Экология СПРАВОЧНИК
Нейтрализаторы выхлопных газов. К настоящему времени выпускаются нейтрализаторы следующих видов: каталитические (используются твердые катализаторы), пламенные (дожигание примесей в открытом пламени), термические (метод беспламенного окисления) и Жидкостные (с помощью химического связывания примесей жидкими реагентами). При этом широкое распространение получили каталитические нейтрализаторы, которые превращают токсичный оксид углерода в малоопасный диоксид.[ . ]
Каталитические нейтрализаторы конструктивно состоят из входного и выходного устройств, служащих для подвода и вывода нейтрализуемого газа, корпуса и заключенного в него реактора, представляющего собой активную зону, где и протекают каталитические реакции. Реактор-нейтрализатор работает в условиях больших температурных перепадов, вибрационных нагрузок, агрессивной среды. Обеспечивая эффективную очистку отработанных газов, нейтрализатор по надежности не должен уступать основным узлам и агрегатам двигателя.[ . ]
В нейтрализаторах российского производства используется окись алюминия. Как и в термореакторе, процесс окисления окиси углерода и углеводородов требует подачи дополнительного воздуха, а процесс восстановления окиси азота не требует подачи воздуха. Современные каталитические нейтрализаторы выполняются в виде двухкамерного реактора: в одной камере осуществляется окисление окиси углерода и углеводородов, а во второй восстановление окиси азота.[ . ]
| Каталитический нейтрализатор |  |
Доводку нейтрализатора, как правило, проводят экспериментально. Опыт показывает, что допустимая степень неравномерности распределения газа по поверхности нейтрализатора обеспечивается, если скорость потока во входном и выходном сечениях нейтрализатора выбрана достаточно малой, а перепад давления не слое составляет не менее 40% общего сопротивления нейтрализатора. Экспериментальные исследования позволяют сформулировать достаточно простые правила, которых надо придерживаться при проектировании каталитических нейтрализаторов:, длина гранулированного слоя катализатора для карбюраторного ДВС должна составлять 10-15 диаметров гранулы, а для дизельного — в 2-2,5 раза больше; приведенная к нормальным условиям скорость газа по полному сечению реактора (скорость фильтрации) не должна превышать 1 м/с.[ . ]
Созданию каталитических нейтрализаторов, отвечающих современным требованиям, в последние годы уделяется большое внимание во многих странах. Автомобильные фирмы США испытали свыше 1600 типов катализаторов и их комбинаций. Из предложенных катализаторов на основе благородных металлов наибольшей эффективностью обладает платина. Фирма «Universal Products» сообщила о разработке каталитических нейтрализаторов на алюминиевой основе, способствующих одновременному обезвреживанию окиси углерода, углеводородов и окислов азота. К недостаткам этих нейтрализаторов относится то, что они включаются в работу лишь после предварительного прогрева их активных элементов до температуры 540°С. Английская фирма «JCJ Ltd» создала нейтрализатор с двумя катализаторами: один из них служит для удаления из выхлопных газов окислов азота, второй — для удаления окиси углерода и углеводородов. По данным фирмы, автомобиль, снабженный этим нейтрализатором, может удовлетворить требования федеральных стандартов США, предусмотренных на 1975—1976 гг. Система пригодна при использовании неэтилированного бензина (Hartley, 1973).[ . ]
В СССР разработкой каталитических нейтрализаторов занимается научно-исследовательская и конструкторско-технологическая лаборатория токсичности двигателей (НИЛТД), Физико-химический институт имени Л. Я. Карпова и др. Выпускаются опытно-промышленные партии катализаторов на основе благородных металлов— платины и палладия. Ведутся исследования в области разработки более дешевых и стойких к свинцу катализаторов, так как платиновые элементы разрушаются при использовании этилированного бензина.[ . ]
Основным недостатком каталитических нейтрализаторов является высокая стоимость. Кроме того, при их установке на автомобиле не допускается применение этилированных бензинов.[ . ]
Для эффективной работы каталитического нейтрализатора необходимо, чтобы температура катализатора была не ниже 225°С. Время, требуемое для прогрева нейтрализатора при температуре окружающего воздуха 15—20°С и работе двигателя с нагрузкой 10—15% от максимальной, составляет 5—10 мин.[ . ]
Перспективный адсорбционно-каталитический нейтрализатор (БЕМОХ) эффективно работает как на бедных, так и на богатых смесях. Носитель из АЬОз покрыт катализатором из платины Р1 и специальным веществом Я, выполняющим функцию адсорбера. При работе на бедных смесях платиновый катализатор способствует окислению N0 до N02, который на материале Я адсорбируется в виде нитрата. Когда двигатель будет работать при а 1,0 и при а< 1,0 может способствовать подача в выпускную систему (перед нейтрализатором) какого-либо топлива (например, Нг или смеси 2Нг+СО, получаемой из метанола путем сухой конверсии). Это топливо, связывая избыточный кислород, будет создавать восстановительную среду и увеличивать восстановление нитрата.[ . ]
Эксплуатационные испытания опытных образцов нейтрализаторов показали, что эффект очистки выхлопных газов мало меняется при пробеге автомобиля до 20 000 км. Сейчас каталитические нейтрализаторы устанавливаются на автомобилях, используемых для работы в карьерах. На режимах двигателя, при которых температура выхлопных газов превышает 225°С, каталитические нейтрализаторы снижают в выхлопе содержание окиси углерода и углеводородов на 30—80%. Воздействие на окислы азота не изучено (А. А. Фомин, 1971).[ . ]
| Сравнение эффективности окисления СО и СхН, каталитическим нейтрализатором (I) и термическим дожигателем (2); 3 — температура отработавших газов |  |
Катализаторы представляют собой собственно активный каталитический слой, нанесенный на инертное тело-носитель (рис. 6.39). Наибольшее распространение получили гранулированные и блочные (монолитные) носители. Блок-носитель каталитического нейтрализатора делают из керамики сотовой структуры, гофрированной фольги из нержавеющей стали толщиной 0,1 . 0,5 мм или в виде сферических гранул из оксида алюминия, которые укладываются в металлический цилиндр, закрытый по торцам сетками.[ . ]
Наилучшую очистку отработавших газов дают двухсекционные каталитические нейтрализаторы, позволяющие после прохождения первой секции уменьшать содержание ЫОх, а после ввода во вторую секцию дополнительного воздуха — содержание СО и СН.[ . ]
В последнее время наибольшее распространение нашли трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, оборудованные системой обратной связи с лямбда-зондом, позволяющие одновременно при восстановлении МОокис-лять СО и СН.[ . ]
Для нейтрализации в отработавших газах N0, СО и С„Нт применяют двухступенчатый каталитический (благородные металлы — платина, палладий, кобальт, медь, хром, никель, радий н др.) нейтрализатор. Каталитические нейтрализаторы снижают в отработанных газах содержание СО на 70-90%, СпНт — на 50-85%.[ . ]
Устройство для обезвреживания отработанных газов двигателя автомобиля методом каталитического воздействия получило название каталитического нейтрализатора.[ . ]
ОТПАД — см. в ст. Мортмасса. ОТРАБОТАННЫЕ ГАЗЫ двигателя автомобиля — см. Выхлопные газы, Каталитический нейтрализатор отработанных газов двигателя автомобиля.[ . ]
