Системы нейтрализации выхлопных газов

При современном уровне развития техники наиболее эффективным способом снижения токсичности выхлопа является нейтрализация токсичных компонентов отработавших газов с использованием химических реакций окисления и (или) восстановления. С этой целью в выпускную систему двигателя устанавливают специальный термический реактор (каталитический нейтрализатор). Постоянное повышение экологических требований к выбросам вредных веществ заставляет автопроизводителей совершенствовать системы нейтрализации.

Как работает каталитический нейтрализатор

Системы нейтрализации бензиновых двигателей

Еще при введении норм Евро-3 в методику испытаний добавили режим холодного пуска: измерения производятся сразу же после запуска двигателя при температуре -7 градусов. При отрицательных температурах смесь нужно сильно обогащать – количество СО и СН при этом в выхлопных газах резко возрастает. А не успевший прогреться до рабочей температуры каталитический нейтрализатор практически бездействует.

Для решения этой проблемы было найдено несколько способов. Первый, сравнительно простой – расположить нейтрализатор не под днищем автомобиля, а поближе к выпускному коллектору. Так появились катколлекторы, в которых два узла объединены в один. Для более быстрого прогрева их изготавливают не из чугуна, а из тонкой стали. Чтобы уменьшить потери тепла предусматривается теплоизоляция.

Ускорить прогрев нейтрализатора можно и другим способом – добавить в выхлопные газы воздуха с одновременным обогащением топлива. Таким образом «лишняя» горючая смесь, догорая вне цилиндра, повышает температуру отработанных газов, а они, в свою очередь, быстрее нагревают нейтрализатор. В двигателях с непосредственным впрыском того же эффекта добиваются подачей дополнительной порции бензина во время рабочего хода. Есть и третий способ – разогрев нейтрализатора электрическим термоэлементом.

Повысить точность работы системы нейтрализации удалось добавлением второго датчика кислорода. Первый предназначен для контроля качества смеси – богатая она или бедная. А по показаниям второго контроллер более точно корректирует работу системы топливоподачи. Еще более совершенными являются широкополосные датчики – они способны определять, насколько соотношение воздуха и бензина отличается от стехиометрического.

Произошли изменения и в материале изготовления сот нейтрализатора. Мы привыкли к тому, что их изготавливают из керамики. Но она имеет ряд недостатков – в силу своей хрупкости не переносит тряски и ударов, быстро разрушается некачественным топливом или в случае нарушений в работе ЭСУД. В настоящее время все больше применяются соты из металлической проволоки. Они медленнее прогреваются и имеют меньшую рабочую поверхность, зато легко переносят механические воздействия и высокие температуры. Очень важно также то, что металлические соты создают намного меньшее сопротивление потоку выхлопных газов.

Еще одну проблему пришлось решать для современных двигателей с непосредственным впрыском, которые способны работать на бедных смесях. При этом достигается заметная экономия топлива, однако количество оксидов азота в выхлопных газов также значительно возрастает. Обычный нейтрализатор не в состоянии с ними справиться. Поэтому в выпускную систему дополнительно вводится NO-накопитель. Конструктивно он практически не отличается от обычного нейтрализатора, за исключением веществ, которыми покрываются его соты. Оксиды калия, стронция, циркония, кальция, лантана, бария задерживают оксиды азота. Периодически рабочая смесь обогащается, и накопленные вредные вещества выжигаются, разлагаясь при этом на азот и углекислый газ. Располагается накопитель после нейтрализатора, так как для его работы нужна более низкая температура (около 400 градусов).

Системы нейтрализации дизельных двигателей

Другой подход нужен к дизелям. Здесь приходится бороться с углеводородами, оксидами азота и сажей (твердыми частицами). Сажевые фильтры придуманы давно. В первых конструкциях накопившуюся сажу периодически выжигали при температуре около 600 градусов, кратковременно обогащая смесь. Но при этом увеличивался выброс других вредных веществ. Поэтому в современных конструкциях сажевый фильтр объединили с окислительным нейтрализатором. Одно устройство и оксиды азота разлагает, и сажу сжигает, причем при более низкой температуре (около 250 градусов).

Для очистки выхлопа грузовиков дополнительно применяется технология SCR (Selective Catalitic Reduction). Ее суть – периодический впрыск в нейтрализатор раствора мочевины (AdBlue). Там она превращается в аммиак и вступает в реакцию с оксидами азота. В результате образуются безвредные азот и вода.

Однако возможности ученых и изобретателей не безграничны. Нормы Евро-6, по всей видимости, – предел, достижимый современными ДВС. А дальше придется искать другие экологически чистые источники энергии.

Практические рекомендации

Во время и после работы двигателя корпус нейтрализатора имеет достаточно высокую температуру. В связи с этим, во избежание пожара, не следует парковать автомобиль над легко воспламеняющимися предметами, например сухими листьями, травой, бумагой и т.д.

