明显。添加少量Sr,可减少对贵金属的相对依赖,即减少了Pt和Rh的用量,降低了催化剂的成本,提高了经济效益。其结论可用于指导汽油机在全部空燃比范围内排放尾气NO_x催化剂的优化设计,为今后催化剂进一步研究提供了重要理论价值。 本文研究结果表明,低含量贵金属Pt-Rh催化剂不仅对NO_x有催化净化作用,而且对HC、CO也具有明显的催化活性,在550℃其最高转化率分别为65%、52%。试验结果显示,空燃比A/F(A/F15)越大,NO_x有害气体转化效率越低,HC、CO有害气体转化率越高。A/F15时,HC、CO有害气体转化率下降。 本文基于催化转化器反应机理及其反应速率方程,利用计算机数值模拟进行催化转化器设计,提出了温度、贵金属含量以及金属锶(Sr)含量与转化率的函数关系,分析了催化剂设计的数值方法,同时适当地考虑到贵金属的成本限制,建立了催化剂转化效率的数学模型并通过计算获得了理论上的最优值。同时理论模拟值与试验结果很好地吻合。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘天宇,王海,赵谊,李志军,刘书亮;轿车汽油机实现稀燃及降低NO_x排放的关键技术[J];天津汽车;2005年02期
2 徐百龙,刘金山,谭满志,姜立永,刘巽俊;利用排气再循环降低汽油机的NO_x排放[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);2000年02期
3 罗超,周秀骥;氮氧化物(NO_x)在对流层中的收支与循环的研究[J];应用气象学报;1993年01期
4 郭伟;李宁;白锐;程相民;;影响催化裂化烟气NO_x浓度的因素及控制方法[J];石油炼制与化工;2020年01期
5 张坤悦;高晓丽;齐砚勇;高锋;;低NO_x燃烧器的研究进展与趋势[J];中国建材科技;2014年05期
6 王珏;;国内外火力发电厂NO_x控制措施及治理研究现状[J];科技创新与应用;2015年36期
7 黄蓓;许芳;;氮氧化物(NO_x)脱除技术的研究进展[J];河南化工;2014年09期
8 金敏;张其林;安兴琴;王郁;侯青;;中国区域闪电特征分析及闪电产生NO_x量的估算[J];大气科学学报;2012年03期
9 徐学慧;陶进峰;;基于NO_x的平焰燃烧加热炉最佳过剩空气系数的数值研究[J];工业安全与环保;2012年12期
10 朱荣淑;郭明新;欧阳峰;;单一金属氧化物同时催化去除碳颗粒和NO_x[J];物理化学学报;2009年01期
11 荆国华;李俊华;杨栋;郝吉明;;分子筛类催化剂上甲烷选择性催化还原NO_x研究进展[J];化工进展;2009年03期
12 李楠;朱宇君;袁福龙;;钙钛矿型复合氧化物催化分解NO_x的研究[J];黑龙江水专学报;2009年02期
13 王宝源;俞瑜;林其钊;邢献军;;无焰燃烧NO_x生成的数值分析和实验研究[J];热能动力工程;2009年06期
14 吕代臣,李可顺,孙培廷;船用柴油机NO_X排放实船测试探讨[J];世界海运;2005年05期
15 段宝;范龙;;基于高硫煤燃烧的NO_x排放控制优化[J];发电设备;2021年01期
16 刁云鹏;黄莺;张超;沈涛;郭森;;低NO_x旋流燃烧器数值模拟与试验研究[J];锅炉制造;2020年04期
17 许永;宋文涛;;氮氧化物(NO_x)治理技术研究[J];矿冶;2017年01期
18 段晓磊;刘福生;王金昌;张述旺;吴振松;;炼油加热炉设计中降低NO_X的方法[J];石油化工设备;2011年S2期
19 吴建波;王树植;;柴油车尾气净化NO_x催化剂的研究进展[J];炼油与化工;2014年01期
20 高长明;;论我国水泥工业NO_x的减排[J];新世纪水泥导报;2012年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 魏士新;陈长新;蔡成伟;吴学其;张杰;;氨选择性催化还原NO_x的研究[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年
2 濮晓宇;;低温等离子体降低柴油机NO_X排放的研究进展[A];“决策论坛——决策理论与方法研究学术研讨会”论文集(下)[C];2016年
3 李亮;胡筱敏;董怡华;;我国火电行业NO_x排放现状及烟气脱氮技术发展[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(下册)[C];2005年
4 向军;苏胜;胡松;李培生;孙路石;高鹏;石金明;孙学信;;分级燃烧降低燃煤污染物NO_x的实验研究[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