Система нейтрализации отработанных газов создана для автомобиля ЗИЛ-130. Она состоит из двух каталитических нейтрализаторов типа Н-13 и двух эжекторов, подающих дополнительный воздух. Система нейтрализации устанавливается в системе выпуска автомобиля на месте глушителя. Она обеспечивает эффективное снижение выбросов в атмосферу окиси углерода (70—80%) и углеводородов (50%).[ . ]
В настоящее время в практике снижения выбросов дизельных двигателей успешно зарекомендовали себя каталитические нейтрализаторы НКД-241 Центрального института моторостроения (ЦНИМС). Эффективность очистки по СО — до 85%, по С„Нт — до 70%.[ . ]
Сходная ситуация складывается и в отношении выбросов СНх (рис. 32), снижение концентрации которых является трудной задачей, поскольку существующие каталитические нейтрализаторы обеспечивают дожигание примерно 70 % метана, содержащегося в отработавших газах (ОГ).[ . ]
Прямое сжигание — разновидность термического метода — применяется при утилизации горючих отходов, с трудом поддающихся другой обработке (например, для лакокрасочной промышленности). Каталитическая обработка экономнее термической по времени процесса, но требует особого внимания к активности катализатора и его долговечности. Во многих случаях катализаторами служат благородные металлы или их соединения: платина, палладий, оксиды меди, марганца и др. Эффективность метода повышается с ростом температуры газов. Наиболее широко применяются каталитические нейтрализаторы для отработанных газов автомобилей.[ . ]
Для обезвреживания отходящих газов с ингредиентами, требующими различных механизмов термокаталитической очистки, например органические вещества и окислы азота, разработана конструкция каталитического нейтрализатора, состоящая по крайней мере из двух модулей с различными катализаторными покрытиями, размещенных в одном общем корпусе (рис. 7.2). На одном модуле происходит окисление органических веществ, на другом — восстановление окислов азота при дозированной подаче востановителя (аммиака).[ . ]
Для окислительных процессов применяют катализатор из благородных металлов или оксидов переходных металлов (медь, никель, хром и др.). Содержание оксида углерода в выхлопных газах автомобиля с нейтрализатором снижается почти в 10 раз, а углеводородов — в 8 раз. Широкому применению каталитических нейтрализаторов препятствует использование этиллированного бензина, который содержит определенное количество свинца. Свинец дезактивирует катализаторы в течении 100-200 ч.[ . ]
В отработавших газах автомобильных и тракторных двигателей содержится не только окись углерода, но и другие токсические вещества: акролеин, формальдегид, бензпирен, углеводороды и т. д. При прохождении их через каталитический нейтрализатор они также почти полностью сжигаются до углекислого газа.[ . ]
Многочисленные исследования в нашей стране и за рубежом проводятся с целью изыскания практичных и эффективных методов нейтрализации отработанных газов. По мнению специалистов, наиболее перспективными являются каталитические нейтрализаторы, применение которых на основе платины и палладия дает возможность снизить содержание окиси углерода и углеводородов в выхлопе на 30—80%. К сожалению, платиновые элементы нейтрализаторов разрушаются при применении этилированного бензина.[ . ]
Следует особо отметить перевод городского автотранспорта на сжиженный газ и специальные добавки (катализаторы) к горючему, которые намного уменьшают количество ядовитых газов в выхлопах, или же дооборудование автомобилей каталитическими нейтрализаторами. В этом деле имеется определенный практический опыт, и широкое внедрение с целью защиты атмосферы в необозримом будущем не вызывает сомнения, создавшаяся экологическая опасность требует безотлагательного решения.[ . ]
Опасным источником загрязнения атмосферы при ведении открытых горных работ является дизельный двигатель большегрузного автотранспорта Проведенные исследования показали, что основным способом обезвреживания выхлопных газов дизелей является использование каталитических нейтрализаторов.[ . ]
Такие исследования также создают предпосылки для разработки специальных прогностических моделей, связывающих состав топлива и его свойства с выбросами выхлопных газов для семейств автомобилей, начиная с наиболее ранних транспортных средств, не оборудованных каталитическими нейтрализаторами, до автомобилей последних моделей, произведенных с применением самых новейших технологий. Эта взаимосвязь между свойствами, составом и выбросами является чрезвычайно сложной, поэтому такие модели позволяют разработчикам топлив находить определенные пределы составов топливных композиций, при которых изменения характеристик топлива могут оказывать измеримое, поддающееся количественной оценке влияние на выбросы выхлопных газов. Эти пределы составов, конечно же, будут зависеть как от типа автомобилей, имеющихся на конкретном рынке, так и от возможностей производства топлива. Таким образом, и в этом случае для понимания всего процесса необходимо располагать четкой картиной, характеризующей оба этих фактора.[ . ]
Комиссия по борьбе с загрязнением воздуха выхлопными газами автомобилей при Национальной академии наук США пришла к выводу, что для снижения токсичности выхлопных газов в ближайшие годы, по всей вероятности, будет использовано шесть основных систем: термический реактор, каталитический нейтрализатор, усовершенствованный карбюратор или система впрыска топлива, рециркуляция выхлопных газов, подача воздуха в выпускной трубопровод и индукционное или электронное зажигание.[ . ]
При разработке состава смазок мы гарантируем, что используемые базовые масла и присадки не будут слишком вредны для потребителей. Из смазочных материалов полностью исключены такие элементы, как хлор и свинец, которые использовались десятилетия тому назад. Как обсуждалось выше, для обеспечения совместимости смазок с каталитическими нейтрализаторами производится уменьшение содержания в их составе также таких элементов, как сера и фосфор.[ . ]
Проведенные исследования позволили получить обобщенные данные по токсичности для U.S. FTP испытательного цикла, приведенные в табл. 1. Для сравнения в табл. 2 представлены нормируемые показатели для этого цикла. Видно, что вариант с открытой камерой является более предпочтительным только с точки зрения концентрации NOx в продуктах сгорания. В то же время после установки каталитического нейтрализатора концентрации СНх и СО близки для обоих вариантов.[ . ]
НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ — обработка отходов с целью снижения или полного устранения вредного их воздействия на человека или окружающую среду. В узком смысле Н.о. означает доведение водородного показателя кислых или щелочных отходов до нейтральной величины (рН=7). НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ АВТОМОБИЛЯ — обезвреживание отработанных газов с помощью устройств, устанавливаемых в двигателе автомобиля. См. Каталитический нейтрализатор отработанных газов двигателя автомобиля, Пламенный дожигатель.[ . ]
В настоящее время в России действуют нормы Евро-1. Для введения современных норм разработан и принят специальный технический регламент, создавший законодательную базу введения норм Евро-2 и последующих в строго установленные сроки. Отечественные автопроизводители технически готовы выпускать АТС, соответствующие экологическим нормам Евро-2. Существовавшее ранее ограничение, связанное с несовместимостью этилированного бензина и каталитического нейтрализатора ОГ, снято принятием в 2003 г. Закона о запрете производства этилированного бензина.[ . ]
