WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

1 - пьезодатчик; 2- преобразователь; 3 - записывающий блок; 4 - осциллограф; 5 - преобразователь сигналов; 6 - обрабатывающий блок; 7 - ресивер; 8 - газовый счетчик; 9 - измерительный комплекс температурный; 10 - измерительный комплекс токсичности; 11 - дымомер; 12, 17 - кран; 13 - печатающее устройство; 14 - гидравлический тормоз; 15 - измерительное устройство; 16 - рама;

18, 22, 23 - газоотоборник; 19, 21, 24, 29, 30, 31 - термопара; 20 - нейтрализатор; 25, 27 - коллектор; 26 - дизель 6Ч 15/18; 28 - пилотная установка Рис. 2 - Экспериментальная установка с дизелем 6Ч 15/Установка была оборудована измерительной аппаратурой и приборами согласно ГОСТ 21393 - 75, ГОСТ Р 41.49 - 99, ГОСТ Р 41.24 - 99 и дооборудовалась специальной измерительной аппаратурой, в том числе, по ГОСТ Р 41.49 - 99 и ГОСТ Р 41.24 - 99 для измерения дымности и токсичности дизелей. Устройство установки позволило производить испытания дизелей по 13 - режимному циклу, соответствующему предписаниям ЕЭК ООН.

Для проведения экспериментов по селективной очистке отработавших газов дизелей, автором создана конструкция комбинированного каталитического нейтрализатора с пористыми проницаемыми СВС - блоками (см. рис.3), применявшегося при проведении одно- и многофакторных экспериментов согласно программе исследований.

1 - патрубок выходной; 2 - полость кольцевая; 3 - кожух; 4 - стенка внутренняя; 5 - корпус;

6 - стенка внешняя; 7 - пористый металлокерамический восстановительный блок; 8 - перегородка поперечная; 9 - блок фильтрации твердых частиц; 10 - полость щелевая; 11 - теплоизоляция;

12 - кассета блоков; 13 - элемент полый конусный; 14 - перегородка дополнительная; 15 - отверстия концентрическое; 16 - полость; 17 - крышка торцевая; 18 - патрубок входной; 19 - завихритель отработавших газов; 20 - щелевой эжектор; 21 - насадок полый конусообразный; 22 - полость внутренняя; 23, 25 - форсунка; 24 - пористый металлокерамический окислительный блок; 26 - окно "глухое"; 27 - пористый металлокерамический окислительно - восстановительный блок;

28 - окно сквозное Рис. 3 - Каталитический нейтрализатор В четвертой главе приведена программа экспериментальных исследований, базирующаяся на теоретической проработке и результатах математического моделирования процессов очистки отработавших газов в каталитических нейтрализаторах, содержащих блоки: фильтрующий - для очистки твердых частиц; восстановительный - для очистки от оксидов азота; окислительный - для очистки от продуктов неполного сгорания.

В таблице 1 приведена программа исследования, характеризующая последовательность проведения испытаний на стенде с пилотной установкой и предложенной конструкцией каталитического нейтрализатора, а принятые обозначения на графиках в главе 4 соответствуют указанным в таблице.

Каждое из мероприятий ранее недостаточно апробировалось на дизелях размерности 15/18 или вообще не применялось в аналогичных целях.

Результаты исследований, согласно программе испытаний (см. таблицу 1), проведенные по использованию подачи дополнительного воздуха и растворов в реакторы каталитического нейтрализатора с его индукционным нагревом в различных комбинациях, приведены на рис. 4 - 7.

