Снижения загрязнения атмосферы карьеров автосамосвалами, страница 3

Испытания импортных стержневых нейтрализаторов, про­веденные на 4-тактных дизелях, показали, что время их эффективной работы ограничено 180-200 ч, а при холостом ходе и нагрузках двигателя ниже 20 % номинальной на активных поверхностях происходит интенсивное отложение сажи, слой которой при длительной работе двигателя на холо­стом ходу изолирует активные поверхности катализатора. Вос­становление активности «оксикатов» производится в этом слу­чае выжиганием сажи открытым пламенем. Аналогичный недостаток имеют каталитические нейтрализаторы сетчатого и сотового типов. В связи с этим каталитические нейтрализаторы этих типов мало пригодны для использования на карьерных автомобилях.

В настоящее время для использования на карьер­ных автомобилях наиболее пригодны каталитические нейтрали­заторы с гранулированным катализатором в частности НКД-241. Они снаряжаются гранулированным платиновым катализатором, объем реактора 9 дм3, содержание платины 2 г на 1 кг ката­лизатора. Эффективность очистки выхлопа дизелей при пробеге до 20 тыс. км составляет по СО не менее 75%, по СН* -70%. На автомобилях БелАЗ-540 устанавливают два нейтра­лизатора (по одному на секцию двигателя), на автомобилях большей мощности рекомендуется параллельная установка со­ответствующего числа нейтрализаторов. Недостатком этого типа нейтрализаторов является возможность раздавливания гра­нул катализатора при термических деформациях наружной и внутренней стенок реактора и недопустимое загрязнение гра­нул катализатора сажевыми отложениями при длительной ра­боте на холостом ходу, сопровождающееся снижением эффек­тивности очистки и ростом противодавления в системе выхлопа.

Этих недостатков нет у каталитических нейтрализаторов с подвижным слоем гранулированного катализатора. Разрабо­тано и испытано несколько типов каталитических нейтрализа­торов с подвижными гранулами катализатора, в том числе использующие принцип «кипящего слоя». Особенностью ней­трализатора является то, что гранулированный катализатор за­ключен в капсулы из жаростойкой сетки с возможностью огра­ниченного перемещения в них. Этим достигнуто снижение аэродинамического сопротивления при эксплуатации нейтрали­затора в рабочих режимах при минимальном истирании гра­нул, находящихся в эластичных капсулах.

Общим существенным недостатком каталитических нейтра­лизаторов является низкая эффективность очистки при холо­стом ходе и малых нагрузках двигателей. Это обстоятельство особенно неблагоприятно для карьерных автомобилей, посколь­ку во время рабочего цикла наиболее низкая температура вы­хлопа регистрируется после спуска порожнего самосвала в за­бой, т.е. в нижних наиболее труднопроветриваемых зонах карьера.

В термокаталитических нейтрализаторах процесс обезвре­живания токсичных компонентов осуществляется на катали­заторах, а поддержание оптимальной температуры в реакторе и предварительная очистка выхлопных газов обеспечиваются специальным  подогревателем — электрическим или пламенным.

Подогреватель включается лишь в периоды, когда темпера­тура в реакционной камере падает ниже заданного предела, благодаря чему дополнительная энергия расходуется только при разогреве нейтрализатора и работе двигателя на холостом ходу, когда температура газов недостаточна для эффективной их нейтрализации.

Наиболее работоспособной конструкцией нейтрализаторов этого типа, является НТК-6М. В качестве катализаторов могут быть использованы различные каталитически активные смеси, приготовленные в виде достаточно прочных шариков диамет­ром 3-5 мм (например, окисный катализатор 406-Р-4, палладиевый шариковый ШПК-0,5 и др.).

Подогревательное устройство состоит из горелки, трубча­того теплообменника и каталитического патрона. Горелка подогревателя включается автоматически в периоды, когда тем­пература опускается ниже заданного предела (350 °С), и вы­ключается при подъеме температуры до 500-550 °С. Переклю­чения производятся с помощью термических реле (в автомати­ческом режиме). Топливо к горелке подается под избыточным давлением 0,25-0,3 МПа от топливного насоса двигателя через редукционный клапан. При дополнительном расходе топлива до 20-25 кг в смену подогревательное устройство обеспечи­вает стабилизацию температуры в реакторе на всех режимах работы. Благодаря тому, что система выхлопа автомобиля не имеет аэродинамической связи с подогревательным устрой­ством, нейтрализатор НТК-6М может работать и как чисто ка­талитический, что достигается простым отключением системы подогрева.

Опытная эксплуатация проводилась на трех типах катали­заторов: 406-Р-4 Бакинского института нефти и химии им. Азизбекова, Pd 0,5 (А12О3) Института химии АН КазССР и ШПК-0,5. На всех перечисленных катализаторах нейтрали­затор обеспечивал удовлетворительную очистку газов от оксида углерода, сажи и альдегидов. Выхлоп на всех режимах (исключая моменты резких перегазовок) обесцвечивался пол­ностью и не имел запаха.

На мощных карьерных автосамосвалах с электромеханиче­ской трансмиссией (БелАЗ-549, -7519, -7521) для стабилизации температуры в реакторах каталитических нейтрализаторов це­лесообразно использовать энергию электроторможения на спус­ках (т. е. именно в те периоды рабочего цикла, когда темпера­тура в реакторе опускается ниже уровня, обеспечивающего эф­фективную нейтрализацию).

Рисунок 4 - Термокаталитический нейтрализатор с электроподогревом