Меньше загрязняет воздушную среду автомобильный транспорт, работающий на сжиженном (балонном) газе: в Москве, например, уже тысячи грузовых машин используют это топливо, для обеспечения которым в городе создана сеть заправочных станций. Уменьшает загрязнение применение новых, более совершенных карбюраторов, например типа «Озон», которыми оснащаются автомобили, сходящие с конвейера Волжского автозавода, а также установка дожигателей и фильтров на выхлопе. С этой целью разработаны каталитические нейтрализаторы для такси, грузовиков МАЗ и ЗИЛ-130.[ . ]
Отставание в развитии транспортных систем, их экологической защищенности и конкурентоспособности на внутреннем и мировом рынках во многом обусловлено отсутствием системы экологической сертификации в нашей стране, необходимой законодательной и нормативной базы, низким экологическим качеством выпускаемой продукции, отсутствием необходимых механизмов стимулирования проведения работ по снижению токсичности новых и эксплуатируемых автомобилей, включая проведение единой государственной политики в этой области. Наиболее серьезным препятствием к внедрению международных стандартов остается использование свинецсодержащих присадок к моторным топливам, не позволяющих применять каталитические нейтрализаторы.[ . ]
Добавка этанола обычно приводит к снижению выбросов углеводородов (УВ), однако любое увеличение упругости паров топлива имеет обратный эффект, выражающийся в повышении выбросов УВ. Присутствие этанола в бензине приводит к некоторому увеличению выбросов оксидов азота (N0 ). Присутствующий в этаноле кислород разбавляет смесь «топливо/воздух», приводя к тому, что в автомобилях, не оборудованных кислородным датчиком, сгорает обедненная смесь, что, следовательно, сопровождается более высокой температурой горения. За счет более высокой температуры горения содержащего этанол бензина, а также наличия дополнительного кислорода, присутствующего в спирте, происходит уменьшение выбросов угарного газа. Для бензиновых двигателей, не оборудованных каталитическими нейтрализаторами выхлопных газов, выбросы альдегидов составляют от I до 2 % от количества содержащихся в выхлопных газах углеводородов. Эти данные по выбросам обобщены в табл. 4.[ . ]
Компания Shell Global Solutions имеет обширную историю проведения исследований, посвященных изучению возможного влияния состава топлива на выбросы выхлопных газов всех типов транспортных средств, начиная от мотоциклов с 2-тактными двигателями, и до промышленных грузовиков. Эти знания используются как для разработки состава топлив с низким уровнем вредных выбросов, так и в качестве исходных данных при законодательных обсуждениях характеристик топлив в различных странах мира. Примером исследования такого типа является проведенная несколько лет назад всеобъемлющая работа по изучению влияния концентрации содержащихся в топливе ароматических соединений на выбросы NOx. Эта работа показала, что более высокие уровни концентрации ароматики могут обеспечить меньшее количество выбросов NOx для транспортных средств, оборудованных 3-компонентным каталитическим нейтрализатором (TWC). Противоположный эффект наблюдается в случае автомобилей, не имеющих каталитического нейтрализатора (рис. 2), представляющий результаты совместного исследования компаний Shell и Volkswagen). Проводимые при этом механические испытания обеспечили дополнительное понимание сути этих результатов, показав сложные взаимодействия, происходящие между образующимися при сгорании бензина выхлопными газами и как TWC, так и кислородным датчиком (лямбда-датчиком) системы регулирования выхлопов [4—6].[ . ]
Как работает каталитический дожигатель?
Каталитические дожигатели, покрытые платиной
На дорогах нашей страны миллионы машин, и каждая из них является источником загрязнения атмосферы. В крупных городах больше автомобилей, поэтому их выхлопы могут больше навредить атмосфере.
Для решения этой проблемы были приняты законы о контроле над загрязнением воздуха, ограничивающие выброс вредных веществ, производимый автомобилями. За многие годы производители автомобили внесли много изменений в конструкцию двигателей и топливных систем для соответствия требованиям этих законов. Одно из таких изменений относится к 1975 г., когда было представлено интересное устройство под названием каталитический дожигатель выхлопных газов. Каталитический дожигатель предназначен для преобразования вредных веществ в менее вредные до их выхода из выхлопной системы автомобиля.
Каталитический дожигатель имеет очень простую конструкцию и огромное значение. В этой статье мы расскажем о том, какие вредные вещества производятся двигателем, и как каталитический дожигатель справляется с ними, снижая выбросы в атмосферу.
Расположение каталитического дожигателя в автомобиле
Вредные вещества, производимые двигателем
Для того, чтобы уменьшить выброс вредных веществ, двигатели современных автомобилей тщательно контролируют количество сжигаемого топлива. Они стараются поддерживать состав горючей смеси очень близким к стехиометрической точке, т.е. идеальному соотношению воздуха и топлива. В теории, при таком соотношении все топливо сгорает, благодаря кислороду, содержащемуся в воздухе. Для бензина стехиометрическое соотношение составляет приблизительно 14,7:1, т.е. на 1 кг бензина должен приходиться 14,7 кг воздуха. В действительности, во время езды состав топливной смеси немного отличается от идеального соотношения. Иногда смесь может быть бедной (отношение воздуха к топливу выше 14,7) или богатой (отношение воздуха к топливу ниже 14,7).
Выбросы двигателя включают следующие вещества:
- Газообразный азот (N2) — воздух на 78% состоит из азота, и большая его часть проходит через двигатель.
- Углекислый газ (СО2) — один из продуктов сгорания. Углерод, содержащийся в топливе, связывается с кислородом из воздуха.
- Пары воды (Н2О) — еще один продукт сгорания. Водород, содержащийся в топливе, связывается с кислородом из воздуха.
По большей части, эти выбросы не являются вредными, хотя считается, что углекислый газ способствует глобальному потеплению. В связи с тем, что процесс сгорания протекает в неидеальных условиях, двигатель также производит небольшое количество вредных выбросов. Каталитический дожигатель предназначен для их нейтрализации:
- Угарный газ (СО) — ядовитый газ без цвета и запаха.
- Углеводороды или летучие органические соединения (ЛОС) образуются из испарений несгоревшего топлива и приводят к возникновению смога.
- Оксиды азота (NO и NO2 или их общее обозначение NOx) приводят к образованию смога и кислотных дождей, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на слизистые оболочки.
Далее мы расскажем о том, что происходит внутри каталитического дожигателя.
Как каталитический дожигатель борется с загрязнением?
В химии катализатором называется вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию без его изменения. Катализатор принимает участие в реакции, но не являются ни реагентами, ни продуктами реакции. В теле человека энзимы являются естественными катализаторами, отвечающими за протекание большинства важных биохимических реакций [источник: Chemicool].