Таблица 1 - Варианты мероприятий по повышению эффективности очистки отработавших газов дизеля в каталитическом нейтрализаторе с СВС-блоками Меры воздействия на Варианты проведения исследований каталитические процессы и их обозначения на графиках в главе в нейтрализаторах 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 отработавших газов 1 Каталитический трехступенчатый + + + + + + + + + + + + + + нейтрализатор с СВС-блоками 2 Подача воздуха в реактор + + + + + перед фильтром твердых частиц 3 Подача воздуха в реактор + перед блоком окисления 4 Подача турбулентного потока + + на входе в реактор нейтрализатора 5 Подача раствора карбамида + + + + перед блоком восстановления 6 Подача аммиачной воды + + перед блоком восстановления 7 Подача раствора соли церия + + перед фильтрующим блоком 8 Подача раствора А на входе + в реактор нейтрализатора 9 Подача раствора Б на входе + в реактор нейтрализатора 10 Осуществление подогрева + + + + + каталитических блоков Четырехтактный дизель 6Ч 15/18 + + + + + + + + + + + + + + + В таблице 1 обозначены:

- раствор А: CuCl2 + NaCl в 90% этиленгликоля и 10% нашатырного спирта;

- раствор Б: смесь из пероксида водорода, нафталина и тиофена растворенная в метаноле и эмульгированная в 60% воды.

Наиболее полное представление о суммарной эффективности мероприятий, направленных на повышение качества очистки отработавших газов в каталитическом нейтрализаторе дает комплексная оценка по суммарному эффективному нормообъему (см. таблицу 2).

Комплексным показателем, который характеризует в целом экологическую ситуацию, является показатель удельного эксплуатационного нормообъема, предложенный в работах В.И. Смайлиса и расширенный в работах А.Л. Новоселова. При этом показатель удельного приведенного эксплуатационного нормообъема характеризует количество воздуха, необходимого для разбавления отработавших газов до безвредных концентраций их компонентов.

Рис. 4-Удельные оценочные выбросы NOX Рис. 5-Удельные оценочные выбросы СО Рис. 6-Удельные оценочные выбросы СХНY Рис. 7-Удельные оценочные выбросы ТЧ Таблица 2 - Сравнение результатов воздействия отдельных мероприятий на повышение эффективности каталитической очистки газов Значение удельного нормообъема, н м3/ (кВтч) Мероприятия повышения эффективности Эффекти каталитической очистки газов вность,% UNOx UCO UCxHy UТЧ U Дизель без каталитического нейтрализатора 2058 542,5 5,10 54,75 Дизель с многоступенчатым нейтрализатором 1322 293,5 2,86 23,00 1641 38,Подача воздуха в нейтрализатор 1320 249,5 2,36 20,25 1592 40,перед фильтром твердых частиц (ФТЧ) Подача воздуха перед блоком окисления 1320 220,5 2,50 17,75 1561 41, Турбулизация газов на впуске в нейтрализатор 1320 192,0 2,17 16,25 1530 42,Подача 15%-раствора карбамида перед блоком 1178 193,5 2,73 22,75 1397 47,восстановления (расход раствора 3,5 г/м3 ОГ) Подача 12%-аммиачной воды перед блоком 1088 193,5 2,73 22,75 1307 50, восстановления (расход раствора 2,0 г/м3 ОГ) Подача 10%-раствора соли Се перед ФТЧ 1298 175,5 2,13 14,00 1490 44, (расход раствора 3,1 г/м3 ОГ) Подача раствора А на впуск в нейтрализатор 1022 284,5 2,73 22,75 1332 49,(расход раствора 1,4 г/м3 ОГ) Подача раствора Б на впуск в нейтрализатор 1020 283,5 2,73 22,75 1329 50, (расход раствора 5,0 г/м3 ОГ) Подача воздуха перед ФТЧ, нагрев 1302 128,0 1,99 11,25 1443 45, каталитических блоков до 720 °К Турбулизация ОГ на впуске, раствор карбамида, 896 125,5 2,00 15,25 1039 60, нагрев блоков Подача воздуха перед ФТЧ, нагрев блоков, 884 124,0 2,10 13,50 1024 61, раствор карбамида Подача воздуха, аммиачная вода, нагрев блоков 1052 134,0 2,70 21,50 1210 54,Нагрев блоков, подача воздуха и карбамида перед 826 122,0 1,77 13,00 963 63,блоком восстановления, соли церия перед ФТЧ Анализ рис. 4 - 7 показывает, что способы повышения эффективности каталитической очистки отработавших газов дизелей можно разделить по следующим признакам, свидетельствующим о выполнении (или приближении к выполнению) норм ЕВРО - стандартов:

