陳豆

摘要：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)前我國(guó)非公路機(jī)械的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，在國(guó)家綠色發(fā)展理念下，加強(qiáng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的研究有著重要意義，是降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生環(huán)境污染的關(guān)鍵舉措。本文對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染產(chǎn)生的主要類(lèi)型加以分析，探究柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的基本原理，并提出一種自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的設(shè)計(jì)理論，以降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣污染。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動(dòng)機(jī);尾氣污染;凈化處理裝置;基本原理

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)前我國(guó)社會(huì)發(fā)展中兩大非公路用機(jī)動(dòng)設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型之一，對(duì)于我國(guó)機(jī)械工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重要意義。而在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際使用中，其運(yùn)行產(chǎn)生的尾氣也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，尤其是近年國(guó)家發(fā)展中機(jī)械化程度的不斷提升，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的使用量也逐漸增高。這就更需要注重對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的研究，以降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用的環(huán)境污染影響。

一、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣污染的主要類(lèi)型

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于非公路用機(jī)動(dòng)設(shè)備，尤其是在我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，大量農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備都以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力設(shè)備，包括了拖拉機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、抽水機(jī)等等，甚至在發(fā)電廠中，也主要使用柴油發(fā)點(diǎn)機(jī)組。而在柴油發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，其排放的尾氣也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的污染問(wèn)題，而其造成環(huán)境污染的主要類(lèi)型就包含以下方面：

第一，氮氧化合物污染。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)釋放大量的氮氧化合物，主要就包含了NO和NO2，高濃度的NO可引起中樞神經(jīng)的癱瘓及痙孿;NO2有特殊刺激性臭味，引起肺水腫的同時(shí)，引起獨(dú)具特點(diǎn)的閉塞性纖維性支氣管炎。同時(shí)，NO和NO2不僅會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害，也會(huì)導(dǎo)致自然環(huán)境的嚴(yán)重污染，破壞臭氧層，導(dǎo)致溫室效應(yīng)的產(chǎn)生。因此，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的研究過(guò)程中，就需要注重對(duì)尾氣中NO和NO2物質(zhì)的凈化處理，以降低尾氣對(duì)自然環(huán)境的影響。

第二，顆粒污染。顆粒污染也是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)造成環(huán)境污染的關(guān)鍵因素，同時(shí)也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重的污染危害。根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中顆粒物的不同直徑，對(duì)人體產(chǎn)生的危害也存在差異，具體如下： 2nm以下的碳煙吸入肺部后會(huì)沉積起來(lái)，而0.1-0.5nm的碳煙對(duì)人體危害最大除了致癌作用外，這種碳煙吸入肺部，還會(huì)導(dǎo)致慢性病、肺氣腫、皮膚病及變態(tài)性疾病。同時(shí)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中顆粒物的大量排放，也會(huì)大致霧霾天氣的產(chǎn)生，嚴(yán)重威脅大氣環(huán)境，給環(huán)境保護(hù)工作的發(fā)展帶來(lái)巨大沖擊。當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作開(kāi)展中，對(duì)于大氣環(huán)境中顆粒污染物的治理高度重視，而加強(qiáng)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中顆粒污染物的凈化與處理，就是踐行我國(guó)綠色發(fā)展理念要求的關(guān)鍵。

第三，一氧化碳污染。一氧化碳也是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放中主要的污染性氣體，一氧化碳的大量排放不僅會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，對(duì)于人體的危害更加嚴(yán)重，近年來(lái)我國(guó)一氧化碳中毒事件屢有發(fā)生。一氧化碳物質(zhì)在發(fā)展過(guò)程中，極易通過(guò)人類(lèi)的呼吸進(jìn)入肺部，并且被人體內(nèi)部血液被吸收之后則可以與人體內(nèi)部血紅蛋白相互結(jié)合，最終造成人體內(nèi)部組織缺氧，嚴(yán)重甚至?xí)斐扇梭w中毒死亡。第四，碳?xì)浠衔镂廴?。根?jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣中，所含有的污染物質(zhì)大概占尾氣總排放量的0.3%，其中包含有0.2%的一氧化氮（NO）、0.01%的二氧化氮（NO2）、0.01%的二氧化硫（SO2）、0.03%的碳?xì)浠衔铮℉C）、和小于0.01%的PM[1]。所以，碳?xì)浠衔镔|(zhì)同樣是柴油發(fā)動(dòng)設(shè)備所產(chǎn)生尾氣的主要污染物質(zhì)和成分，并且內(nèi)燃發(fā)動(dòng)設(shè)備所排出廢氣物質(zhì)大多數(shù)包含烴類(lèi)物質(zhì)，所以該物質(zhì)基礎(chǔ)成分高達(dá)200多種，比如：苯并芘物質(zhì)、硝荃稀物質(zhì)、甲醛物質(zhì)、乙烯物質(zhì)以及丙烯醛物質(zhì)等，所以該物質(zhì)的重要成分對(duì)于人體產(chǎn)生了何種影響，現(xiàn)階段還比較混亂。但是經(jīng)過(guò)詳細(xì)探索和研究最終得出相關(guān)結(jié)論：苯并芘物質(zhì)以及硝荃烯物質(zhì)普遍具有一定致癌性。加上現(xiàn)階段甲醛物質(zhì)、丙烯醛物質(zhì)則對(duì)于人體的眼睛以及呼吸器官具有強(qiáng)烈的刺激性，而乙稀物質(zhì)在常見(jiàn)濃度環(huán)境下，還會(huì)傷害農(nóng)作物以及植物等 [2]。

