天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物存儲(chǔ)還原性能的試驗(yàn)研究.pdf

1、稀薄燃燒技術(shù)能有效增大工質(zhì)的等熵指數(shù)，提高工質(zhì)的做功能力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)熱效率，同時(shí)因?yàn)楦谎跚易罡呷紵郎囟认陆?，CO、NOx等有害排放也大大降低，是一種前景廣闊的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)。但由于排氣中富氧，無(wú)法使用三元催化轉(zhuǎn)化器對(duì)有害氣體排放進(jìn)行后處理，稀燃催化器的開(kāi)發(fā)成為了研究的重點(diǎn)。
　　本文采用NOx存儲(chǔ)還原（NSR）的技術(shù)思路，嘗試對(duì)一臺(tái)稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的NSR催化劑進(jìn)行開(kāi)發(fā)。首先搭建了NSR模擬試驗(yàn)臺(tái)架，選擇存儲(chǔ)性能優(yōu)良Pt/Ba

2、/Ce/γ-Al2O3作為試驗(yàn)所用催化劑；然后在模擬試驗(yàn)臺(tái)架上研究了反應(yīng)條件和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣成分對(duì)該催化劑存儲(chǔ)性能和 NSR性能的影響；最后搭建了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)NSR試驗(yàn)臺(tái)架，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上對(duì)涂覆在堇青石載體上的Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3催化劑的NSR性能進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。
　　NSR模擬試驗(yàn)臺(tái)架研究結(jié)果表明：當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)氣包含適量的O2，但不含CO2和H2O時(shí)，在350℃至400℃范圍內(nèi)，催化劑的存儲(chǔ)效率超過(guò)90%，在375℃處具有

3、最佳的存儲(chǔ)性能；在存儲(chǔ)還原試驗(yàn)中，還原時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，都會(huì)引起NOx的循環(huán)轉(zhuǎn)化率降低，在最佳還原時(shí)間處，催化劑可獲得最高接近于90%存儲(chǔ)循環(huán)轉(zhuǎn)化效率；最佳還原時(shí)間與反應(yīng)溫度和還原劑濃度相關(guān)，提高反應(yīng)溫度，最佳還原時(shí)間延長(zhǎng)，提高還原劑濃度，最佳還原時(shí)間縮短；增大空速會(huì)使循環(huán)周期變短，存儲(chǔ)過(guò)程受空速影響不大，但當(dāng)空速超過(guò)54000h-1后，催化劑的還原效果開(kāi)始惡化，導(dǎo)致NSR循環(huán)轉(zhuǎn)化率隨空速的增加而迅速降低；O2有助于NOx在催化劑表面的存

4、儲(chǔ)，同時(shí)催化劑具有存儲(chǔ)氧的功能，氧濃度也會(huì)影響催化劑的還原過(guò)程；CO2和H2O會(huì)與NOx發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性吸附，導(dǎo)致催化劑的存儲(chǔ)能力大大降低，另外CO2也降低了催化劑的還原活性，導(dǎo)致循環(huán)轉(zhuǎn)化率大大降低。
　　天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)NSR試驗(yàn)臺(tái)架研究結(jié)果表明：該涂覆在堇青石載體上的催化劑還原性能良好，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)不超過(guò)0.95時(shí)，排氣中過(guò)量的CO可以將NOx完全去除，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)大于0.95時(shí)，排氣中的還原性氣體的量不足以將NOx完全