удовлетворяющие (или близки к соответствию) требований ЕВРО-3 по выбросам NOX:

- подача раствора А на впуск в нейтрализатор;

- подача эмульсии раствора Б на впуск нейтрализатор;

- подача воздуха, аммиачная вода, нагрев блоков;

- подача раствора карбамида перед блоком восстановления;

- подача аммиачной воды перед блоком восстановления;

- турбулизация ОГ на впуске, раствор карбамида, нагрев;

- подача воздуха пред ФТЧ, нагрев блоков, раствор карбамида;

- нагрев блоков, подача воздуха и карбамида перед блоком восстановления, соли церия перед ФТЧ;

ниже уровней требований ЕВРО - 3 по выбросам СО мероприятий не выявлено;

удовлетворяющие требованиям (или близки к соответствию) ЕВРО-3 по выбросам СХНY:

- турбулизация газов на впуске в нейтрализатор;

- подача раствора соли церия на ФТЧ;

- подача воздуха пред ФТЧ, нагрев каталитических блоков;

- турбулизация ОГ на впуске, раствор карбамида, нагрев;

- подача воздуха пред ФТЧ, нагрев блоков, раствор карбамида;

- подача воздуха, аммиачная вода, нагрев блоков;

- нагрев блоков, подача воздуха и карбамида перед блоком восстановления, соли церия перед ФТЧ;

все мероприятия имеют выбросы ниже норм требований ЕВРО - 3 по выбросам ТЧ (твердых частиц).

Данные свидетельствуют (см. таблицу 2) о том, что наиболее эффективны комплексные мероприятия, направленные на селективную очистку отработавших газов дизелей, а именно:

- комплекс, включающий турбулизацию потока ОГ на входе в нейтрализатор, подачу раствора карбамида перед блоком восстановления оксидов азота, подогрев каталитических блоков, приводит к снижению удельного нормообъема на 60,9%;

- комплекс, включающий подачу воздуха в реактор нейтрализатора перед блоком окисления, раствора карбамида перед блоком восстановления оксидов азота, подогрев каталитических блоков, приводит к снижению удельного нормообъема на 61,5%;

- комплекс, включающий подачу воздуха в реактор перед блоком окисления, подача раствора карбамида перед блоком восстановления оксидов азота, раствора соли церия перед сажевым фильтром, подогрев блоков, приводит к снижению удельного нормообъема на 63,8%.

- разработанная конструкция нейтрализатора для селективной очистки отработавших газов дизеля обеспечивает снижение вредных выбросов суммарно на 40,2….63,8%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ Наиболее существенные результаты по работе заключаются в следующем: разработана эффективная система селективной очистки отработавших газов дизелей на базе пористых проницаемых каталитических блоков, полученных с использованием СВС - технологий, в том числе:

1. Модернизирована математическая модель селективной очистки отработавших газов дизеля в каталитическом нейтрализаторе, позволяющая осуществить подбор растворов жидкостей, впрыскиваемых в различные зоны реактора нейтрализатора;

2. Разработан экспериментальный комплекс и пилотная установка, позволившие произвести оценку эффективности отдельных и комплексных методов организации селективной очистки отработавших газов дизеля;

3. Выявлено, что подача в реактор нейтрализатора перед ФТЧ дополнительного воздуха, подогретого до температуры 393° К, в количестве по объему (0,16 - 0,18)·VОГ, позволяет дополнительно снизить выбросы СО - на 15%, СХНY - на 17,5%, твердых частиц - на 12%.