Следует соблюдать основные правила, направленные на предупреждение ситуации, когда в нейтрализатор может попасть значительное количество несгоревшего топлива. В этом случае возможная вспышка может привести к его разрушению.

Наиболее общие рекомендации таковы:

• не следует бесполезно крутить двигатель стартером длительное время;
• нельзя пускать двигатель путем буксировки. Следует использовать метод “прикуривания” от другого автомобиля;
• запрещается проверять работу цилиндров, отключая свечи зажигания.
• при перебоях в работе системы зажигания не допускайте работы двигателя с высокой частотой вращения коленвала до устранения неисправности;
• не заливайте моторное масло сверх максимального уровня. Излишки масла, попав в каталитический нейтрализатор, могут повредить покрытие или полностью разрушить его.

Как отвести выхлопные газы генератора из помещения?

Прежде чем установить бензиновый или дизельный генератор, необходимо заранее определиться с тем, как именно будут выводиться из помещения выхлопные газы. Сделать подобный выход нужно в полном соответствии с современными стандартами безопасности.

Что требуется для организации отвода

Для отвода выхлопных газов от генератора нам потребуется:

• Труба – обычная металлическая или гибкая гофрированная.
• Переходники (болтовые соединения, фланцы, уголки, хомуты).
• Отстойник конденсата (если выводящую трубу планируется ставить вертикально).

Все вышеперечисленные элементы покупаются дополнительно. В целом, процесс монтажа не отличается особой сложностью. Один конец трубы присоединяется к глушителю генератора, второй – выводится наружу через проем в стене или потолке. Создание отверстий, естественно, тоже является ответственностью исполнителя. Состыковывать лучше с помощью крепежа, сварка в данном случае не рекомендуется. Если используется отстойник конденсата, его устанавливают в самом низком месте отводящей трубы.

На что дополнительно обратить внимание?

При выборе отводной трубы главным фактором является ее сечение. Диаметр должен, как минимум, соответствовать выходному отверстию глушителя. Если длина отвода превышает 2-3 метра, лучше выбрать магистраль с немного большим сечением.

Следующий момент, требующий внимания – количество поворотов. В идеале, в отводе должно быть не больше одного-двух углов, причем максимально плавных. Считается, что каждый поворот снижает производительность генератора на 10-15%.

«Жесткий» вариант

Главным преимуществом этого способа является его относительная экономичность. Для отвода здесь используется обычная металлическая труба с гофрированным переходником. Наличие последнего обязательно, так как в противном случае глушитель генератора рискует достаточно быстро оторваться из-за давления. Еще одна функция переходника – предотвращение передачи вибрации на несущие конструкции помещения.

В зависимости от количества поворотов нарезается несколько отрезков трубы. На каждый из них необходимо будет нанести резьбу, чтобы накрутить углы. Если нет подходящего оборудования или абсолютной уверенности в своей квалификации, следует обратиться к профессиональному токарю. Следует помнить, что малейшая небрежность может привести к серьезным проблемам. По окончании сборки все стыки нужно обработать термостойкой пастой.

Самым дорогим элементом подобных конструкций является гофрированный переходник. Именно его цена является основной статьей затрат. Если есть желание немного снизить расходы, можно вместо специальной виброгасящей трубки использовать обычную металлическую гофру с фитингом.

«Гибкий» вариант

Если экономическая составляющая для вас не так важна, настоятельно рекомендуем использовать для отвода выхлопных газов от генератора специальную гофрированную трубку из нержавеющей стали. Преимущества этого способа по сравнению с предыдущим очевидны:

• простой монтаж, который не затруднит даже непрофессионала;
• надежность конструкции, так как дополнительные соединения отсутствуют;
• современный внешний вид;
• долговечность – такая труба способна выдерживать температуру до 500°C (стандартная температура глушителя на выходе не превышает 250°C).

В целом, это оптимальный вариант для любого генератора. Единственным его минусом является стоимость гибкой гофрированной трубы и фитинга. При этом следует быть крайне внимательным при выборе материала. В наши дни некоторые недобросовестные продавцы предлагают по вполне приемлемой цене «бюджетную» гофру для отвода выхлопных газов. Прежде чем оформлять такую «выгодную» покупку, внимательно ознакомьтесь с изделием. Зачастую, оно представляет собой согнутую в трубочку стальную полосу, заполненную асбестовой нитью. Естественно, что должную герметичность такая конструкция обеспечить не в состоянии.

Как самому сделать отвод выхлопных газов генератора

Генераторы чаще всего размещают в помещениях. Одним из важных, и для кого-то достаточно сложных моментов монтажа миниэлектростанций, является проблема отвода выхлопных газов.

