内燃机车尾气净化装置调研报告怎么写：附精选通用范文

x内燃机车尾气净化装置项目研究报告

 二〇xx年x月

目录

1绪论

1.1项目研究背景与研究意义

1.1.1项目研究背景

1.1.2项目研究意义

1.2研究内容

1.3研究要解决的关键问题

2项目概述

2.1内燃机车尾气净化装置现状

2.1.1内燃机车尾气排放现状

2.1.2内燃机车柴油发动机工作排放物质分析

2.2内燃机车尾气净化装置应用趋势

2.2.1三元催化器

2.2.2柴油机颗粒物减排系统

2.3小结

3内燃机车柴油机尾气净化器方案

3.1内燃机车柴油机尾气净化器结构

3.2内燃机车柴油机尾气净化器使用材料与制作方法

4项目实施

4.1尾气净化装置研制

4.1.1工作原理

4.1.2净化流程

4.1.3结构设计

4.2试验验证

4.4使用维护

5内燃机车柴油机尾气净化器应用评估

1绪论

1.1项目研究背景与研究意义

1.1.1项目研究背景

我国现有铁路使用的内燃机车均采用柴油机作为主要动力，功率大，尾气和噪声也比较严重。内燃机车运行时易导致发动机废气浓度高，对环境污染程度较高。在铁路隧道尤其是长大隧道内运行时，发动机排放的废气无法及时扩散，对环境的危害尤其严重。因此，有必要开发一种适用于内燃机车柴油机的尾气净化装置。

柴油车尾气排放主要成分为N2，水蒸气，O2，CO2，CO，HC，SOx，NOx和PM(微粒)等污染物。

CO是燃料不完全燃烧的产物。柴油机排气中未燃烧的HC是由原始燃油分子或被分解的燃油分子再化合的中间产物组成，其中一部分来自润滑油，另一部分主要是由于混合气的不均匀(局部过浓或过稀)和壁面的冷激效应使缸内的燃料不能燃烧或只能部分燃烧而引起的。SOx是燃料中的S在燃烧后形成的。SOx被排出机外后，易形成酸雾，污染环境。NOx是N2在高温下燃烧的产物，在内燃机中主要是NO，其次是NO2。NOx可以与某些烃类发生化学反应，是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质。HC和NOx在阳光强烈的紫外线照射下，可发生一系列光化学反应，进一步形成臭氧，产生光化学烟雾，使人呼吸困难甚至死亡，并使植物枯黄叶落，使橡胶制品和建筑物迅速老化。PM是除去未化合的水以外所有固态的碳基颗粒物、液态的燃油与润滑油以及无机物(附聚在碳基颗粒物表面上的SO2，NO2，H2SO3，Pb)的总称，是由于柴油机燃烧时燃料与空气混合不均匀造成局部过浓，在高温缺氧情况下产生的。

1.1.2项目研究意义

XXX发展角度：

空气污染对于我国来说，是发展中无法逃避的问题。XXX在十三五规划中，首次将加强生态文明建设列入规划中，并指出要增强节能环保工程技术和加快一系列有助于修复治理环境的新型技术装备的研发和产业化，达到细颗粒物治理、汽车尾气净化、垃圾渗滤液处理、污泥资源化、多污染协同处理。2014年2月26日x在召开座谈会时提到，要优先发展区域基础设施一体化和大气污染联防联控，从压减燃煤、严格控车、调整产业、强化管理、联防联控、依法治理等方面采取重大举措。内燃机车柴油机尾气净化装置顺应XXX的规划与需求，减少内燃机车尾气带来的污染但是不对实际运行造成影响，同时实现空气质量及环境的提升。