5 黄锐;刘显斌;席文昌;袁鹏;刘伟;成丹;邓巧莲;;烧结烟气NO_x净化技术进展[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
6 邓发亮;刘希军;韩怡颖;;桂林南边村泥盆—石炭系剖面Sr同位素变化及环境意义[A];2020年中国地球科学联合学术年会论文集(十二)—专题三十四:基础沉积学研究进展、专题三十五:同位素热年代学理论、方法与应用、专题三十六:金属稳定同位素地球化学:分析方法、分馏机理和地质应用[C];2020年
7 陈磊;江泽;敬刚;刘岩;林金填;;富Sr相氮化物橙色荧光粉的制备及发光性能研究[A];中国稀土学会2020学术年会暨江西(赣州)稀土资源绿色开发与高效利用大会摘要集[C];2020年
8 黄步松;;船用柴油机NO_x排放控制技术[A];2009年苏浙闽沪航海学术研讨论文集[C];2009年
9 陈聪;郭凤霞;;中国地区闪电和对流层上部NO_X的时空分布特征及其相关性分析[A];第28届中国气象学会年会——S13雷电物理、监测预警和防护[C];2011年
10 虞华生;;优化配风,降低NO_X排放[A];全国火电大机组(300MW级)竞赛第37届年会论文集[C];2008年
11 董英莉;徐英明;张现发;程晓丽;霍丽华;;氧化铁复合石墨烯材料的制备及室温下对NO_x气敏传感研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第05分会:无机化学[C];2014年
12 黄连中;孙培廷;李斌;;船舶柴油机NO_x排放的计算方法研究[A];中国航海学会船舶机电专业委员会2000年度学术报告会论文集[C];2000年
13 刘忠;M. Oshima;T.Ishii;T.Havakawa;Y.toh;Y. Hatsukawa;;~(88)Sr_(50)高自旋态研究[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
14 陈志才;吴猛;王燕玲;;~(90)Sr/~(90)Y前列腺增生治疗器的剂量学特性及辐射效应研究[A];第十一届全国核物理大会论文集[C];2000年
15 高瞻;高荣光;邱贵华;陈美珠;;~(90)Sr治疗眼复发性翼状胬肉20例报告[A];第三届全国核素显像暨核素治疗学术交流会论文汇编[C];2006年
16 贾艳媛;刘晓婷;王文鹤;章应辉;卜显和;;一例具有高化学稳定性的Sr~(2+)-金属有机框架的构筑及荧光性能研究[A];第十四届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2016年
17 苗锐;;循环流化床锅炉脱硫及NO_X控制的分析[A];全国煤电节能减排升级与改造技术交流研讨会论文集[C];2015年
18 苗锐;;循环流化床锅炉脱硫及NO_X控制的分析[A];第四届热电联产节能降耗新技术研讨会论文集(上册)[C];2015年
19 何立波;赵黛青;汪小憨;杨卫斌;陈恩鉴;;低尘低NO_x高效煤粉燃烧器的开发应用[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(下册)[C];2005年
20 赵宏;陈峰;程淑芬;伍耐明;;强声激励助燃风影响燃烧器NO_x生成的实验研究[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 姚佳岩;汽油机NO_x减排机理及Sr催化剂的研究[D];东北林业大学;2008年
2 李英杰;富氧环境下碳烟还原NO_x的微观反应机理研究[D];上海交通大学;2008年
3 刘吉;煤热解生成NO_x污染物前驱体的机理研究[D];华北电力大学(北京);2019年
4 殷仁豪;生活垃圾气化产气燃烧过程中二噁英和NO_x协同控制的实验研究[D];上海交通大学;2017年
5 韩建新;~(87)Sr原子光晶格钟的系统优化与空间光钟的研究[D];中国科学院大学(中国科学院国家授时中心);2019年
6 王志平;双氧化剂(H_2O_2/Na_2S_2O_8)湿法氧化吸收NO_x特性研究[D];武汉大学;2017年
7 郭永红;超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究[D];华北电力大学(北京);2006年
8 徐溥言;氢内燃机NO_x生成及控制策略研究[D];北京工业大学;2020年
9 杨玉;大型电站锅炉低NO_x煤粉旋流燃烧器流动和燃烧的研究[D];浙江大学;2015年
