Результаты применения пористых проницаемых СВС-каталитических блоков в многоступенчатых нейтрализаторах отработавших газов дизелей

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. По заявлениям ведущих специалистов дизелестроения для выполнения вводимых норм на уровни вредных выбросов в атмосферу необходимо применение фильтров твердых частиц и каталитических нейтрализаторов, которые позволят повысить эффективность конверсии отработавших газов и улучшить экологические показатели дизельных двигателей.

Цель. Сокращение вредных выбросов в атмосферу, улучшение качества и снижение стоимости очистки отработавших газов при реализации жизненных циклов объектов транспортной энергетики путем применения пористых СВС-блоков в каталитических нейтрализаторах и сажевых фильтрах.

Материалы и методы. Были проведены стендовые испытания опытных образцов нейтрализаторов конструкции АлтГТУ с одной, двумя и тремя ступенями очистки. Первая ступень – сажевый фильтр из пористого проницаемого СВС-материала, вторая ступень – окислительный СВС-блок, третья ступень – каталитический восстановительный СВС-блок.

Для получения каталитических блоков методом СВС был использован следующий состав шихты: железная окалина 18Х2Н4МА – 47,5%; оксид хрома ПХ-1 по ТУ 882-76 – 17,7%; порошок никеля ПНК-ОТ-1 по ГОСТ 9722-79 – 4,9%; порошок алюминия по ТУ 485-22-87 марки АСД – 1–15%, медь – 11%; оксид алюминия – 3,8%; иридий – 0,01%. В состав шихты восстановительного блока входило 14,5% меди. Полученные блоки имели проницаемую структуру и высокую прочность. Средний размер пор составил 180 мкм. Нейтрализаторы устанавливались встык с турбокомпрессором.

Результаты. Выявлено, что выбросы NOх по нагрузочной характеристике дизеля КамАЗ-740 при 2600 мин-1 уменьшаются при средних эффективных давлениях Ре, равных 0,03; 0,55; 0,77 МПа с 3,82…11,62…9,49 г/м3 соответственно до 3,23…6,52…4,61 г/м3 или примерно на 13…44…53%. Уменьшение выбросов твердых частиц при тех же нагрузках составило 75; 45; 63%, углеводородов – 72; 53; 54%. Минимальный удельный расход топлива наблюдался в интервале 1600…2000 мин-1 по внешней скоростной характеристике. При использовании нейтрализатора с двумя, установленными последовательно каталитическими блоками, выбросы с ОГ углеводородов уменьшились с 3,12…1,21 до 0,90…0,29 г/м3, или на 71…76%. Степень конверсии СО, составила 78…73%; NOx – 4…52%, а суммарный коэффициент очистки составил 0,58.

Коаксиальная установка дополнительных блоков из СВС-каталитических материалов привела к улучшению качества очистки до 0,698. За 360 часов работы эффективность конверсии ТЧ уменьшилась с 55 до 45%, СО – с 58 до 46%, NOx – с 65 до 44%, что свидетельствовало о начале дезактивации катализаторов.

Заключение. Использование многоступенчатых нейтрализаторов с СВС-каталитическими блоками позволяет уменьшить выбросы углеводородов в 1,95 раза, оксида углерода в 3,6 раза, оксидов азота в 2 раза, твердых частиц в 3 раза, обеспечивая выполнение стандартов России.

Об авторах

Алла Александровна Мельберт

Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова

Email: aamelbert@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3973-8315
SPIN-код: 5949-5831

д.т.н., профессор, заведующая кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»

Россия, 656000, Барнаул, пр. Ленина, 46

Чан Хынг Нгуен

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Email: hungtnut.nguyen@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0276-2303
SPIN-код: 5702-0442

Аспирант

Россия, 656000, Барнаул, пр. Ленина, 46

Александр Викторович Машенский

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Email: aleksandr.mashenskiy@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4013-8648
SPIN-код: 6339-5630
Scopus Author ID: 1160841

инженер, соискатель кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

Россия, 656038, Барнаул, пр. Ленина, 46

Виктория Александровна Соколова

Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного

Автор, ответственный за переписку.
Email: sokolova_vika@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-6880-445X
SPIN-код: 5116-5102

к.т.н., доцент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Новоселов А.Л., Мельберт А.А., Жуйкова А.А. Применение СВС-материалов при решении экологических проблем транспорта. Новосибирск: Наука, 2007.
  2. Новоселов, А.Л., Пролубников В.И., Тубалов Н.П. Совершенствование очистки отработавших газов дизелей на основе СВС-материалов / под ред. В.В. Евстигнеева. Новосибирск: Наука, 2001.
  3. Мельберт А.А., Новоселов А.А. Каталитическая очистка отработавших газов дизелей / под ред. А.А. Мельберт. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2017.
  4. Кирасиров О.М., Нестеренко Г.А., Старичков В.И. Нейтрализация выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания автомобилей // Национальная ассоциация ученых. 2015. № 5–2(10). С. 87–91.
  5. Корнилов Г.С. Создание систем очистки отработавших газов дизелей // Приводная техника. 2005. № 3. С. 16–21.
  6. Yang S., Deng C., Gao Y., et al. Diesel particulate filter design simulation. A review // Advances in Mechanical Engineering. Vol. 8, N 3. P. 1–14. doi: 10.1177/1687814016637328
  7. Venkatesh L., Logeshkumar R., Jayaprakash G., et. al. Control and reduction of emissions using catalytic converter // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2017. Vol. 4, N 11. P. 788–794.
  8. 30 years in the development of autocatalysis // Platinum. 2004. Vol. 6. P. 32–37.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Результаты испытаний нейтрализатора БКН-1 с СВС-блоками для дизеля КамАЗ-740 по нагрузочной характеристике при 2600 мин-1: 1 – без КН; 2 – одна ступень; 3 – две ступени.

Скачать (155KB)
3. Рис. 2. Эффективность конверсии ОГ дизеля КамАЗ-740: 1 – 280 ч, без КН; 2 – 265 ч, нейтрализатор ПКН-1; 3 – 260 ч, нейтрализатор БКН-2.

Скачать (142KB)
4. Рис. 3. Эффективность конверсии отработавших газов дизеля КамАЗ-740 по внешней скоростной характеристике: 1 – без КН; 2 – с БКН-2.

Скачать (112KB)

© Мельберт А.А., Нгуен Ч.Х., Машенский А.В., Соколова В.А., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».