專利名稱：一種降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物濃度的新方法——空氣增濕法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬環(huán)保技術(shù)。
汽車排放是城市大氣的主要污染源。以北京為例，在非采暖期汽車排氣對(duì)大氣污染的分擔(dān)率分別為CO-80％，HC-78％，NO-56％?？梢?jiàn)降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的排放是改善城市大氣質(zhì)量的關(guān)鍵。
降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的排放早已成為各發(fā)達(dá)國(guó)家研究的熱點(diǎn)，也是對(duì)環(huán)境治理滯后的我國(guó)等發(fā)展中國(guó)家面臨的前沿技術(shù)難題。中外各國(guó)都投入了大量的人力物力進(jìn)行研究，取得了大量有效成果，遺憾的是我國(guó)走的是一條跟進(jìn)、仿制的道路，基本上沒(méi)有從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，研究出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的防治技術(shù)。由于我國(guó)的燃油品質(zhì)偏低，柴油硫含量比美國(guó)高一個(gè)數(shù)量級(jí)，汽油標(biāo)準(zhǔn)中磷含量根本未作限定，而磷化物會(huì)使三元催化劑中毒。其次發(fā)動(dòng)機(jī)和配套的零部件設(shè)計(jì)水平和制造精度也低于國(guó)外，因而使很多在國(guó)外很有效的防治技術(shù)在我國(guó)推廣中出現(xiàn)了問(wèn)題。
現(xiàn)有防治技術(shù)，按發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域分可分為機(jī)內(nèi)防治和機(jī)外防治，按系統(tǒng)分可分為1、提高燃油品質(zhì)(使用無(wú)鉛汽油，液化石油氣，醇類燃料，氫燃料等)；2、改進(jìn)混合氣的混合(反饋控制化油器，電噴，改進(jìn)噴油器具的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化噴油時(shí)間和速度等)；3、改汽缸結(jié)構(gòu)(分層燃燒，均質(zhì)稀燃技術(shù)等)；4、在進(jìn)氣中引入稀釋劑(廢氣再循環(huán)，往氣缸中噴水，使用乳化燃料)；5、電腦閉環(huán)控制；6、安裝排氣后處理裝置(空氣噴射，熱反應(yīng)器，三效催化轉(zhuǎn)化器等)。只要配置得當(dāng)，上述技術(shù)都能將發(fā)動(dòng)機(jī)排放的CO，HC降到很低的水平。但是所有的發(fā)動(dòng)機(jī)即使是采用最清潔的氫做燃料，NO總是要產(chǎn)生的。而能分介NO的還原催化劑的實(shí)用化還有很多困難。另外，由高硫柴油生成的SO2尚缺乏有效的消除辦法。雖然廢氣再循環(huán)是一種降低NO排放的成熟技術(shù)，但它還不能用在增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上。
本發(fā)明的目的，旨在提供一種降低發(fā)動(dòng)機(jī)污染物(NO，SO2，碳煙，金屬氧化物)排放的新方法，它是由蒸汽發(fā)生器，冷凝沉降器，二級(jí)過(guò)濾除塵器，沉渣缶，水過(guò)濾器，儲(chǔ)水箱，風(fēng)機(jī)和水泵所組成。其特征在于使進(jìn)氣增濕，以水蒸氣為稀釋劑來(lái)抑制發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)NO的生成。對(duì)于含有SO2，碳煙，金屬氧化物等較多的排氣，將露點(diǎn)很高的排氣經(jīng)冷卻、冷凝成為過(guò)飽和狀態(tài)，有害固態(tài)微粒(碳煙、金屬氧化物)成為水的凝結(jié)核，集聚成大粒水珠向下沉降。有害的氣態(tài)SO2被水滴吸收，再被硫固定劑所固定。