10 王兴权;介质阻挡放电降解甲基紫废水及尾气中NO_x的光谱分析及机理研究[D];长春理工大学;2010年
11 董春兰;丝氨酸/精氨酸丰富(SR)蛋白在调控水稻磷稳态过程中的功能研究[D];南京农业大学;2018年
12 李涵;新型填料生物滴滤塔脱除NO_x的性能及胞外聚合物研究[D];华南理工大学;2016年
13 王俊;无烟煤粉循环流化床预热燃烧和NO_x生成试验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
14 王新葵;担载型金催化剂上丙烯选择还原NO_x反应的研究[D];大连理工大学;2008年
15 董若凌;水煤浆再燃降低NO_x排放的机理与试验研究[D];浙江大学;2006年
16 王英男;燃煤锅炉的NO_x排放预测与控制研究[D];华北电力大学(北京);2021年
17 刘子豪;铁矿石烧结过程中料层高温区流动阻力影响因素及NO_x排放特点的研究[D];浙江大学;2015年
18 高洁;基于粒子群算法的SR电机转矩脉动全局优化研究[D];河北工业大学;2012年
19 邵嘉铭;基于锰系催化剂催化脱除烟气中NO_x和VOCs的试验与机理研究[D];浙江大学;2020年
20 束韫;铁铈蜂窝金属丝网催化剂用于选择催化还原NO_x的研究[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 王鹏;甲烷催化燃烧低NO_x机理的数值模拟研究[D];北京化工大学;2019年
2 蔡兴飞;新型低NO_X旋流燃烧器的实验研究与数值模拟[D];华中科技大学;2011年
3 刘冬冬;煤粉炉分级燃烧及NO_x排放的数值模拟[D];东北电力大学;2012年
4 张丽娜;分解炉混煤高效低NO_x燃烧的数值模拟与结构优化[D];湘潭大学;2014年
5 吕君英;复合金属氧化物催化脱除NO_x的机理及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 潘思良;80kW微燃机干低NO_x燃烧室数值模拟分析[D];长沙理工大学;2019年
7 黄仕鑫;20kW无焰燃烧试验及NO_x排放特性研究[D];华中科技大学;2014年
8 黄磊;无焰燃烧低NO_x排放特性研究[D];华北电力大学;2012年
9 周欢;浓淡燃烧过程中NO_x形成的数值模拟[D];华中科技大学;2007年
10 贾小平;SR公司内部控制有效性研究[D];西安石油大学;2020年
11 冯瑛;SR公司核心人才的保留策略研究[D];江西师范大学;2020年
12 李梦乔;M_3Al_2O_6:Ce~(3+),Mn~(2+)(M=Ca,Sr)荧光粉的制备及其发光性质的研究[D];湖南师范大学;2017年
13 王红;绝缘体基异质结的构建及光催化净化NO_X的反应机理[D];重庆工商大学;2019年
14 何文杰;Bi单质基复合光催化剂的制备及其光催化净化NO_x的机理研究[D];重庆工商大学;2019年
15 杨堃;火电机组烟气脱硝系统入口NO_x浓度动态估计研究[D];华北电力大学;2019年
16 李喜妹;MILD-OCC燃烧火焰中NO_x生成及排放特征研究[D];华北电力大学;2019年
17 桂殷军;衡阳SR证券公司绩效管理研究[D];南华大学;2018年
18 符爱国;SR仪器公司M产品营销策略研究[D];吉林大学;2019年
19 王彤;SR集团加气站项目建设与运营模式创新研究[D];西北大学;2019年
20 孙东晗;空气加湿型烟气冷凝余热回收与NO_X净化系统实验研究[D];北京建筑大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 颜丽丽;地质所斜长石原位Sr同位素研究获新进展[N];中国矿业报;2020年
2 本报记者 卞小燕;江动汽油机:为夺取“开门红”开足马力[N];盐阜大众报;2012年
3 本报记者 胡启林;汽油机排放升级 企业花费知多少?[N];中国工业报;2005年
4 本报记者 王冀;从国Ⅱ到国Ⅲ汽油机企业要花多少钱[N];中国汽车报;2005年
5 记者 傅利昌 张梓睿 通讯员 黄钟鸣;我市将全面禁行汽油机助力自行车[N];闽西日报;2021年
6 记者 孙鹏;一汽两款自主研发CA8GV CA4GB汽油机点火成功[N];长春日报;2010年
7 本报记者 胡启林;汽油机逆势崛起 新能源如火如荼[N];中国工业报;2015年
8 首席记者 张亦筑;我市企业研发出一款新型高速通用汽油机[N];重庆日报;2015年
9 ;小汽油机的故障排除[N];山西科技报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978