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康明斯柴油發(fā)電機(jī)主要排放污染物的生成機(jī)理
2.1.CO生成機(jī)理
CO的生成主要有三種途徑：一是柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣與柴油噴霧混合不均勻?qū)е戮植炕旌蠚膺^(guò)量空氣系數(shù)Φa＜1，局部燃燒缺氧導(dǎo)致不完全燃燒生成CO；二是已成為燃燒產(chǎn)物的CO2和H2O在高溫條件下產(chǎn)生熱解反應(yīng)進(jìn)而生成CO；三是排氣過(guò)程中HC未完全氧化生成CO。
2.2.HC生成機(jī)理
排放的HC一般是未燃HC，是指沒(méi)有燃燒或部分燃燒的碳?xì)浠衔锏目偡Q(chēng)。一般認(rèn)為柴油發(fā)電機(jī)中HC的產(chǎn)生主要有兩種途徑：一是由于滯燃期中形成的過(guò)稀混合氣在燃燒室內(nèi)不能滿(mǎn)足自燃或擴(kuò)散火焰?zhèn)鞑サ臈l件，導(dǎo)致HC的氧化反應(yīng)無(wú)法開(kāi)始或瞬間終止，生成未燃HC；二是燃燒過(guò)程后期低速離開(kāi)噴油嘴的燃油與進(jìn)氣不良好混合形成的過(guò)濃混合氣不能著火及燃燒，生成未燃HC。
2.3.NOX生成機(jī)理
柴油發(fā)電機(jī)排放的NOX主要是NO和NO2，其中NO占據(jù)了NOX排放的85% - 95%。NO本身無(wú)毒無(wú)害，但NO隨著排氣進(jìn)入大氣后會(huì)緩慢氧化成有毒的NO2，因此NOX生成機(jī)理主要針對(duì)NO討論。NO的生成途徑有三個(gè)：一是激發(fā)NO的生成；二是燃料NO的生成；三是高溫NO的生成。前兩者NO的生成量極少，可以忽略不計(jì)，因此NO的主要生成方式為高溫NO的生成。其反應(yīng)機(jī)理如下：
N2+O→NO+N
N+O2→NO+O
N+OH→H+NO
由上式可以知道影響NO生成的因素為高溫、富氧和反應(yīng)時(shí)間。
2.4.PM生成機(jī)理
柴油發(fā)電機(jī)排放的PM主要成分有碳粒、硫酸鹽、可溶性有機(jī)成分和含金屬元素的灰分等。其中碳粒的生成是一個(gè)非平衡過(guò)程，現(xiàn)在比較流行的理論認(rèn)為生成碳粒的過(guò)程是燃油分子大量分解和原子分子重新排列的過(guò)程。當(dāng)燃油噴射到高溫空氣中時(shí)，輕質(zhì)烴很快蒸發(fā)氣化，而重質(zhì)烴會(huì)以液態(tài)暫時(shí)存在，液態(tài)的烴在高溫缺氧條件下直接脫氫碳化，成為焦炭狀的液相析出型碳粒，粗度一般較大。而已氣化的輕質(zhì)烴，經(jīng)過(guò)不同途徑，產(chǎn)生氣相析出型碳粒，粒度相對(duì)較小。氣相的燃油分子在高溫缺氧的情況下發(fā)生部分氧化和熱裂解，不斷脫氫形成原子級(jí)的碳粒子，逐漸聚合成直徑為2nm的碳煙核心(碳核)；氣相的烴和其它物質(zhì)在碳核表面的凝聚，以及碳核相互碰撞發(fā)生的凝聚，使碳核繼續(xù)增大，成為直徑為20-30nm的碳煙基元；而碳煙基元經(jīng)過(guò)相互聚集形成直徑為1μm以下的球狀或鏈狀的多孔性聚合物。硫酸鹽主要由燃料中硫分經(jīng)燃燒反應(yīng)生成。而含金屬元素的灰分來(lái)源于各種添加劑以及運(yùn)動(dòng)件之間相互摩擦產(chǎn)生的磨屑。