В этой статье наглядно, шаг за шагом покажем, как осуществить отвод отработанных газов от генератора.

Итак, что у нас есть.

1. Генератор бензиновый KAMA (KIPOR) KGE 6500 E. Как уже отмечалось раньше, очень удачная модель. Соотношение цена-качество просто супер))).
2. Гофра. В качестве гофры используем сильфон для подключения горячей воды. Как показывает практика, три года успешной работы обеспеченны, гофра легко переносит высокие температуры и вибрации генератора.
3. Паста — герметик. В данном случае использовали асбестоцементную пасту, применяемую для герметизации глушителей авто.
4. Два метра трубы соответствующего сечения, но не меньше чем на выходе глушителя генератора.
5. Два хомута для крепления трубы к стене.
6. Необходимый инструмент, прямые руки и пара часов свободного времени.

План действий.

Для начала нам необходимо подсоединить муфту от гофры к выхлопной трубе глушителя генератора. Для удобства выполнения работ откручиваем пластину, которая защищает нас и окружающие предметы от случайного прикосновения к раскаленному глушителю.

Для того чтобы подсоединить муфту, сверлим 3-4 отверстия по кругу сначала в муфте, затем в самой трубе глушителя генератора.

Если не найдете гофру и муфту подходящего диаметра, закажите у токаря переходник соответствующего диаметра, это значительно упростит задачу и в тоже время существенно увеличит надежность всей конструкции в целом.

После того как прикрепите переходник, прикручиваем защитную пластину на место. Для предотвращения проникновения выхлопных газов генератора, пастой – герметиком забиваем шов между патрубком глушителя генератора и переходником.

В итоге у нас получится вот такой вариант генератора с виброгасящей переходной гофрой.

Следующим этапом наших работ является отвод выхлопных газов за пределы помещения. Для этого необходимо сделать отверстие соответствующего диаметра в стене помещения. Далее, устанавливаем генератор на свое постоянное место, соединяем с заранее подготовленными трубами. Трубу крепим к стене посредством хомутов. В итоге получаем примерно вот такой вариант.

Для придания приличного вида всей конструкции, окрашиваем трубу термостойкой краской.

Внимание. Для того чтобы двигатель генератора не потерял и без того небольшую мощность, диаметр трубы необходимо брать на 20-30% больше диаметра выходного патрубка генератора. По возможности, общая магистраль должна быть как можно меньшей длины. Также не стоит делать слишком много углов, один максимум два угла. С каждым углом мощность генератора падает на 10-15 %. Удачи!

Теория → Очистка воздуха от выхлопных газов

Не все имеют возможность выбирать место жительства. Большинство живут там, где есть возможность, позволяют средства и работа. И уж, если место жительства досталось в большом мегаполисе, возле оживленной автострады или в промышленном районе, то нужно попытаться, хотя бы атмосферу в жилище сделать комфортной и здоровой. Решить проблему борьбы с шумом, сквозняками и пылью достаточно успешно можно с помощью многокамерных стеклопакетов в металлопластиковой упаковке, а вот очистить воздух от смога, неприятных запахов и выхлопных газов – сложно, но неневозможно.

Выхлопные газы и их вред для человека

Количество автомобилей на земле перевалило за 1 млрд. Вред, который они наносят атмосфере, получил заслуженную оценку у человечества. Принимаются меры по его минимизации, но полностью исключить выброс автомобилями техногенных газов, по крайней мере, в этом столетии – не удастся. В таблице приведены основные химические компоненты, содержащиеся в выхлопных газах и их количество, поступающее в воздух от одного работающего автомобиля:

Кроме этого выхлопные газы изобилуют различными оксидами азота.

Основная их опасность заключается в том, что компоненты настолько малы, что через легочную ткань впитываются в кровь и оказывают вредное воздействие на различные органы человека. Вред, наносимый организму выхлопными газами различный, и зависит от тех компонентов, которые попали в организм:

• Оксид углерода – поражает нервную систему и вызывает кислородное голодание.
• Альдегиды – поражают нервную систему и раздражают слизистые оболочки,
• Бенз(а)перин, антрацены, полициклические ароматические углеводороды – канцерогенные вещества, вызывают пищевые отравления, разрушают дыхательную систему и ЦНС.

Естественно, организм необходимо защищать от воздействия этих техногенных газов. С одной стороны – нужно уменьшать выбросы выхлопных газов в атмосферу, с другой – очищать воздух жилища от этих загрязнений.

