船舶柴油机的有害排放及控制

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1、柴油机燃用HC化合物燃料完全燃烧时,只产生CO2、H2O,没有其它有害产物。由于可燃混合气在燃烧前和燃烧中的极短时间完成的,混合气不均匀程度较严重。在高温富氧环境下易生成NOx，在高温缺氧环境下不完全燃烧生成CO和炭烟粒子,在低温及混合气过稀条件下易生成HC。燃油中的硫燃烧生成SO2及SO3。第5章船舶柴油机的有害排放及控制§5.1船舶柴油机的排放与危害§5.2控制船舶柴油机排放的有关法规§5.3柴油机有害排放的控制措施主要内容：一、柴油机排气污染物的主要成分无害成分：CO2、水蒸气(H2O)、过量空气、残余氮气(N2)等。(占总量的99.8％）有害成分：CO、NOx、HC、硫氧化物（

2、SOx）、颗粒等。§5.1船舶柴油机的排放与危害排放物（排放）：我国有关标准把废气中有害成分及CO2和炭烟等统称排放物。二、柴油机排放物的危害1）氮氧化物(NOx)：NO（90%以上）+NO2=NOx；NO是无色气体,本身毒性不大,但在大气中会缓慢氧化成NO2。NO2是棕色刺激性气体,对肺和心肌有很强的毒害作用。NOx形成光化学烟雾。2）碳氢化合物(HC)：燃油未完全燃烧产物的总称。烯烃：略带甜味,有麻醉作用,对粘膜有刺激,形成有毒的光化学烟雾。芳香烃：对血液和神经系统有害,多环芳香烃及其衍生物有致癌作用。醛类：刺激性物质，对眼、呼吸道、血液有毒害。黑烟：燃油不完全燃烧生成的炭烟影响视

3、线，危害呼吸系统，炭烟微粒吸附有SO2和多环芳烃，有致癌的危险蓝烟和白烟：燃油或润滑油的微粒蓝烟：粒径在0.5μm以下白烟：粒径在1μm以上4）一氧化碳（CO）：无色、无嗅的有毒气体。导致人体组织缺氧，严重时窒息死亡。5）二氧化硫（SO2）：燃油中的硫分在燃烧中的产物有刺激性，直接危害人的眼鼻和喉粘膜，引起呼吸器官炎症。形成酸雨。3）颗粒（PM）：是指用清洁过滤空气稀释，气体温度低于或等于325K(52℃)时，在规定的过滤介质上所采集到的物质。颗粒主要组分：碳、凝结的碳氢化合物、硫酸盐和缔合水。柴油机排出的颗粒大多小于0.3μm，人呼吸时，被吸入肺部，在肺里滑动，造成肺组织的伤害。另外

4、，颗粒碳核在吸附的其它有毒物质被吸入人体，也会对人体造成损害4）一氧化碳（CO）：无色、无嗅的有毒气体。导致人体组织缺氧，严重时窒息死亡。在柴油机的排气中CO含量较少，只在高负荷运转时排放量较高。5）硫氧化物（SOx）：SOX是燃油中的硫分在燃烧中的产物，主要包括SO2和SO3。SO2具有刺激性，与水结合后生成亚硫酸，直接危害人的眼鼻和喉粘膜，引起呼吸器官炎症。另外，SO2进一步氧化的产物SO3与水分作用形成硫酸并形成酸雨。三、柴油机有害气体排放物的生成机理1．NOx：指柴油机排气中各种氮氧化物的总称。对柴油机来说要控制的氮氧化物主要是NO的排放量，而对人类直接造成危害的成分是NO2。

5、柴油机排气中的NOx主要是由空气中的氮在高温环境下氧化生成的，即“热氮氧化物”。柴油机燃烧过程中决定NOx生成率大小的三个主要因素是：高温、富氧和在高温下燃气的停留时间。2.HC：包括燃油中的未燃烃类、裂解反应和再化合反应的产物、燃烧和氧化反应的中间产物（如醛、醇等）所组成的，少部分产生于润滑油。HC的生成机理很复杂，由多种因素形成的。根本原因：烃类在空气中不能燃烧或不能完全燃烧，如在温度或压力过低；混合气浓度过浓或过稀条件下都可能形成碳氢化合物。柴油机在怠速或小负荷运转时的HC排放大于高负荷时的HC排放。3.COCO是烃燃料燃烧的中间产物和不完全燃烧产物之一。一般来说，如果达到一定的

6、反应温度，并在氧化剂存在的条件下，CO将继续进行反应，而生成燃烧产物CO2。如果燃烧过程中局部空间或瞬时存在下列条件之一，则CO不能继续燃烧而被排出机外：1）反应着的气体温度突然过低；2）反应着的气体突然缺氧；3）反应物停留在适合反应条件的时间过短。在燃烧室中，生成CO的主要部位是富油区、稀熄火焰和火焰淬熄区。4.颗粒:也称微粒（ParticulateMatter:PM）柴油机PM的组成取决于运转工况，尤其是排气温度。当排气温度较高时，它主要是碳质微球的聚集体，一般称之为碳烟（DrySoot:DS），它主要是柴油机在高压燃烧条件下，局部高温、缺氧、裂解并脱氢而生成的以碳为主要成分的固体

7、微小颗粒。当排气温度较低时，碳烟会吸附和凝聚多种有机物，称为有机可溶成份（SoluableOrganicFraction:SOF）,它是重质有机化合物从气缸内排出并被空气稀释时凝结并被碳粒所吸附的。若排气成份中HC含量高，则冷凝作用就更强烈。§5.2控制船舶柴油机排放的有关法规上世纪70年代以来，由于环境污染的日益严重和人们对环境状况的日益关注，内燃机有害排放物对大气造成的危害受到了人们的高度重视。各国际组织及世界各国和地区相继以法规的形式对内