В каталитическом дожигателе задействовано два типа катализаторов: восстановительный катализатор и окислительный катализатор. Оба типа состоят из керамической структуры, покрытой металлическим катализатором, обычно платиной, родием и/или палладием. В связи с тем, что материалы являются чрезвычайно дорогими, требуется создать конструкцию, обеспечивающую максимальную площадь контакта катализатора с потоком выхлопных газов при минимальном количестве катализатора. В некоторых новых дожигателях используется смесь золота с более традиционными катализаторами. Золото дешевле других материалов и может повысить окисление — химическую реакцию, снижающую количество вредных веществ до 40% [источник: Kanellos].
Большинство современных автомобилей оснащены трехступенчатыми каталитическими дожигателями. Такая конструкция используется для контроля трех типов загрязняющих выбросов, с которыми борется дожигатель.
На первой ступени дожигателя используется восстановительный катализатор. В катализаторе используется платина и родий, снижающие выброс NOx. При контакте молекул NO и NO2 с катализатором, происходит восстановления кислорода для образования О2. Атомы азота связываются с другими восстановленными атомами азота для образования N2. Пример:
2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2
2NO => N2 + O2 или 2NO2 => N2 + 2O2
Конструкция катализатора с керамическим сотовым покрытием
На второй ступени дожигателя используется окислительный катализатор. Он снижает количество несгоревших углеводородов и угарного газа, сжигая (окисляя) их при участии платинового или палладиевого катализатора. Такой катализатор ускоряет реакцию СО и углеводородов с кислородом, содержащимся в выхлопе. Пример:
В каталитических дожигателях используется два основных типа конструкций — соты и керамическая подложка. В большинстве современных автомобилей используется сотовая конструкция.
Далее мы расскажем о третьей ступени каталитического дожигателя, а также о том, как повысить его КПД.
Борьба с загрязнением и повышение КПД
Третья ступень дожигателя включает систему контроля, которая отслеживает состав выхлопа для управления системой впрыска топлива. В автомобилях имеется датчик кислорода, расположенный ближе к двигателю, чем каталитический дожигатель. Этот датчик отслеживает содержание кислорода в выхлопе и передает информацию на компьютер двигателя. Компьютер двигателя может повышать или понижать содержание кислорода в выхлопе, регулируя отношение воздуха к топливу. Такая схема контроля позволяет компьютеру двигателя обеспечивать работу двигателя максимально приближенно к стехиометрической точке, а также обеспечивать достаточное содержание кислорода в выхлопе для сжигания несгоревших углеводородов и СО с использованием окислительного катализатора.
Каталитический значительно снижает выброс вредных веществ, но все же его можно существенно улучшить. Недостатком каталитического дожигателя является то, что он работает при достаточно высокой температуре. При холодном запуске двигателя, каталитический дожигатель практически не выполняет свою работу.
Одним из простых решений этой проблемы является установка дожигателя ближе к двигателю. При этом в дожигатель поступают более горячий выхлоп, и дожигатель прогревается быстрее, но эксплуатация при экстремально высоких температурах может сократить срок его службы. Большинство производителей автомобилей устанавливают дожигатель под передним пассажирским сидением, что достаточно далеко от двигателя, чтобы обеспечивать безопасную температуру работы.
Предварительный прогрев каталитического дожигателя также позволит снизить выброс вредных веществ. Для прогрева дожигателя проще всего использовать нагреватель с электросопротивлением. К сожалению, 12-вольтные электрические системы большинства автомобилей не обеспечивают достаточную мощность для быстрого прогрева каталитического дожигателя. Большинство водителей не станут ждать несколько минут перед запуском двигателя для прогрева дожигателя. В гибридных автомобилях используются большие высоковольтные аккумуляторы, которые могут обеспечить мощность, достаточную для быстрого прогрева каталитического дожигателя.
Каталитические дожигатели дизельных двигателей практически не справляются с устранением NOx. Это происходит из-за более низкой рабочей температуры по сравнению с бензиновым двигателем, а дожигатели работают лучше при высокой температуре. Некоторые ведущие автомобильные эксперты в сфере защиты окружающей среды разработали решение для этой проблемы. Они вводят раствор мочевины в выхлопную трубу, который испаряется, смешивается с выхлопом и приводит к химической реакции, снижающей выброс NOx. Мочевина, или карбамид, является органическим соединением, состоящим из углерода, азота, кислорода и водорода. Она получается из мочи млекопитающих и земноводных. Мочевина вступает в реакцию с NOx с выделением водяного пара и азота, нейтрализуя более 90% оксидов азота выхлопе [источник: Innovations Report].
Современные технологии очистки отработавших газов
И к бензиновым, и к дизельным двигателям внутреннего сгорания (ДВС), которыми оснащают в том числе средства напольного транспорта, экологи постоянно предъявляют претензии. Если привод первого типа вызывает их недовольство по причине повышенного содержания в отработавших газах таких токсичных для организма человека соединений, как угарный газ СО, углеводород СН, окиси азота NОх, то дизельные двигатели – из-за содержания частиц сажи и окиси азота NOх в выхлопе.
Изначально эти проблемы решали одним способом – совершенствуя систему питания. Для бензиновых двигателей этого оказалось недостаточно, и потому был создан каталитический нейтрализатор отработавших газов, который установили в выпускную систему. С дизелями дело обстояло проще, но лишь до начала нового тысячелетия, а точнее, до ввода в действие норм Еuro 4 (2005 г.) и Еuro 5 (2008 г.). Как только были обнародованы новые требования экологов, разработчики топливных систем для дизелей совместно с автопроизводителями бросили все силы на усовершенствование своих разработок и системы выпуска отработавших газов, внедрив в нее еще более эффективные сажевые фильтры и каталитические нейтрализаторы.
Сажевые фильтры
Сажевые фильтры могут иметь как отдельный корпус, так и находиться «под одной крышей» с каталитическим нейтрализатором. Рабочий элемент сажевых фильтров обычно делают из керамики или металлокерамики; чаще всего он имеет особую конструкцию, которая обеспечивает равномерное накапливание сажи на его поверхностях. Принцип действия и функции нейтрализатора и фильтра значительно различаются. Если первый превращает токсичные газы в безвредные, то второй механически удерживает частицы сажи, из-за чего возрастает противодавление в системе выпуска. В среднем это противодавление не должно превышать 150 мбар, как установили разработчики двигателей. Лишь только сопротивление фильтра из-за засорения сажей приблизится к этому предельному значению, его надо либо заменять, либо подвергнуть очистке (регенерации), сжигая в фильтре твердые частицы. В настоящее время более широко применяют конструкции второго типа.
В автомобилях режим «сжигания» сажи активизируется блоком управления двигателем, если он получил от специальных датчиков в системе выпуска информацию о заполнении фильтра. Особенность этого режима в том, что в цилиндры на дожиг подается большее количество отработавших газов, впрыскивается больше топлива и снижается подача воздуха. Температура отработавших газов при этом заметно возрастает, благодаря чему сажа выгорает. В погрузчиках и других типах машин, двигатели которых работают не постоянно, а периодически, температура отработавших газов не достигает нужного для сгорания сажи значения, поэтому в них используются специальные системы дожига, о которых будет рассказано ниже.