4. Установлено, что подача растворов:

- 15% водного раствора карбамида в реактор каталитического нейтрализатора перед блоком восстановления позволяет дополнительно снизить выбросы NOX - на 10,9%, СО - на 34,1%;

- 12% аммиачной воды в реактор каталитического нейтрализатора перед блоком восстановления позволяет дополнительно снизить выбросы NOX - на 17,7%, СО - на 34,1%;

- 10% раствора соли Се после завихрителя на впуске позволяет дополнительно снизить выбросы СО - на 40,2%, СХНY - на 25,5%; твердых частиц - на 39,1%;

- раствора А в реактор каталитического нейтрализатора после завихрителя на впуске позволяет дополнительно снизить выбросы NOX - на 22,7%;

- раствора Б в реактор каталитического нейтрализатора после завихрителя на впуске позволяет дополнительно снизить выбросы NOX - на 22,8%;

5. Выявлена эффективность дополнительного подогрева каталитических блоков нейтрализатора до температуры 720°К в комплексе с подачей подогретого воздуха и раствора карбамида в снижении уровня вредных выбросов СО - на 56,4%, СХНY - на 30,45%, твердых частиц - на 51,1%;

6. Разработанная конструкция каталитического нейтрализатора обеспечивает селективную очистку отработавших газов по основным токсичным компонентам суммарно до 63,8%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

а) в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК:

1. Медведев, Г.В. Диапазоны рабочих температур катализаторов для очистки отработавших газов дизелей/ А.А. Мельберт, М.Л. Тихомиров, Г.В. Медведев и др.// Ползуновский вестник. - 2009. - № 1-2. - С. 93 - 98.

2. Медведев, Г.В. Совершенствование конструкций дизелей и их экологические показатели/ Н.В. Батурин, Д.Н. Титов, Г.В. Медведев и др. // Ползуновский вестник. - 2009.- № 1-2.- С. 73 - 80.

б) в других изданиях:

3 Медведев, Г.В. Оптимальный состав шихтовых смесей для получения фильтрационных материалов/ В.В. Бразовский, Г.В. Медведев// Металлургия машиностроения. - 2009.- № 4. - С. 17 - 20.

4. Медведев, Г.В. Получение новых материалов из отходов самораспрстраняющимся высокотемпературным синтезом/ В.В. Бразовский, Г.В. Медведев// Металлургия машиностроения. - 2009. - № 3. - С. 45 - 47.

5. Медведев, Г.В. Влияния угара масла в дизеле на дисперсность твердых частиц/ Г.В. Медведев, А.Л. Новоселов // "Наука и молодежь - 2009" [ Электронный ресурс ]: 6-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Барнаул, АлтГТУ, апрель - июнь, 2009 г.).- Электрон. текст. дан.- Режим доступа: http://edu.secna.ru /media/f/avt.pdf.- Загл. с экрана.

6. Медведев, Г.В. Подача раствора соли церия перед сажевым фильтром нейтрализатора/ А.А. Мельберт, Г.В. Медведев, Т.А. Стопарева// Проблемы совершенствования энергетических установок: Сб. ст. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. - С. 78-83.

7. Медведев, Г.В. Повышение качества очистки отработавших газов дизеля за счет их турбулизации в нейтрализаторе/ Г.В. Медведев, А.Л. Новоселов, А.В. Горбачев// Проблемы совершенствования энергетических установок: Сб. ст. - Барнаул: Издво АлтГТУ, 2008. - С. 83 - 90.

8. Медведев, Г.В. Возможности каталитической очистки отработавших газов дизелей при использовании высоких технологий/ М.Л. Тихомиров, А.А. Мельберт, А.Л. Новоселов, Г.В. Медведев// Экологические проблемы энергоустановок с тепловыми двигателями: Сб. ст. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. - С. 18 - 33.

9. Медведев, Г.В. Стенд для испытаний каталитических нейтрализаторов для дизелей/ Г.В. Медведев, А.А. Унгефук, А.Н. Салмин, Д.С. Печенникова // Экологические проблемы энергоустановок с тепловыми двигателями: Сб. ст. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ,- 2008. - С. 33 - 39.

10. Медведев, Г.В. Влияние нагрузочного и скоростного режимов на уровни вредных выбросов дизеля 8Ч12/12 / Г.В. Медведев, С.Н. Павлов, Б.Ф. Бекбаев, В.В. Деркачев// Экологические проблемы энергоустановок с тепловыми двигателями:

Сб. ст. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. - С. 45 - 50.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»