Способы фильтрации воздуха с выхлопными газами

Решить проблему очистки воздуха от выхлопных газов оказалось не так просто в связи с тем, что молекулы основной массы этих газов имеют очень маленький размер – менее 40 атомных единиц. Пылевые фильтры их просто «не замечают», так как задерживают частицы более 0,3 микрон. К электрофильтрам они «не прилипают», а то и еще хуже – образуются новые закиси азота и альдегиды, опаснее присутствующих в выхлопных газах. Угольные фильтры адсорбируют только длинные цепочки ароматических веществ, но практически не поглощают легкие соединения, такие как окись углерода, формальдегид, окись азота. Поэтому, чтобы не писали в своих рекламных буклетах производители пылевых фильтров НЕРА, или ионизирующих приспособлений типа «Люстры Чижевского», или адсорбционных фильтров – они действительно помогают очищать воздух, но не от выхлопных газов.

Решение проблемы, как всегда, подсказала природа. Ведь в естественных природных условиях оксиды углерода, азота и альдегиды разлагаются сами, правда в течении длительного времени. Нужно было найти факторы, приводящие к их разложению и найти «ускорителей» этого процесса. Такими факторами оказалось ультрафиолетовое излучение и температура. Под воздействием УФ-излучения или повышенной температуры оксиды трансформируются в углекислый газ (естественную составляющую воздуха), азот и воду. Так появились каталитические фильтры для автомобилей. При высокой температуре и в присутствии платинового катализатора продукты сгорания из двигателя «дожигаются» и в выхлопе автомобиля значительно уменьшается количество техногенных газов.

Для очистки воздуха в системах приточной вентиляции были разработаны фотокаталитические фильтры. Процесс очистки в них заключается в том, что на поверхности катализатора (фотоактивного вещества) происходит процесс окисления веществ под воздействием УФ-излучения диапазона «А» (мягкое излучение). В результате образуются безвредные компоненты воздуха: двуокись углерода, азот и вода. Реакция происходит при комнатной температуре, при этом ультрафиолет уничтожает все болезнетворные микробы и запахи. Теоретической и практической доработке метода были посвящены пять международных конференций в период с 1993 и по 1999 год. На них обсуждались примеры практического использования фотокаталитических фильтров на предприятиях микроэлектроники (США), в салонах самолетов фирмы «Боинг», в тоннелях и жилых квартирах (Япония), в больницах (США), в салонах автомобилей (Япония). Во всех случаях имелся положительный эффект и фотокаталитический метод очистки воздуха получил путевку в жизнь.

Бытовые системы фильтрации выхлопных газов

Итак, конец ХХ века принес решение проблемы очистки воздуха городской квартиры от выхлопных газов. Промышленность активно взялась за претворение новых технических решений в практические бытовые приборы. Первой «стартовала» фирма Toshiba в 1998 году. За год она выпустила и продала более 1 млн. шт. бытовых очистителей воздуха с фотокаталитическими фильтрами.

В России проблемой фотокаталитической очистки воздуха занимаются два института РАН — в Новосибирске и Черноголовке. Первыми отечественными приборами на рынке стали приточные фильтры «Севеж» серии «Аэролайф», выпущенные компанией «Информационно-технологический институт». Производитель заявляет, что его продукция не уступает по основным параметрам японской, но стоит дешевле. Исполнение предлагается разное, в том числе в виде самостоятельных устройств и модулей, предназначенных для канальных систем вентиляции.

Для примера, очиститель «Севеж» серии «Аэролайф» для средней по размерам комнаты стоит около 145 долларов. Конструктивно он удобен для монтажа сквозь стену. Представляет собой трубу с цилиндрическим пористым фильтром, внутри которой располагается УФ лампа. На облучаемую лампой поверхность фильтра нанесен ТiО₂ (катализатор), воздух через устройство продувается вентилятором.

На рынке еще присутствуют системы приточной вентиляции с использованием комбинированных фильтров, в том числе фотокаталитических, которые имеют различную производительность, монтируются внутри или снаружи помещения, имеют отечественное или импортное происхождение. Это приточные установки «Сфера», Breeeth серия EcoAir BPC, PVU-350 (ПВУ-350). Их цены варьируются от 1200 до 2200 долларов. Не вдаваясь в описание можно сказать, что их конструкция действительно предназначена для очистки воздуха от выхлопных газов, удаления запахов и бактерий. Обращаем внимание, что эффективность этих приточных установок, как и описанных выше, мы не тестировали, а поэтому опираемся лишь на официальную информацию производителей.

Работы по улучшению фильтров очистки выхлопных газов продолжаются. Продолжается и поиск новых способов борьбы с этой проблемой. Как один из оригинальных путей решения этой проблемы предлагается высадка вдоль автострад специального вида растений, которые при соответствующем способе выращивания, «питаются» выхлопными газами и очищают воздух от них на 30-40%.

http://avtonov.info/sistemy-nejtralizacii-vyhlopnyh-gazov
Источник Источник Источник http://www.solarhome.ru/biblio/biblio-autonom/otvod-vyhlopnyh-gazov-generatora.htm
Источник Источник Источник http://youvent.ru/page-id-49.html