極少量未沉降的微粒最后由過(guò)濾介質(zhì)濾去。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1為其原理流程圖。發(fā)動(dòng)機(jī)1的高溫排氣經(jīng)排氣管2進(jìn)入到蒸汽發(fā)生器中，利用排氣的熱使液態(tài)水蒸發(fā)成為水蒸氣。如果發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的余熱已被利用(參見(jiàn)申請(qǐng)人發(fā)明的CNOO219627．1“利用內(nèi)燃機(jī)余熱的新型吸收式冷熱水機(jī)組”)則應(yīng)選用別的發(fā)生方法。發(fā)生器實(shí)際上是一種換熱器，需要的蒸氣量不多時(shí)可使用蛇形管蒸發(fā)器，多時(shí)可使用由申請(qǐng)人發(fā)明的多圈式換熱器(ZL95215477．3)。由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸氣直接導(dǎo)入進(jìn)氣管3中以增濕進(jìn)氣。增濕的多少由運(yùn)行工況來(lái)決定，由電腦(圖中未示)調(diào)節(jié)水泵11來(lái)控制。增濕的水汽在減少發(fā)動(dòng)機(jī)1燃燒時(shí)NO的生成后隨排氣外排。往后排氣有兩種選擇一是當(dāng)碳煙等固體顆粒物微量(例如使用清潔燃料的汽油發(fā)動(dòng)機(jī))可直接向外排放；一是當(dāng)排氣中SO2，碳煙等固體顆粒物很多(例如使用含硫柴油和機(jī)況不良時(shí))需繼續(xù)凈化，就要送往冷凝沉降器5中。(它實(shí)際上也是一種換熱器，同樣推薦使用多圈式換熱器。)在其中高露點(diǎn)的排氣被冷卻到露點(diǎn)以下，排氣中水汽呈過(guò)飽和狀態(tài)，加之排氣中固體碳煙等微粒成為水汽的凝聚核促使水滴生成，聚合成大粒水珠沉降下來(lái)，排氣中的SO2同時(shí)被水吸收成為亞硫酸，一同流往沉渣缶8中。對(duì)于在運(yùn)動(dòng)中工作的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷凝沉降器推薦采用風(fēng)冷。這時(shí)用風(fēng)機(jī)時(shí)送風(fēng)強(qiáng)制冷卻。當(dāng)然對(duì)于固定使用的發(fā)動(dòng)機(jī)又有現(xiàn)成的冷卻水時(shí)，可考慮采用水冷。應(yīng)因地制宜的選擇。如果從冷凝沉降器出來(lái)的排氣的顆粒物還不能達(dá)標(biāo)，可經(jīng)二級(jí)過(guò)濾器進(jìn)一步凈化。這時(shí)排氣的溫度已不高，故可采用天然或合成材料做為過(guò)濾介質(zhì)。采用洗滌的辦法再生。由冷凝沉降器下降的水中含有固體微粒，和酸性物質(zhì)(H2SO3)，在沉渣缶中，被顆粒硫固定劑粗砂濾和固定；然后定期外排。為防止循環(huán)水中超細(xì)的微粒磨損氣缸，循環(huán)水經(jīng)水過(guò)濾板9和最終水過(guò)濾器12，用水泵11送去蒸當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置冷凝沉降器時(shí)，水可循環(huán)使用這樣只需補(bǔ)充(或排出)少量的水。當(dāng)系統(tǒng)不設(shè)置冷凝沉降器時(shí)，水無(wú)法循環(huán)，需補(bǔ)充新鮮水，但系統(tǒng)也隨之簡(jiǎn)單得多。
空氣增濕法具有許多優(yōu)點(diǎn)1、水蒸汽比其它可作為稀釋劑的再循環(huán)廢氣，N2，CO2的熱容都大，降低氣缸內(nèi)燃燒溫度的能力強(qiáng)，故降低NO排放的作用亦大，同時(shí)它可降低氣缸中N2和O2的濃度，而廢氣再循環(huán)只能降低O2濃度；2、可控性高，可隨負(fù)荷變化而變化，不會(huì)發(fā)生直接噴水和乳化燃油易發(fā)生的淬熄現(xiàn)象，也不需昂貴的乳化劑，分層和結(jié)冰現(xiàn)象；3、運(yùn)行費(fèi)用低，只需補(bǔ)充水即可4、能同時(shí)減少SO2，碳煙和金屬氧化物的排放；5、可用于增壓柴油機(jī)上(廢氣再循環(huán)不能用)；6、設(shè)備費(fèi)用低，對(duì)加工精度要求遠(yuǎn)比廢氣再循環(huán)低；7，使用綠色燃料(無(wú)鉛汽油、液化石油氣、醇燃料、氫氣)的發(fā)動(dòng)機(jī)也有價(jià)值(它們都有NO排放)。