二、自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置理論的基本原則

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展中柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用量的逐漸增多，在綠色發(fā)展理念下對(duì)于其尾氣凈化處理的關(guān)注程度也不斷提升。但是自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的實(shí)際過(guò)程中，也必須遵循其基本原則，避免因?yàn)槲矚鈨艋幚硌b置的使用而對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，甚至增加柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的安全隱患。資質(zhì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置理論的基本原則主要包含以下幾個(gè)方面：

第一，經(jīng)濟(jì)性原則。尾氣凈化裝置作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的附屬系統(tǒng)，在裝置的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中，必須注重對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的把控，避免其裝置的設(shè)計(jì)與制作成本過(guò)高而影響裝置的使用及推廣。因此，在自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的實(shí)際過(guò)程中，就需要根據(jù)尾氣中所含有的污染物質(zhì)，針對(duì)性選擇凈化方式，遵循尾氣凈化處理的基本原則，全面保障裝置的制作成本能夠滿(mǎn)足實(shí)際使用需求[3]。

第二，不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的基本性能。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備或者工業(yè)機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力源，其動(dòng)力會(huì)直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，一旦柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力受到影響，就會(huì)對(duì)生產(chǎn)工作發(fā)展產(chǎn)生不利影響。因此，在自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的實(shí)際過(guò)程中，也需要注重發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力問(wèn)題的思考，避免因?yàn)槲矚鈨艋幚硌b置的使用而造成發(fā)動(dòng)機(jī)本身的動(dòng)力受到影響。

第三，保證裝置的適用性。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的制作中，也需要充分考慮柴油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的差異，盡可能兼顧凈化裝置的適用性，達(dá)到一裝置通用的地步，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣問(wèn)題的全面處理，降低尾氣對(duì)人體以及環(huán)境的污染危害，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用的情況下，保證生態(tài)環(huán)境安全。

三、自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置理論的要點(diǎn)總結(jié)

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的主要污染物質(zhì)包含了NOx、PM、CO以及HC等，在自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的過(guò)程中，就需要針對(duì)上述幾種污染物質(zhì)進(jìn)行凈化裝置的設(shè)計(jì)與制作，保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理的高效進(jìn)行。因此，自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的基本內(nèi)容就包含以下方面：

第一，尾氣顆粒凈化處理裝置設(shè)計(jì)。顆粒污染作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣污染的主要原因，在本次凈化處理裝置的設(shè)計(jì)與制作中，其基本原理就是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過(guò)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣中顆粒污染物的沉降處理，將之沉降到過(guò)濾器之中，以此實(shí)現(xiàn)顆粒污染物與氣體污染物的分離。本次設(shè)計(jì)中，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)凈化裝置主要由離心力分離機(jī)構(gòu)以及二次過(guò)濾機(jī)構(gòu)兩部分組成，將凈化裝置的進(jìn)氣口和出氣口連接在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排氣管路上，然后根據(jù)其凈化原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣中顆粒污染物的沉降凈化處理。該裝置的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，未經(jīng)過(guò)凈化的尾氣通過(guò)進(jìn)氣口接入到分離葉輪，在分離葉輪高速旋轉(zhuǎn)的帶動(dòng)作用下，實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中固體顆粒與氣體污染物的分離。經(jīng)過(guò)初次分離后的尾氣經(jīng)過(guò)石棉網(wǎng)進(jìn)行二次過(guò)濾，然后經(jīng)由出氣口排出，其具體過(guò)程如圖一所示。

該尾氣凈化裝置具有著拆裝方便的基本特點(diǎn)，并且其內(nèi)部過(guò)濾凈化裝置能夠進(jìn)行多次拆洗并循環(huán)使用，這就全面保障了凈化裝置的適用性和經(jīng)濟(jì)性，能夠滿(mǎn)足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中顆粒污染物凈化的實(shí)際需求。

第二，尾氣污染氣體凈化處理裝置。除了顆粒污染物外，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中所含有的NOx、CO以及HC等也是導(dǎo)致環(huán)境污染的主要原因，因此也需要注重對(duì)氣體污染物的處理。因此，該凈化裝置有關(guān)氣體污染物的凈化處理裝置主要就是讓發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排入水中，使得尾氣中的污染性氣體與水進(jìn)行中和后不再排入空氣中，同時(shí)尾氣中部分顆粒也會(huì)因溶于水而進(jìn)行二次凈化，如圖二所示。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)凈化水箱的設(shè)計(jì)與使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中各種污染性氣體的有效中和，降低尾氣對(duì)環(huán)境及人體的污染危害，并且其適用性較高，能夠

滿(mǎn)足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中污染性氣體凈化處理的實(shí)際需求。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的應(yīng)用有著重要意義，能夠全面降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境污染問(wèn)題。在自制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化處理裝置的實(shí)際過(guò)程中，也需要注重對(duì)其基本原則要求的思考，根據(jù)其尾氣中所存在的污染性問(wèn)題，采用針對(duì)性的解決對(duì)策，實(shí)現(xiàn)凈化處理裝置的設(shè)計(jì)制作。

參考文獻(xiàn)

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[2]王迎輝， 張昊男， 郭秀榮，等. NTP凈化柴油車(chē)尾氣的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J]. 節(jié)能技術(shù)， 2019， 37（4）：5-5.