[发明专利]柴油发动机的尾气废热发电与净化处理装置及方法

说明书

本发明公开了一种柴油发动机的尾气废热发电与净化处理装置，包括相互连通的废热发电装置和净化处理装置，废热发电装置为尾气进气端，净化处理装置为尾气出气端，本发明同时公开了一种柴油发动机的尾气废热发电与净化处理方法，利用温差发电片将热能转换成电能，应用低温等离子辅助催化技术净化柴油车发动机尾气中的PM2.5等固体有害颗粒物，将两种技术结合起来实现既能回收尾气废热又能净化尾气的处理装置，改善尾气污染物排放，提高燃油效率，从而达到节能减排的效果。

技术领域

本发明涉及一种尾气热量回收利用和有害气体处理的发动机尾气处理装置，尤其涉及一种柴油发动机的尾气废热发电与净化处理装置及方法，属于汽车尾气处理技术领域。

背景技术

经济的发展使得人民生活水平逐渐提高，机动车的保有量也不断增加；自第一辆汽车诞生以来，它开始给人们的生活和工作带来了极大的便利，并逐渐发展成为近现代物质文明的支柱之一，车与人类的生活越来越分不开；自21世纪以来，汽车已经成为人类不可缺少的交通运输工具；汽车产业高速发展的同时，也给我们的生存环境带来了巨大的压力，汽车尾气、废热大量排放到空气中，严重污染了环境，造成生态环境的严重破坏，污染亦随之加重，同时，也浪费了大量能源，在如此庞大的基数下，如何有效节约能源逐渐成为一个突出问题。

在环境方面，尾气污染主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质，在不完全燃烧时，所排出的一些有害物质对环境及人体的污染和破坏；汽车发动机排放的尾气中有一部分毒性物质在燃料不完全燃烧或燃气温度较低时产生较多；尤其是在次序动、喷油器喷雾不良、超负荷工作运行时，燃油不能很好地与氧化合燃烧；另一部分有毒物质，是由于燃烧室内的高温、高压而形成；其中，柴油车尾气中含有的小颗粒物含量很高，约为汽油车的30-80倍，小颗粒物以及“二次反应”的产物尤其是PM2.5颗粒，会长期悬浮于空气中，造成了近年来持续的雾霾天气，这不仅给交通出行带来不便，PM2.5颗粒对大气能见度产生影响，造成大气能见度大幅度降低；同时，空气污染对健康影响的焦点是可吸入颗粒物，尾气中含有的小颗粒物，尤其是PM2.5小颗粒悬浮于空气中很难随着空气流动而沉降，然而研究表明这种细小颗粒一经人体呼吸系统进入肺部将对人体造成巨大损害；PM2.5在呼吸过程中能深入到细胞而长期存在于人体中，被吸入人体后，约有5％的PM2.5吸附在肺壁上，并能渗透到肺部组织的深处引起支气管炎、肺炎、哮喘、肺气肿和肺癌，导致心肺功能减退甚至衰竭，因此对人类健康有着重要影响；由于颗粒物与气态污染物的联合作用，还会使空气污染的危害进一步加剧，使得呼吸道疾病患者增多、心肺病死亡人数日增；实际上，汽车尾气对PM2.5贡献约为20％-30％，直接排放的颗粒物所占比重较低，主要的还是人们容易忽视的“二次反应”生成的颗粒物，发生“二次反应”的主要有两部分：氮氧化物和碳氢化合物，分别转化为二次硝酸盐颗粒物和二次有机碳颗粒物，而氮氧化物可以同时催化二氧化硫生成二次硫酸盐颗粒物。

在能源方面，社会现代化的迅速发展使能源的需求量大量增加，以致能源紧缺变得更加严重，甚至成为限制地区发展的瓶颈；近些年来，随着环境恶化，人们的环保意识逐渐增强，对传统能源观念也有所转变；汽车方面每年需要消耗大量的能源，随着全球汽车保有量的逐年增加，伴随着汽车工业的发展，车辆消耗的能源也与日俱增，使得能源形势更加严峻，而且经调查研究表明，汽车发动机燃料燃烧所发出的能量只有34％-38％(柴油机)或25％-28％(汽油机)被有效利用；其它的能量被排放到发动机体外，仅由尾气带走的热量就占进入发动机中的燃料所产生热量的30％-45％，其余能量以发动机冷却水30％、汽车尾气和摩擦损耗5％等形式耗散了；这一方面造成了较大的能源浪费，另一方面大量温室气体的排放使城市周边环境温度升高，带来了城市的热岛效应等不良影响；因此，节能减排是保持可持续发展的必由之路，减少能源消耗、充分利用尾气余热提高能源利用效率，那么就更需要一些有效方式使得有限的能源发挥最大的使用价值。