[实用新型]新型高效汽车尾气颗粒物的吸附装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车集尘设备领域，尤其是一种新型高效汽车尾气颗粒物的吸附 装置。

背景技术

近年来，生活在大中型城市的人们越来越关注空气质量问题，雾霾、PM2.5等新词 汇与新概念也成为热门话题。我每天穿梭于繁华的城市中心，常被冒着黑烟的公共汽车和 大货车熏得无所适从，尤其是一些柴油车辆在红绿灯路口启动时冒出阵阵黑烟，几乎让人 窒息。前段时间备受全球关注的“大众汽车尾气门”事件更引起了我对高污染柴油车尾气治 理的兴趣。

汽油机中的排气微粒主要有三种来源：含铅汽油中的铅、有机微粒（包括碳烟）与 汽油中的硫元素通过化学变化产生的硫酸盐。对调整良好的汽油机有机微粒排放只在使用 很浓的混合气时才会遇到，且目前普遍采用无铅汽油，故而相对于柴油机汽油机的微粒排 放极少。柴油机微粒是一种成分可变的复杂混合物。它包括了直接来自柴油机燃烧过程产 生的微粒以及在从排气管进入大气的过程中，尤其在后处理设备内，气态、液态和固态化学 成分之间发生一系列化学或物理变化而产生的微粒。它主要包括以碳元素为主的碳烟、高 沸点碳氢化合物、硫酸盐、与硫酸盐结合的水以及含有金属成分的灰尘等杂质。其中，固体 碳烟颗粒DS(drysoot)生成的条件是高温缺氧，尽管柴油机总是富氧燃烧，但由于燃油与 空气的混合不均匀，局部缺氧导致碳烟的生成，未燃燃料浓度越高，温度越高，碳烟的生成 速度也越高，柴油机微粒排放增加；另一方面，温度越高，氧浓度越高，柴油机微粒的被氧化 的效果也就越显著，最终的微粒生成量便会因此减少。因此可以认为最终的柴油机微粒排 放量是由其生成和氧化过程的竞争决定的。高沸点碳氢化合物是由燃油和润滑油的未燃及 未完全燃烧成分组成的，其吸附在碳颗粒的表面，可以被有机溶剂溶解、萃取，故也被称为 可溶性有机物SOF(solubleorganicfraction)。硫酸盐则主要是柴油中的硫元素通过化 学变化产生的，其所占比例很少。

越来越多的统计研究和流行病学研究表明：微粒对人体健康有很大影响。不同粒 径的微粒在大气和体内的沉降率不同，大于2.5μm(PM2.5)的微粒在上呼吸道有较高的沉 降率，粒径小于2.5μm(PM2.5)的微粒在肺部沉降率较高，超细微粒甚至在支气管中都有较 高的沉降率，而且沉降率会随着粒径的减小而升高。微粒越小，悬浮于空气中的时间越长， 微粒与人体接触的机会越大，也增加了微粒在大气中吸收阳光和其他物质作用而产生化学 反应的机会。此外，由较细小颗粒组成的复杂结构集合体比由较大颗粒组成的简单结构集 合体比表面积大，所以更容易吸附对人体健康有害的重金属和有机物，因而其生物毒性更 大。据统计，在欧洲，PM2.5每年导致38.6万人死亡，并使欧盟国家人均期望寿命减少8.6个 月。中国每年有60万人死于肺癌，而且肺癌发病率每年增长26.9%，如不及时采取措施，预计 到2025年中国的肺癌患者将达到100万，成为世界第一肺癌大国，世界卫生组织国际癌症机 构确认，柴油汽车中排放的PM2.5颗粒物与肺癌、膀胱癌有关。其他研究机构的数据显示，愈 来愈多的非吸烟者患上肺癌的原因与柴油汽车尾气中排放的PM2.5颗粒物有关。

大气中PM2.5的来源非常广泛，然而毋庸置疑的是车用发动机（特别是柴油机）是 大气中PM2.5的重要来源之一。Kittelson研究获得的典型柴油机微粒排放质量和数量浓度 的粒度分布，当前柴油机排出的微粒无论在质量和数量上均占有极大的比重。同时，2014年 北京市发布的PM2.5来源解析报告中指出：北京市全年PM2.5来源中区域传输贡献约占28- 36%，本地污染排放贡献占64-72%。然而，在本地污染贡献中，机动车、燃煤、工业生产、扬尘 为主要来源，分别占31.1%、22.4%、18.1%和14.3%，餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装等其 他排放约占PM2.5的14.1%。故而，为提高我国城市空气质量、降低大气中PM2.5，有效消除柴 油车微粒排放是一个关键环节。