Нормативы ужесточаются
Принятые документы предусматривают, что содержание вредных веществ в отработавших газах в ближайшие годы во всех странах Европы будет снижаться. Уже существуют многочисленные нормативы (Еuro 1. 5 для легковых и грузовых автомобилей), которые для защиты здоровья людей требуют устанавливать на технику фильтры, являющиеся основной составляющей системы нейтрализации отработавших газов. Сегодня можно исходить из того, что все новое транспортное оборудование будут поставлять только с такими фильтрами.
Частицы сажи настолько мелкие (их размер от 0,001 до 1 мкм), что при вдыхании они осаждаются в легких человека и по кровеносной системе могут достичь любого внутреннего органа, включая мозг. В зависимости от размера они могут проникать в легкие на разную глубину и действовать как возбудители опасных заболеваний. Нормативы ЕС 1999/30/EG уже сейчас регулируют предельные значения концентрации таких мелких частиц, как сажа, следующим образом: «Доза в 50 мкг/м 3 не должна превышаться чаще, чем 35 раз в год» (Приложение III). С января 2010 г. допускается лишь семь превышений.
Технические требования TRGS-554, принятые в Германии, предписывают применять сажевые фильтры для дизельных двигателей в закрытых или частично закрытых помещениях, начиная с 1996 г. В соответствии с этим документом также должны выдерживаться определенные предельные значения содержания мелких частиц сажи в отработавших газах в городах и местах скопления людей. В документе редакции 2001 г. вопросам токсичности отработавших газов дизелей уделено еще больше внимания. Причина этого в том, что действие отработавших газов может стать в том числе причиной заболевания раком (см. § 35, абзац 4 постановления № 4 по вредным веществам Gef-StoffV). Область действия норм TRGS-554 охватывает все полностью или частично закрытые помещения, в которых используется транспортное оборудование с дизельным приводом и персонал подвержен воздействию отработавших газов. Это помещения складов, производственные цехи, мастерские, туннели, контейнеры, закрытые кузова автотранспортных средств, грузовые помещения судов и самолетов, места стоянки и ремонта транспортного оборудования, применения на подземных выработках в горнодобывающей промышленности и тоннельном строительстве (ср. TRGS-554, 2001, с. 3f).
Этот документ не ограничивается определением зоны защиты и мероприятий по снижению эмиссии, но «осмеливается» также определять параметры фильтров твердых частиц. Так, в нем уточнен метод измерения токсичности отработавших газов и установлена величина степени очистки выхлопа (на данный момент она должна составлять не менее 95%) вне зависимости от нагрузки на двигатель (TRGS-554, 2001, с. 10), а также имеются указания на то, каким должно быть состояние техники. Кроме этого предписано, что пропуск отработавших газов мимо фильтров и использование снижающих токсичность добавок в топливо без подключения фильтров не допускается, а также что окислительные каталитические нейтрализаторы фильтрами не являются. Указано и на то, что при регенерации фильтра не должно возникать вторичной эмиссии вредных веществ.
В других странах предписания еще более жесткие. В Швейцарии уже с марта 2000 г. действуют требования к установке фильтров на технику, применяемую в подземных выработках (на строительстве туннелей) и на крупных строительных площадках. На крупных стройплощадках существует требование к оснащению фильтрами с 01.09.2003 г. двигателей мощностью 37 кВт, а с 01.09.2005 г. – мощностью 18. 37 кВт. Швейцария – страна, которая считается лидером в защите окружающей среды, и к продаже там допускаются лишь фильтры, которые соответствуют самым строгим нормативным требованиям и сертифицированы по VERT, например, такие, как выпускает фирма HUSS Umwelttechnik. Жесткие требования по установке фильтров на транспортное оборудование с дизельными двигателями действуют и в Дании. Законодательная инструкция № 82, принятая в Австрии, предписывает установку фильтров сажевых частиц на технику с дизелями мощностью более 18 кВт, работающую на строительных площадках.
Сажевые фильтры опасны для здоровья?
Сенсационное заявление о том, что сажевые фильтры нельзя рассматривать в качестве панацеи в борьбе за экологию городов, сделал еще в 2005 г. профессор Рейнхард Цельнер (кафедра химии университета Дуйсбурга). Представленные им аргументы были достаточно серьезными. По оценкам профессора, промышленные экземпляры фильтров и так работают на пределе дисперсности, и это приводит к увеличению расхода топлива на 10%. Если капилляры фильтров еще сузить, потребление топлива возрастает в геометрической прогрессии. Между тем существующие фильтры не обеспечивают задержку микрочастиц менее 10 мкм и ароматических фракций, а ведь именно эти составляющие выхлопа более всего инициируют развитие рака. Более того, по мере эксплуатации фильтров в них скапливаются отложения, и вместо задержки наиболее опасных для здоровья микрочастиц фильтры становятся их источником. С тех пор в Германии ведется дискуссия о запрете эксплуатации дизельных автомобилей без фильтров по выходным, а также бюджетном стимулировании их владельцев к применению фильтров.
За это, в частности, выступает местное министерство природы. По его данным, в крупнейших городах Германии, включая Берлин, содержание микрочастиц в воздухе в 10 раз превышает нормы ЕС. Противники тотального внедрения фильтров, в числе которых и некоторые автоконцерны, подсчитали тогда, что дизельный выхлоп становится причиной только 9% загрязнений атмосферы городов, а львиная доля приходится на промышленность и коммунальное хозяйство.
Какой погрузчик лучше?
Продолжительное время дизельный вилочный погрузчик вовсе не допускали в закрытые помещения, например, складские: он выбрасывал в воздух слишком много сажи. Разработчики погрузочной техники большее внимание уделяли более экологичной технике с электроприводом. Действительно, в создании противовесных погрузчиков с электродвигателем за последние десятилетия сделан большой шаг вперед. Из маломощной машины, которая зависит от внешнего питания сети и очень часто является причиной многочисленных простоев, они превратились в достойную альтернативу дизельной технике. С точки зрения привода дизельный погрузчик и сейчас сохраняет свое превосходство, но только при работе на трассах большой протяженности, на подъемах и при перевозке тяжелых грузов. В остальных случаях покупатель зачастую затрудняется в выборе погрузчика, особенно в случаях, когда техника приобретается по схеме лизинга, а проблемы с ремонтом и сервисным обслуживанием электропогрузчика возникают в большинстве случаев только после окончания гарантийного срока.
Электропогрузчик, кажется, может записать в свой актив еще один «плюс»: он не выбрасывает частиц сажи при сгорании дизельного топлива. В основном это правильно, однако при соответствующей переработке отработавших газов дизельный погрузчик может предложить высокую мощность, продолжительность автономной работы и. чистоту. Сегодня работа в помещениях погрузчика с дизельным приводом перестала быть проблемой. Соответствующие системы фильтров делают это возможным.
