天然氣發(fā)動機氮氧化物存儲還原性能的試驗研究.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)動機循環(huán)熱效率，同時因為富氧且最高燃燒溫度下降，CO、NOx等有害排放也大大降低，是一種前景廣闊的發(fā)動機燃燒技術(shù)。但由于排氣中富氧，無法使用三元催化轉(zhuǎn)化器對有害氣體排放進行后處理，稀燃催化器的開發(fā)成為了研究的重點。
　　本文采用NOx存儲還原（NSR）的技術(shù)思路，嘗試對一臺稀燃天然氣發(fā)動機的NSR催化劑進行開發(fā)。首先搭建了NSR模擬試驗臺架，選擇存儲性能優(yōu)良Pt/Ba

2、/Ce/γ-Al2O3作為試驗所用催化劑；然后在模擬試驗臺架上研究了反應(yīng)條件和發(fā)動機排氣成分對該催化劑存儲性能和 NSR性能的影響；最后搭建了天然氣發(fā)動機NSR試驗臺架，在發(fā)動機臺架上對涂覆在堇青石載體上的Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3催化劑的NSR性能進行驗證和評估。
　　NSR模擬試驗臺架研究結(jié)果表明：當(dāng)反應(yīng)器進氣包含適量的O2，但不含CO2和H2O時，在350℃至400℃范圍內(nèi)，催化劑的存儲效率超過90%，在375℃處具有

3、最佳的存儲性能；在存儲還原試驗中，還原時間過長或過短，都會引起NOx的循環(huán)轉(zhuǎn)化率降低，在最佳還原時間處，催化劑可獲得最高接近于90%存儲循環(huán)轉(zhuǎn)化效率；最佳還原時間與反應(yīng)溫度和還原劑濃度相關(guān)，提高反應(yīng)溫度，最佳還原時間延長，提高還原劑濃度，最佳還原時間縮短；增大空速會使循環(huán)周期變短，存儲過程受空速影響不大，但當(dāng)空速超過54000h-1后，催化劑的還原效果開始惡化，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，同時催化劑具有存儲氧的功能，氧濃度也會影響催化劑的還原過程；CO2和H2O會與NOx發(fā)生競爭性吸附，導(dǎo)致催化劑的存儲能力大大降低，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)動機NSR試驗臺架研究結(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)動機過量空氣系數(shù)不超過0.95時，排氣中過量的CO可以將NOx完全去除，當(dāng)發(fā)動機過量空氣系數(shù)大于0.95時，排氣中的還原性氣體的量不足以將NOx完全