生活需求角度：

空气是人类赖以生存的重要条件之一，空气质量与人类健康密不可分。通过净化装置对户外公共环境的改善，在精神上，人们不用每天保持着对空气污染紧张的状态，可以走出家门贴近自然，老人、儿童以及心肺功能不适者能够放松心情不被空间所限制；在身体上，近年来呼吸道疾病患者增加，吸入的空气有害物质少有利于身体疾病的治愈，铁路行业工作者由于工作环境空气质量较差引发的职业病将有所减缓。

理论应用角度：

净化装置研究是综合各个学科科研的研究，包括净化技术理论与实践研究、净化材料与应用研究。内燃机车柴油机尾气净化装置设计研究立足于x内燃机车改造实际，结合净化技术的支撑以及环境污染治理的需求，对内燃机车柴油机尾气净化装置的开发与应用提供了新的思路与指导作用。

本研究的重点是通过内燃机车柴油机尾气净化装置的设计将净化技术理论应用于实践中，特别是针对净化内燃机车的污染物排放进行的研究，通过一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物以及二氧化硫等有害气体排放减少，缓解空气污染；同时装置的设计与使用为企业及行业发展起到前瞻性作用，提升企业生产中对环境保护的意识。

1.2研究内容

1、通过收集资料调查柴油机影响空气质量的各项因素，分析现有避免与防范空气污染危害的方式与产品，提出以净化柴油机尾气为切入点改善内燃机车尾气排放现状的方法。

2、调查分析内燃机车柴油机尾气的排放标准与现状，分析对比了不同类别柴油机尾气装置的使用和净化方式、净化范围和效率，以及运作成本，进一步调查分析了柴油机尾气净化装置的研究现状与发展趋势，提出了以内燃机车作为载体的净化装置设计。

3、对内燃机车柴油机尾气净化装置设计原则进行研究，从装置的从属性、技术先进性、环境适应性分析研究，得出适合于装置的使用方式和产品形态特征。

1.3研究要解决的关键问题

l、对比分析内燃机车柴油发动机尾气净化的方式后，让净化装置更具备针对性，更具有实用性。

2、内燃机车柴油发动机尾气净化装置需要产生实际的净化效果。

3、考虑到内燃机车柴油发动机尾气的污染物特点以及使用环境，需要选择具备先进性的适用于装置的净化技术。

2项目概述

2.1内燃机车尾气净化装置现状

2.1.1内燃机车尾气排放现状

内燃机车尾气的排放由三部分组成：（1）通过排气系统排出的内燃机废气，（2）曲轴箱泄漏的气体，（3）油箱和汽化器等燃料系统的蒸发气体。

燃油对内燃机车尾气排放的影响，一方面是对汽车发动机的正常工作有直接的影响，如果燃油的品质不高，含有的杂质过多，会导致燃油在发动机内不充分燃烧，排出的气体含有毒性；另一方面是对排气后的处理装置有影响，燃油中的硫化物和金属添加剂经燃烧后的产物会附着在净化装置催化剂表面影响其净化效率。

内燃机车的行驶速度与操作方式也会影响尾气污染的排放，当内燃机车处于缓慢怠速行驶或者停车等待的状态时，发动机转速低，进入发动机的空气流小、发动机温度不高，因此燃油无法充分燃烧，会释放出CO或者碳颗粒。据测试内燃机车在加速过程产生的污染物是x多的。

2.1.2内燃机车柴油发动机工作排放物质分析

科学分析表明，内燃机车尾气中含有的物质成分高达140多种，其中污染物有固体悬浮颗粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。按其在大气中存在的形态，机动车尾气排放污染物可大致分为七项污染物、颗粒物（PM）、和挥发性有机物（VOCs）。

颗粒物（PM）是一个总称，由多种成分组成包括炭黑、硫化物、碳氢化合物和含有金属成分的灰分等，同时它又具备较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等。汽车尾气中的颗粒物的来源有：（1）不可燃物质，（2）可燃的但未进行燃烧的物质，（3）燃烧生成物。颗粒物对人的呼吸系统伤害严重，特别是颗粒物吸附致癌物和有毒物质比如二氧化硫、多环芳香烃、苯并芘等物质，当苯并芘在空气中的浓度达到0.012ug/m3时,患有肺癌的人数就会明显增加。