Основные характеристики системы очистки, определенные TRGS-554, не облегчают тем не менее потребителю выбор «правильного» фильтра. Однако хорошим критерием для принятия решения по выбору того или иного устройства может служить такой параметр, как степень очистки, и многие изготовители ориентируются в первую очередь на нее. Существуют компании, которые предлагают фильтрацию 99% частиц во всех своих изделиях вне зависимости от того, какой метод измерения эмиссии частиц применяется и какой конструкции отдает предпочтение потребитель. Целесообразно выбирать устройства с особенно высокой долей отделения самых мелких частиц размером всего несколько нанометров, ведь они проникают в организм человека наиболее глубоко и практически не выводятся из него, а потому особенно опасны для здоровья. Устройства с невысокой степенью очистки или такие, в которых этот параметр меняется в зависимости от частоты вращения двигателя, не только недопустимы по TRGS-554, но и не имеют смысла с точки зрения качества фильтрации частиц.
Новые решения: выбор – за потребителем
В последнее время направление разработок по снижению концентрации вредных веществ в выхлопе изменилось. Раньше нормативы, регламентирующие состав отработавших газов, предусматривали прежде всего снижение количества частиц сажи, а сегодня более актуальными являются мероприятия по снижению предельных значений содержания оксидов азота. Необходимые для этого технологии есть уже сейчас. А пока для большинства специалистов в этой области очевидно, что дизельный фильтр частиц сажи останется на машинах, которые будут выпускать в будущем, даже если более широкое применение найдет метод «сжигания» HCCI (Homogeneous Charge Compression Indition) или если станут еще более производительными системы селективного каталитического восстановления (Selective Catalytic Reduction, SCR), принцип действия которых основан на химической реакции аммиака с окисью азота отработавших газов, в результате чего образуется безвредный для здоровья азот и водяной пар.
Принятие более строгих нормативов по предельно допустимым концентрациям вредных веществ в США (с 2010 г.) или в Европе (в 2012–2013 гг.) нацелено прежде всего на снижение содержания в отработавших газах оксидов азота NОх. Современные технологии в целом позволяют выполнить эти предельные нормативы за счет изменения конструкции самих двигателей, однако затраты на это в итоге оказываются несоразмерно большими.
С помощью высокопроизводительной SCR-системы, разработанной фирмой Emitec (Ломар, ФРГ), более жесткие значения предельного содержания отработавших газов, которые уже прописаны в будущих нормативах, могут быть выдержаны при значительно меньших издержках. Ключом к успеху этого инновационного решения стал рабочий узел, получивший название Metallit. Он представляет собой металлические пластины-катализаторы, состоящие из слоев гладкой металлической фольги, перфорированной фольги, волнистых слоев из LS (продольных структур), а также специальных лопастных пластин, в которых происходит смешивание газовоздушных потоков. Metallit создает турбулентность, за счет которой обеспечивается высокоэффективное превращение вредных веществ в экологически безопасные. С помощью именно такой системы SCR известный производитель грузовых автомобилей компания МАN смогла снизить предельное содержание NОх ниже требуемого значения.
Фирма IVECO Motors, входящая в Fiat Powertrain Technologies (FPT, Турин, Италия), является ведущим изготовителем дизельных двигателей для внедорожников, к которым согласно классификации фирмы Jingheinrich относится также индустриальный транспорт, а значит, и вилочные погрузчики. Шестицилиндровые дизели типа Cursor 8, например, имеют рабочий объем 7,8 л и развивают мощность 265 кВт при 2400 мин -1 и крутящий момент 1500 Н•м при 1125 мин -1 . С помощью системы SCR достигнута степень эмиссии 3В, предусматриваемая в предельных значениях нормативов Евросоюза на 2012 г. Одновременно со снижением количества частиц сажи в выхлопе сильно сократился и уровень выбросов NОх.
Известный поставщик комплектующих для легковых и грузовых автомашин фирма Eberspcher (Есслинген) предлагает изготовителям грузовых автомобилей, а также фирмам – производителям напольного транспорта и строительных машин различное оборудование для очистки отработавших газов c использованием технологий SСR и/или сажевого фильтра. Чтобы удовлетворить требования нормативов, которые предусматривают более жесткие значения предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных веществ (степень 3В) и вступят в силу уже довольно скоро, специалисты компании, работающие по теме очистки отработавших газов, разрабатывают более совершенные системы для двигателей новых поколений. В настоящее время уже создано компактное устройство, состоящее из комбинации систем очистки от сажи и NОх в одном корпусе и получившее название Onebох. Оно позволяет достичь лучшей очистки выхлопа, чем предусматривают нормы Euro 5. Швабская фирма уже несколько лет выпускает сажевые фильтры для вилочных погрузчиков и строительных машин, основой которых служит монолитный кордиерит. В зависимости от мощности двигателя фильтры имеют размеры 78 или 912 дюймов.
Компания Теnnесо Automotive Inc. (шт. Иллинойс, США) поставляет известным изготовителям грузовых автомашин и внедорожников такие изделия для систем выпуска, как каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры, а также глушители фирм Walker или Gillet. С целью организации производства самых разнообразных систем очистки отработавших газов специально для такой техники, как вилочные погрузчики, универсальные коммунальные и пожарные машины, в восточногерманское предприятие компании инвестировано свыше 5 млн. евро. Наряду с фильтрами сажи и SCR-системами компания поставляет также абсорберы оксидов азота, которые продаются главным образом в США, так как эти устройства увеличивают расход топлива на 5%.
При комплектации транспортного оборудования, предназначенного для эксплуатации на протяженных маршрутах, Теnnесо ориентируется на систему SСР, а для оснащения среднего и тяжелого транспортного оборудования – на сажевые фильтры с непрерывной регенерацией посредством оксидного катализатора. Для легкого транспортного оборудования используются сажевые фильтры с дополнительной системой очистки.
Чтобы максимально снизить противодавление выпуска, сажевый фильтр должен обладать большой пористостью. В фильтрах со связанным кремнием (Si–SiC) число каналов может регулироваться в зависимости от требований заказчика между 40 и 62%. Пористость рекристаллизованных сажевых фильтров в настоящее время составляет лишь 36. 45%. В зависимости от конкретного применения используются фильтры с разным количеством каналов. Если фильтр со связанным кремнием пористостью 53% заменяют фильтром с пористостью 60%, то сопротивление давлению меняется на 30%, что позволяет экономить топливо. Одновременно с количеством каналов японские инженеры смогли варьировать у Si–SiC-фильтров и размеры каналов в диапазоне от 8 до 33 мкм, что позволило удовлетворить самые различные требования в отношении двигателей и систем выпуска.
Наряду с технологиями регенерации, которые пока применяются довольно ограниченно, в будущем предполагается использовать и альтернативные материалы. Фирма NGK уже сегодня снабжает сажевыми фильтрами из кордиерита фирму Toyota, которая применяет их для систем DPNR, представляющих собой комбинацию фильтра с NОх-абсорбером. Преимуществами таких устройств являются большая пористость, возможность нанесения на них покрытия, а также пониженный коэффициент расширения. Фирма Сorning, ближайший конкурент NGK, не только выпускает кордиеритовые сажевые фильтры, но возлагает особые надежды на свою новую разработку из керамики на основе алюминия и титана. По данным изготовителя, эти так называемые АT-фильтры имеют такую же хорошую теплоемкость, как карбид кремния, и столь же малое тепловое расширение, как кордиерит. Это означает, что они обеспечивают температурный контроль во время фазы регенерации и могут быть изготовлены из одного монолитного куска. Не так давно одной из первых стала внедрять эти керамические фильтры в большие серии своих изделий компания Volkswagen.
