新闻主题	柴油发电机的废气排放标准

 

随着经济的发展和生活水平的提高，人们对于环境的要求也越来越高。柴油发电机组对环境的污染主要有两方面：一是有害排放物，主要来源于柴油发电机的燃烧所产生的NO_x（氮氧化物）和PM（颗粒）的排放对周围空气造成的污染；二是机组工作时产生的噪声，主要来源于柴油发电机和发电机两部分。为了减少和控制排放和噪声对环境的污染，世界各地，特别是发达国家相继出台了相应的法律、法规作为强制手段加以限制。能否有效地保证柴油发电机良好的经济性、动力性和降低对环境的污染是现代柴油发电机组发展的关键所在。

柴油发电机组中，柴油发电机的废气排放是造成环境污染的重要来源之一，其成分中，除99.7％（75.7％的N₂、10％的CO₂、8％的水蒸气和6％的O₂）对人类无害外，其余0.3％（0.2％的NO、0.01％的NO₂、0.03％的HC、0.05％的CO、0.01％的SO₂和小于0.01％的PM）都是有害物质，它是形成酸雨和破坏臭氧层的罪魁祸首。柴油发电机对环境的污染主要有下列三个方面：一是柴油发电机的废气排放物对大气的污染；二是噪声对环境的污染；三是废油、废水对土壤或地表水的污染。其中，尤以废气排放对人类健康的危害最大。柴油发电机排放的废气中包含有气态、液态及固态的污染物。气态污染物中含有CO₂、CO、H₂、NO_x、SO₂、HC、氧化物、有机氮化物及含硫混合物等；液态污染物中含有H₂SO₄、HC、氧化物等；固态污染物有碳、金属、无机氧化物、硫酸盐以及多环芳烃（PAH）和醛等碳氢化合物。

上述污染物中，最主要的是CO、HC、NO_x以及固体颗粒（Particle Matter 简称 PM）。CO是柴油不完全燃烧产生的无色无味气体；HC也是柴油不完全燃烧和气缸壁淬冷的产物；NO_x是NO₂与NO的总称，它们都是在燃烧时空气过量、温度过高而生成的氮气燃烧产物，NO在空气中即被氧化成NO₂，NO₂呈红褐色并有强烈气味；PM是所排气体中可见污染物，它是由柴油燃烧中裂解的碳、未燃碳氢化合物、机油与柴油在燃烧时生成的硫酸盐等组成的颗粒，也就是常见的由排气管冒出的黑烟。相对汽油机而言，柴油发电机的CO和HC排放量较少，主要排放的污染物是NO_x和PM。

CO通过呼吸道进入人体后，会同血红蛋白结合，破坏血液中的氧交换机制，使人缺氧而损害中枢神经，引起头痛、呕吐、昏迷和痴呆等后果，严重时会造成CO中毒。

HC中含有许多致癌物质，长期接触会诱发肺癌、胃癌和皮肤癌。

NO₂刺激人眼黏膜，引起结膜炎、角膜炎，吸入肺脏还会引起肺炎和肺水肿。

HC和NO_x在阳光强烈时的紫外线照射下，会产生光化学烟雾，使人呼吸困难、植物枯黄落叶、加速橡胶制品与建筑物的老化。

PM被吸入人体后会引起气喘、支气管炎及肺气肿等慢性病；在碳烟颗粒上吸附的PAH等有机物，更是极有害的致癌物。

柴油发电机排放物的生成与燃油的分布情况密切相关。在图1上示出NO_x、未燃HC和碳烟（soot）在预混燃烧和扩散（或称混合控制）燃烧阶段时气缸内的生成情况。NO_x产生在高温已燃气体区，但由于在已燃区的温度和燃空比分布不均匀，NO_x最大生成率应出现在燃空比接近化学计量值的区域。碳粒是在浓混合气区和接近油束核心区处生成，然后当遇到空气时再氧化出现黄焰（yellow flame）。未燃碳氢和醛类出现在火焰遇气缸壁淬冷时，或者在特别稀混合气处，火焰无法传入，此外在燃烧即将结束时，由喷油器高压油腔（nozzle sac volume）内汽化之柴油或由于存在不正常的二次喷油进入气缸的柴油，也是未燃碳氢重要的生成源。目前对到底是多环芳香烃 PAH（polycyclic aromatic hydrocarbons）还是碳粒（soot）是致癌因素仍有一些争论。

 

图1 直喷柴油发电机在预混和扩散燃烧阶段有害排放物的生成情况示意

 

对于增压柴油发电机而言，由于空燃比较大，因此其主要有害物的排放为NO_x和PM，其他均很小。 

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