[發明專利]柴油發動機的尾氣廢熱發電與凈化處理裝置及方法

有效

• 申請號: 201910365953.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110242389B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 丁成業;陳靜;程東祥;王樂;楊梁琪;周明同;黃楊;熊建雙;吳夢婷;嚴越;劉成平;郭彬
• 申請（專利權）人: 南京交通職業技術學院
• 主分類號: F01N5/02
• 分類號: F01N5/02;F01N3/08;F01N3/02;F01N3/035;F01N3/023;F01N13/18;B01J23/889
• 代理公司: 南京冠譽至恒知識產權代理有限公司 32426
• 代理人: 郭曉敏

本發明公開了一種柴油發動機的尾氣廢熱發電與凈化處理裝置，包括相互連通的廢熱發電裝置和凈化處理裝置，廢熱發電裝置為尾氣進氣端，凈化處理裝置為尾氣出氣端，本發明同時公開了一種柴油發動機的尾氣廢熱發電與凈化處理方法，利用溫差發電片將熱能轉換成電能，應用低溫等離子輔助催化技術凈化柴油車發動機尾氣中的PM2.5等固體有害顆粒物，將兩種技術結合起來實現既能回收尾氣廢熱又能凈化尾氣的處理裝置，改善尾氣污染物排放，提高燃油效率，從而達到節能減排的效果。

技術領域

本發明涉及一種尾氣熱量回收利用和有害氣體處理的發動機尾氣處理裝置，尤其涉及一種柴油發動機的尾氣廢熱發電與凈化處理裝置及方法，屬于汽車尾氣處理技術領域。

背景技術

經濟的發展使得人民生活水平逐漸提高，機動車的保有量也不斷增加；自第一輛汽車誕生以來，它開始給人們的生活和工作帶來了極大的便利，并逐漸發展成為近現代物質文明的支柱之一，車與人類的生活越來越分不開；自21世紀以來，汽車已經成為人類不可缺少的交通運輸工具；汽車產業高速發展的同時，也給我們的生存環境帶來了巨大的壓力，汽車尾氣、廢熱大量排放到空氣中，嚴重污染了環境，造成生態環境的嚴重破壞，污染亦隨之加重，同時，也浪費了大量能源，在如此龐大的基數下，如何有效節約能源逐漸成為一個突出問題。

在環境方面，尾氣污染主要是指柴油、汽油等機動車燃料因含有添加劑和雜質，在不完全燃燒時，所排出的一些有害物質對環境及人體的污染和破壞；汽車發動機排放的尾氣中有一部分毒性物質在燃料不完全燃燒或燃氣溫度較低時產生較多；尤其是在次序動、噴油器噴霧不良、超負荷工作運行時，燃油不能很好地與氧化合燃燒；另一部分有毒物質，是由于燃燒室內的高溫、高壓而形成；其中，柴油車尾氣中含有的小顆粒物含量很高，約為汽油車的30-80倍，小顆粒物以及“二次反應”的產物尤其是PM2.5顆粒，會長期懸浮于空氣中，造成了近年來持續的霧霾天氣，這不僅給交通出行帶來不便，PM2.5顆粒對大氣能見度產生影響，造成大氣能見度大幅度降低；同時，空氣污染對健康影響的焦點是可吸入顆粒物，尾氣中含有的小顆粒物，尤其是PM2.5小顆粒懸浮于空氣中很難隨著空氣流動而沉降，然而研究表明這種細小顆粒一經人體呼吸系統進入肺部將對人體造成巨大損害；PM2.5在呼吸過程中能深入到細胞而長期存在于人體中，被吸入人體后，約有5％的PM2.5吸附在肺壁上，并能滲透到肺部組織的深處引起支氣管炎、肺炎、哮喘、肺氣腫和肺癌，導致心肺功能減退甚至衰竭，因此對人類健康有著重要影響；由于顆粒物與氣態污染物的聯合作用，還會使空氣污染的危害進一步加劇，使得呼吸道疾病患者增多、心肺病死亡人數日增；實際上，汽車尾氣對PM2.5貢獻約為20％-30％，直接排放的顆粒物所占比重較低，主要的還是人們容易忽視的“二次反應”生成的顆粒物，發生“二次反應”的主要有兩部分：氮氧化物和碳氫化合物，分別轉化為二次硝酸鹽顆粒物和二次有機碳顆粒物，而氮氧化物可以同時催化二氧化硫生成二次硫酸鹽顆粒物。

在能源方面，社會現代化的迅速發展使能源的需求量大量增加，以致能源緊缺變得更加嚴重，甚至成為限制地區發展的瓶頸；近些年來，隨著環境惡化，人們的環保意識逐漸增強，對傳統能源觀念也有所轉變；汽車方面每年需要消耗大量的能源，隨著全球汽車保有量的逐年增加，伴隨著汽車工業的發展，車輛消耗的能源也與日俱增，使得能源形勢更加嚴峻，而且經調查研究表明，汽車發動機燃料燃燒所發出的能量只有34％-38％(柴油機)或25％-28％(汽油機)被有效利用；其它的能量被排放到發動機體外，僅由尾氣帶走的熱量就占進入發動機中的燃料所產生熱量的30％-45％，其余能量以發動機冷卻水30％、汽車尾氣和摩擦損耗5％等形式耗散了；這一方面造成了較大的能源浪費，另一方面大量溫室氣體的排放使城市周邊環境溫度升高，帶來了城市的熱島效應等不良影響；因此，節能減排是保持可持續發展的必由之路，減少能源消耗、充分利用尾氣余熱提高能源利用效率，那么就更需要一些有效方式使得有限的能源發揮最大的使用價值。