Еще одна ведущая мировая компания по выпуску оборудования для очистки выхлопа Аrvin Meritor (Troy, шт. Мичиган, США) также имеет обширную номенклатуру продукции. Для значительного снижения концентрации всех составляющих отработавших газов она предлагает комбинировать оксидный катализатор с SCR- и фильтрующими системами. Чтобы контролировать возможную закупорку каналов фильтра, возникающую при кратковременной работе транспортного средства и перемещении небольших грузов (это типичная ситуация в работе вилочных погрузчиков), компания предлагает использовать различные способы активной регенерации. С помощью устройства Atomizer дизельное топливо распыляется на катализатор, который способствует его окислению, в результате чего выделяется тепло. При этом в противоположность системам дожигания ни катализатор, ни расположенный за ним сажевый фильтр не подвергаются экстремальным термическим нагрузкам, что позволяет применять вместо дорогого кремниевого сажевого фильтра более дешевый кордиеритовый.
При использовании «термического регенератора» восстановить полностью сажевый фильтр возможно с помощью электронагрева независимо от характера работы и условий эксплуатации двигателя. В эту систему входят устройство сжигания и сам фильтр. Система «термонагреватель», напротив, повышает температуру газов на выходе из двигателя, в результате чего регенерация сажевого фильтра возможна даже при очень низких температурах.
Разработчики, если хотят исключить недостатки имеющегося на рынке фильтра типа Wall-Flow, нe обойдут вниманием PM-фильтр-катализатор (Particulate Matters) компании Еmiteс. РМ-фильтр-катализатор в противоположность закрытым Wall-Flow-системам работает по принципу проникающего параллельного потока. Это гарантирует бесперебойную работу двигателя даже при неполной регенерации. Размеры задерживаемых частиц благодаря реакции с NO2, который вырабатывается в подключенном окислительном катализаторе, постоянно уменьшаются. РМ-фильтр-катализатор нельзя повредить, и сам он не может повредить дизельный двигатель, а расход топлива по мере его эксплуатации не повышается. Более того, этот фильтр не требует обслуживания в течение всего срока службы транспортного средства. Выделение вредных для здоровья мельчайших частиц снижается более чем на 90%, общее число частиц – на 80%, а масса частиц – по меньшей мере на 30%. Все РМ-фильтры-катализаторы удовлетворяют требования нормативов по эмиссии, которые будут приняты в недалеком будущем, и уже успешно применяются в серийных изделиях ведущих производителей легковых и грузовых автомобилей.
Поскольку в настоящее время действуют очень мягкие нормативы по ПДК для разных веществ в отработавших газах, средства напольного транспорта серийно поставляются без устройств очистки отработавших газов. Покупатели, которые хотят применять экологически чистое транспортное оборудование или вынуждены это делать, поскольку эксплуатируют технику в закрытых помещениях, должны дополнительно оснащать его средствами очистки. В Германии существует много поставщиков и изготовителей систем очистки выхлопа: DES Diesel (Менден), ЕНС Теknik GmbH (Зиген), ETB GmbH (Бремен), GAT Каtalysаtoren GmbH (Гладбек), GfA Gesellschaft fr Abgasentgiftungsanlagen (Хейдесхайм), Greentор GmbH (Нойе-Аншпах), HUSS Umwelttechnik (Нюрнберг), Johnson Matthey GmbН (Зульцбах), Krone GmbH (Ахим), Оbеrland Mangold GmbH (Эшенлое), а также Twintec GmbH (Кёнигсвинтер). Эти фирмы предлагают все многообразие различных концепций очистки от сажи – от монолитной керамики (компании EHC, ETB, GfA и др.), металлокерамических фильтров (DЕS), керамической или металлической губки (GAT) до катализатора на основе композиции металлическая фольга/ металлический нетканый материал РМ (Twintec).
Предлагает фирма HUSS
Немецкая фирма HUSS Umwelt-technik предлагает особенно большое число решений для транспортного оборудования, у которого температура отработавших газов достаточно низкая или меняется со временем (сюда относятся и вилочные погрузчики). Ее производственная программа обширна: от сменных фильтров, которые очищают на специальной стационарной станции, систем активной регенерации с помощью дизельной горелки, впрыска дизельного топлива или электрического нагрева до сажевых фильтров с дополнительной системой очистки. В ассортименте изделий этого производителя есть даже оригинальная SСR-система, что позволяет покупателю выбрать наиболее подходящую систему в зависимости от условий эксплуатации техники. Вилочные погрузчики таких компаний, как Hyster, Jungheinrich, Nissan, STILL, Tоуоtа и Yale, в большинстве уже оборудованы такими устройствами. Одно из последних успешных внедрений HUSS связано с решением компании Mitsubishi установить на свои погрузчики системы очистки FS 50 MKS – фильтры с дизельным дожигателем.
В распоряжении HUSS имеются оригинальные устройства для регенерации фильтров. Наиболее распространенными видами очистки от сажи выхлопа вилочных погрузчиков в настоящее время являются регенерация с помощью присадок (система МА) и дизельных дожигателей (система МК).
Система МА (пассивная). В этой системе сажа сгорает в фильтре во время движения машины, а принцип ее работы основан на добавлении присадок в топливо. Для полного перемешивания топлива с присадкой применяют дозирующее устройство Additive Control System (АСS) (TRGS-554, 2001, с. 10), которое является «саморегулируемым»: в зависимости от нагрузки на двигатель оно обеспечивает добавку оптимального количества присадки, автоматически увеличивая или уменьшая его, или совсем прекращает подачу присадки. Благодаря этому не только эффективно защищается двигатель, но и параллельно сокращается до минимума расход присадки (на 3000 л топлива достаточно 1 л присадки). Это решение идеально, начиная со средних температур отработавших газов. Еще одним достоинством системы МА является то, что двигатель транспортного оборудования не надо останавливать.
Система МК (активная). Загрязненные сажей фильтры можно быстро регенерировать с помощью системы МК, которая использует имеющееся в машине дизельное топливо. Работающий на дизтопливе мощный дожигатель нагревает рабочий элемент фильтра до температуры выше температуры возгорания сажи. После работы машины в течение 8. 10 ч время регенерации фильтра составляет в зависимости от его размера от 5 до 35 мин. Высокая мощность (свыше 20 кВт) дожигателя HUSS обеспечивает очень быструю регенерацию. Расход топлива на регенерацию незначителен и составляет от 100 до 300 см 3 в зависимости от размера фильтра.
Эта система подкупает своей автономностью. Поскольку достичь температуры отработавших газов, необходимой для регенерации, сложно именно для вилочных погрузчиков, работа которых периодически прерывается, система МК является для этой техники оптимальным решением и позволяет отказаться от авантюрных предложений некоторых поставщиков фильтров с регенерацией типа «попробуйте быстро проехать на погрузчике по двору» или «попробуйте нагрузить мотор гидравликой, чтобы повысить температуру».