它們唯一缺點(diǎn)是當(dāng)排氣中含有SO2時(shí)，未端裝置需采用耐蝕材料制造。
因此，這是一項(xiàng)適合我國(guó)國(guó)情的新技術(shù)。社會(huì)需求迫切，很有開發(fā)前景。
權(quán)利要求
1．一種降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物濃度的新方法--空氣增濕法，是由蒸汽發(fā)生器、冷凝沉降器、二級(jí)過(guò)濾除塵器、沉渣缶、水過(guò)濾器、儲(chǔ)水箱、風(fēng)機(jī)和水泵所組成。其特征在于使進(jìn)氣增濕，用水蒸汽作稀釋劑來(lái)抑制發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)NO的生成。
2．一種如權(quán)利要求1所述的降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污物濃度的新方法--空氣增濕法。其特征在于可以利用高溫排氣的顯熱自產(chǎn)蒸汽，也可以由其它途徑獲得蒸汽。
3．一種如權(quán)利要求1所述的降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物濃度的新方法--空氣增濕法。其特征在于可配置排氣冷凝沉降器，水可以循環(huán)使用，亦可以不配置排氣冷凝沉降器，水不循環(huán)使用。
4．一種如權(quán)利要求1和3所述的降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物濃度的新方法--空氣增濕法。其特征在于用冷卻法使排氣處于過(guò)飽和狀態(tài)，固體微粒成為凝結(jié)核成大顆粒水珠，隨凝結(jié)水從排氣中沉降而除去。
5．一種如權(quán)利要求1和4所述的降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物濃度的新方法--空氣增濕法。其特征在于排氣中的SO2，將被凝結(jié)的水滴所吸收，從排氣中沉降而除去。
6．一種如權(quán)利要求1、4、5所述的降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物濃度的新方法--空氣增濕法。其特征在于固體微粒被濾去，SO2為硫固定劑固定而除去。
7．一種如權(quán)利要求1和4所述的降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物濃度的新方法--空氣增濕法。其特征在于過(guò)濾介質(zhì)的工作溫度低于100℃，可用天然或合成材料作為過(guò)濾介質(zhì)，采用洗滌法使過(guò)濾介質(zhì)再生。
8．一種如權(quán)利要求1所述的降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物濃度的新方法--空氣增濕法。其特征在于可根據(jù)氣車運(yùn)行工況由電腦控制水泵和進(jìn)氣量來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)氣露點(diǎn)。
全文摘要
一種降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物濃度的新方法——空氣增濕法,是由蒸汽發(fā)生器、冷凝沉降器、二級(jí)過(guò)濾除塵器、沉渣缶、水過(guò)濾器、儲(chǔ)水箱、風(fēng)機(jī)和水泵所組成。其特征在于使進(jìn)氣增濕,以水蒸汽為稀釋劑來(lái)抑制發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)NO的生成,排氣中其它污染物(SO
文檔編號(hào)F01N3/04GK1281092SQ0011250
公開日2001年1月24日 申請(qǐng)日期2000年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月4日
發(fā)明者吳植義 申請(qǐng)人:吳植義