2.2内燃机车尾气净化装置应用趋势

内燃机车排气系统是收集和排放发动机在工作时排放出的废气，同时具有降低排放的废气污染和噪音的作用。通常由排气歧管，排气管，催化转换器，和排气尾管等组成。

2.2.1三元催化器

汽车尾气净化器是一种净化器，安装在汽车排气系统的前部，随汽车整车装配，又称为三元催化净化器，70年代末开始在汽车上使用。

三元催化器中催化剂必须加热到一定温度（400～800℃）时才具有氧化或还原的工作能力。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将CO、HC和NOx三种气体的活性增强，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，将有害气体变成无害气体，排出H20、CO2、N2和O2。理想状态下，三元催化器是x有效的机外净化装置。

在实际车辆使用中，会因为各种因素影响三元催化器的工作导致其失效或转化效能低：（1）温度高于1000℃时，其内涂层的催化剂会被烧结坏死。点火时间过迟或点火次序错乱、断火等，都会影响催化转化器的效能。（2）汽油和润滑油中的硫、铅、磷、锌等元素和它们在发动机燃烧后形成的氧化物颗粒容易附着在催化剂的表面，阻挡催化剂与废气接触，使催化器失去了催化作用。（3）发动机长期工作于低温状态时三元催化器则无法启动，催化剂的表面被发动机排出的炭烟长期附着堆积会造成影响其转化效能。

2.2.2柴油机颗粒物减排系统

柴油机颗粒物减排系统由柴油机尾气氧化净化器（DOC）和柴油机黑烟触媒过滤器（CDPF）组成，能降低发动机排放的黑烟，以及一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）等有毒有害的气体。柴油机黑烟触媒过滤器（CDPF）内部是多孔特殊结构，尾气中的黑烟颗粒无法穿过，同时系统利用发动机废气的余热，与过滤器内部催化剂协作，将被过滤下来的黑烟颗粒自动氧化成二氧化碳气体排出。该系统监测结果对于柴油发动机尾气中的黑烟颗粒的过滤效果始终在95%以上，一氧化碳和未燃废气的去除效果分别保持在80－90%和70－85%。柴油机颗粒物减排系统结构简单，安装方便，能够在减少柴油机颗粒物排放的基础上，保障柴油机正常运行不受影响。目前我国柴油发动机出厂时，直接标配尾气过滤装置。

2.3小结

上述内容表明，为保证我国环境污染治理措施落到实处，我国目前内燃机车柴油机均已使用相对应的尾气净化装置，但装置仍然存在不足，需要进一步改善，从而达到更加有效地污染物排放控制效果。

3内燃机车柴油机尾气净化器方案

3.1内燃机车柴油机尾气净化器结构

内燃机车柴油机尾气净化器外壳采用2mm厚的钢板，表层涂有防锈漆。外壳结构分三段:第一段进气罩，第二段黑烟颗粒捕捉器（DPF），第三段三元催化器，可拆卸清理后重复使用。

3.2内燃机车柴油机尾气净化器使用材料与制作方法

根据XXX环保部门要求，我们对内燃机车柴油机尾气净化器设计为国五标准。

三元催化器芯体采用铁铬铝金属材质，并涂有铂钯铑稀土等混合浆料，高温600度烧制而成，三元催化器芯体呈蜂窝状，上面涂催化剂和燃烧氧化助剂；

黑烟颗粒捕捉器涂有贵金属钯铂铑加稀土烧制而成。主要拦截并燃烧黑烟颗粒，在柴油发动机常态运行下，可降低一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物以及二氧化硫等有害气体。