Разумеется, можно отрегулировать систему HUSS Control на допускаемое производителем двигателя противодавление в системе выпуска, при этом повреждение двигателя или турбонаддува при правильной эксплуатации фильтра будет исключено. И поскольку регенерация происходит на холостом ходу, оборудование не дает вторичной эмиссии, что полностью соотносится с требованием TRGS-554.
Фильтрующие системы Huss возможно устанавливать и на новые машины, и на уже находящиеся в эксплуатации. Там, где есть отделения компании Huss, сделать это могут ее сервисные инженеры. В большинстве случаев фильтр можно установить под противовесом, там его совсем не видно. После установки проводят инструктаж обслуживающего персонала. Для варианта установки до начала эксплуатации погрузчика компания разработала многочисленные специальные монтажные наборы, специфичные для конкретного оборудования каждого изготовителя, например, для погрузчиков фирм Jungheinrich, Mitsubishi и Caterpillar.
Благодаря согласованным решениям разных специалистов в области очистки отработавших газов по своим возможности дизельный погрузчик выходит на новый уровень. Приведение в соответствии нормам TRGS-554 по эмиссии делает эту технику совершенно безопасной для здоровья людей. Современные технические решения специально согласованы с типами транспортного оборудования и легко встраиваются в него.
Нейтрализатор выхлопных газов автомобиля
Выхлопную систему современных транспортных средств производители дополнили каталитическим нейтрализатором (КН), основное предназначение которого заключается в дожигании выхлопных газов, которые производит данный автомобиль. Посредством реализации данной функции проявляется непосредственная забота об окружающей среде, ведь количество вредных выбросов, таким образом, существенно уменьшается.
Разновидности каталитических нейтрализаторов
На сегодняшний день катализаторы разделяются на две основные группы: керамические и металлические. Также отдельной разновидностью катализаторов являются сажевые фильтры. Каждый прибор имеет свои уникальные параметры и характеристики, на которые владельцы ТС непременно обращают внимание при осуществлении замены вышедшего из строя нейтрализатора выхлопных газов на новое и оригинальное оборудование.
Керамические катализаторы отличаются от иных устройств, в первую очередь, тем, что распложенный внутри картридж (наполнитель) произведён из керамики. Соты катализатора могут быть квадратной, круглой или треугольной формы, при этом они полностью сквозные. При условии правильной эксплуатации соты должны отлично просматриваться на свет. Если это не так, значит они забились.
Картридж керамического катализатора внешне напоминает решётку и как любое устройство имеет свои преимущества и недостатки. В первую очередь, что привлекает потребителей, так это доступная цена системы, а недостатком является хрупкость. Преждевременно изделие может сломаться от сильного удара или от погружения в воду, что в результате повлечёт за собой и проблемы с системой зажигания ТС. Керамический катализатор будет даже трудно сдать на утилизацию в скупке, в случае нарушения целостности корпуса.
Более прочными, нежели керамические, считаются металлические катализаторы. Данный вид устройств отличается своей надёжностью и долговечностью, ведь металлическая конструкция наполнителя более устойчива к влаге и различным механическим повреждениям. Цена на такие катализаторы значительно больше керамических модификаций.
Конструкция картриджа представляет собой спиралевидную ячеистую структуру, где соты соответственно сделаны из металла и имеют неправильную форму.
Читайте также: Почему нельзя выбрасывать катализатор
Самыми распространёнными причинами выхода оборудования из строя КН являются:
- использование топлива не наилучшего качества;
- значительный температурный нагрев;
- окончание отведённого производителем катализатору срока годности.
На автомобиле, где установлен металлический каталик можно без опасений ездить по неровным дорогам и даже ямам. Попадающие по КН камни сильно не повредят его корпус, единственное, могут оставить вмятину.
Для авто, которые работают на ДТ, разработаны сажевые фильтры. Они имеют квадратные ячейки, часть которых открыта, а иная часть нет, располагаются они через по порядку. Цена такого оборудования доступна, но при этом повредить их очень просто.
Конструкция авто катализаторов
Система отвода выхлопных газов, которыми сегодня оснащаются новые модели транспортных средств, отвечают за то, чтобы все отработанные газы соединились в один поток и как можно скорее покинули ТС без утечки. Конструкция такой системы имеет некоторые элементы, где каталитический нейтрализатор отработавших газов занимает значимое место.
Конструктивно каждый вид каталитического нейтрализатора отличается от иного по ряду причин, но в основном, современный КН выхлопной системы любого авто представлен двумя главными конструкциями преобразователей: сотами и керамическими бусинами. На практике производители, чаще всего, отдают предпочтение наполнителю из сот.
Учитывая это, конструкция такого авто катализатора состоит из:
- подложки: является высокопрочным материалом пористой структуры;
- внешней рубашки: основное предназначение которой заключается в обеспечении максимально возможной для каталитического материала площади;
- каталитического материала: это может быть платина, палладий, родий. Всё зависит от особенностей производственного процесса.
По правилам катализатор должен устанавливаться после приёмной трубы, но на практике также можно встретить фильтр, прикреплённый к фланцу устройства выпускного коллектора. Принцип функционирования КН достаточно простой, в связи с чем, каждый желающий может самостоятельно разобраться в данном вопросе.
Читайте также: Новый завод катализаторов в Польше
Катализаторы авто оснащены корпусом, блоком-носителем и теплоизоляцией. Конструкция блока носителя представлена множеством сот-ячеек, которые покрываются специальным составом. Рассчитывать на эффективную работу данного состава можно только после того, как система будет хорошо прогрета, а именно будет достигнута температура в 300 градусов по шкале Цельсия. Сверху соты покрываются очень тонкой плёнкой (каталитический слой), которая изготовлена из платиноиридиевого сплава.
Устройство сдерживает оксиды углерода, углеводородов, сажи и иные элементы, находящиеся в выхлопных газах. Остатки вредных веществ, которые не сгорели сразу, далее соприкасаются с нагретой до максимума поверхностью каталитического слоя и догорают окончательно. В процессе горения непосредственно принимает участие имеющийся в отработанных газах остаток кислорода.
Выгодная сдача бу катализатора
В случае, если ваш каталик по ряду причин вышел из строя, его можно сдать в один из пунктов приёма катализаторов. Рынок данных услуг переполнен самыми различными предложениями, но выгодно продать старое устройство можно только при условии сотрудничества с проверенными компаниями.
Такие компании, в первую очередь, ведут данный вид деятельности легально, предоставляют выгодные условия всем своим клиентам, а также принимают катализаторы в любом виде: отечественного и зарубежного производства. В достойных для сотрудничества компаниях работают только специалисты своего дела, с многолетним опытом в данной сфере. Такие сотрудники способны быстро, качественно и грамотно оценить устройство, ведь в данном процессе используют исключительно современные технологии, новое и точное оборудование.
Компании, располагающие собственными основными средствами, могут гарантировать, что после изъятия благородных металлов, последние будут утилизированы по всем правилам. А владелец при этом получает достойное вознаграждение, которое может стать отличным финансовым стартом в процессе приобретения нового устройства или одного из его аналогов.