柴油機(jī)顆粒氧化動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、柴油機(jī)顆粒的排放已經(jīng)成為近年來霧霾環(huán)境的一個(gè)重要因素，必須得到有效的控制，柴油機(jī)顆粒捕集器（DPF）是減少柴油機(jī)尾氣顆排放十分有效的一種技術(shù)。而顆粒物是否能在DPF內(nèi)高效且可靠的再生，是DPF能否得到廣泛應(yīng)用和推廣的重要前提。影響柴油機(jī)顆粒物再生性能的因素較多，其中柴油機(jī)顆粒的氧化特性對DPF的再生性能具有重要的影響，對其展開研究有著重要的研究意義。
　　利用模擬顆粒熱重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了三種典型熱分析方法各自的特點(diǎn)，在取反應(yīng)級數(shù)n=

2、1時(shí)，積分法（Coats-Redfern法）不僅能計(jì)算顆粒本征活化能，還能根據(jù)需求計(jì)算實(shí)驗(yàn)顆粒的表觀活化能；而阿倫尼烏斯法（Arrhenius）和微分法（ABSW）所計(jì)算活化能是實(shí)驗(yàn)顆粒的本征活化能。
　　探究了升溫速率（10~100 K/min）對顆粒物氧化特性的影響，隨著升溫速率的增大，顆粒物的轉(zhuǎn)化率曲線（TG曲線）和相對反應(yīng)速率曲線（DTG曲線）都向高溫區(qū)偏移，顆粒物的特征溫度都隨之增大；當(dāng)升溫速率達(dá)到50 K/min后，顆

3、粒物會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)“急速氧化”現(xiàn)象，相對反應(yīng)速率急劇增大；由于單位時(shí)間內(nèi)更多的能量投入，相對于低升溫速率，高升溫速率有利于顆粒的氧化再生，根據(jù)熱分析動(dòng)力學(xué)所計(jì)算出顆粒的表觀活化能也隨之降低。
　　利用車用柴油（0＃）和碳黑顆粒來分別模擬柴油機(jī)顆粒的SOF組分和干碳煙組分，捕集了不同工況下的柴油機(jī)顆粒，研究 SOF對柴油顆粒氧化特性的影響。模擬的柴油機(jī)顆粒在氧化燃燒過程中發(fā)生分階段氧化；在模擬SOF含量小于40％時(shí)，SOF的氧化對碳黑顆

4、粒的氧化影響較小；而真實(shí)柴油機(jī)顆粒中SOF則促進(jìn)顆粒氧化反應(yīng)的進(jìn)行，表觀活化能隨著SOF含量的增大而減小，柴油機(jī)顆粒的反應(yīng)級數(shù)n為0.7，整個(gè)氧化過程分為兩個(gè)階段：先是顆粒上的易氧化物質(zhì)同活性碳的氧化燃燒，接著是殘余碳顆粒和其他雜質(zhì)的反應(yīng)。碳黑顆粒則是單級氧化，反應(yīng)級數(shù)n為1。柴油機(jī)顆粒比碳黑顆粒更易發(fā)生氧化，氧化更劇烈。柴油機(jī)顆粒干碳煙部分和碳黑顆粒的氧化特性十分類似，表觀活化能比較接近，碳黑顆粒在一定程度上能模擬真實(shí)柴油機(jī)顆粒的干碳