4项目实施

4.1尾气净化装置研制

4.1.1工作原理

改良后的内燃机柴油机尾气净化器工作原理是柴油机尾气排出后，经第二段黑烟颗粒捕捉器拦截并燃烧黑烟颗粒，再经第三段三元催化器氧化废气。

其氧化原理与汽油机三元催化器氧化CO和HC的原理基本一样，主要目的是降低CO，HC及其他废气的排放。它可以非常有效地去除尾气中的CO和HC，并能氧化掉PM中的可溶性有机物(SOF)，还可以净化多环芳香烃和乙醛等有害成分。黑烟颗粒捕捉器是在柴油机黑烟触媒过滤器（CDPF）基础上进行改造，涂有贵金属钯铂铑加稀土烧制而成，主要拦截并燃烧黑烟颗粒，降低有害气体排放。

4.1.2净化流程

尾气净化装置安装在柴油机排气管后方，有害气体经过排气管道进入净化器，通过净化器对有害物质进行处理，x后经过处理后的尾气可直接排出到大气中。

4.1.3结构设计

内燃机车柴油机尾气净化器外壳采用2mm厚的钢板，表层涂有防锈漆。外壳结构分三段:第一段进气罩，第二段黑烟颗粒捕捉器（DPF），第三段三元催化器，可拆卸清理后重复使用。

4.2试验验证

将研制出的柴油机尾气净化装置放置在试验台上进行试验，采用烟气分析仪测量尾气净化前后的成分，比较各项成分的变化情况。经过试验分析，通过尾气净化装置的净化，尾气中有害成分大大减少，其中CO减少99%，HC减少91.2%，NOx减少15.4%，PM减少21%。尾气净化装置安装前后尾气中CO含量变化曲线如图6所示。随着尾气温度的升高，DOC的净化率逐步升高，220℃以上时对CO可达到80%以上的净化率，温度达到260℃以上时可达99%的净化率。

4.4使用维护

目前由于催化再生技术中使用的催化剂受柴油品质、温度、尾气中杂质等因素的限制，经常出现催化剂“中毒”等情况，无法正常发挥作用。由于常用的催化剂及过滤材料较为昂贵，更换性差，因此目前大多数颗粒捕集器采用固定不可拆卸式，限制了颗粒捕集器的普及和柴油机的发展。为了解决这一问题，本净化装置采用可拆卸式结构。由于温度对净化器的工作影响很大，温度越高，其工作效果越好，因此净化器的安装位置要求尽量靠近柴油机。为了防止粉尘进入柴油机气缸，净化器应该水平安装。另外，为了保证进入烟尘净化器的气体温度，途中尽量减少热量损失，在柴油机净化器之间的排管要求包保温材料。由于国产柴油含硫量较大，如果采用稀土或贱金属作为催化剂，运行了一段时间后，CO和HC的转化效果会降低，原因是硫会吸附在催化剂表面，阻挡了催化剂的工作。而采用贵金属作催化剂后，中毒现象变得很微弱，贵金属具有良好的抗“中毒”的特性。另外，净化器运行了一段时间后，会有柴油机的黑碳粒积聚，严重时会增加柴油机的背压。DOC系列柴油机氧化型催化净化器工作500h左右后压力接近柴油机x高限制值时，应在停机冷却后拆下侧盖板，松开载体压紧螺丝(或卡箍)，取出内部DOC净化芯，用高压空气反吹出净化芯内积存的炭渣。清除净化芯内部残余炭渣可保证排气通畅。若发动机长期低负荷工作，排气温度低，净化芯可能产生积炭，应缩短维护时间，要注意背压，及时清理。

5内燃机车柴油机尾气净化器应用评估

针对x内燃机车柴油发动机进行改良研制出的尾气净化装置，能够有效去除尾气中的有害成分，满足环境污染防治的需求，降低尾气排放对环境产生的危害程度，净化车辆运行环境，减少空气污染，消除车辆运行隐患，具有较高的实用价值，可以广泛运用到x内燃机车柴油发动机的尾气净化设计中。