Барботажный бак для очистки выхлопных газов
Проблема загрязнения воздуха и окружающей среды не нова – первые серьезные изменения были отмечены еще в 70-х годах прошлого века. Однако сегодня, спустя почти полвека, ситуация значительно усугубилась: автомобильного транспорта стало значительно больше, вместе с ним возросла концентрация вредных веществ и соединений, попадающих в атмосферу мегаполиса и вызывающих у сограждан серьезные нарушения здоровья.
Борьба за чистоту воздуха привела к созданию так называемых нейтрализаторов для двигателей бензинового и дизельного типа. Сегодня такие системы часто интегрированы в бортовую электронику транспортного средства. Что это за системы и как они работают? Рассмотрим детально.
Выхлопные газы
Во время работы различные системы автомобиля (ДВС, топливная, вентиляционная, а также ходовая часть) выделяют вредные вещества в виде газа и мелкодисперсной пыли. Часть из них – неядовитые соединения, которые содержатся в обычном воздухе. Другая часть является ядовитыми, токсичными и канцерогенными веществами, которые не только негативно влияют на окружающую среду, но и разрушают здоровье человека. Основные загрязнители:
-
СО (он же – оксид углерода, или угарный газ) не имеет цвета и запаха, однако приводит к патологии ЦНС, угнетению сердечно-сосудистой и дыхательной системы, и в концентрации 0,3% от объема воздуха приводит к летальному исходу. Возникает он в результате неполного сгорания топлива.
В современном законодательстве проблема экологии и нормы предельно допустимых выхлопных газов для автотранспортных средств регулируются техрегламентом Таможенного союза ТР ТС 018/2011 в поправке от 11.07.2016. Однако с 11 ноября 2018 и в него будут внесены поправки, ну а пока допускаются следующие предельные показатели: СО — 85 г/кВт•ч, НС — 5 г/кВт•ч, NO — 17 г/кВт•ч.
А к обязательным компонентам автомобилей относятся системы нейтрализации отработавших газов, в том числе сменные каталитические нейтрализаторы (за исключением систем нейтрализации на основе мочевины).
Решение для бензиновых двигателей
Системы нейтрализации выхлопных газов автомобиля бывают двухкомпонентными и трехкомпонентными, причем последние появились сравнительно недавно. Как устроена и работает данная система?
Принцип действия
Работа нейтрализатора заключается в окислении токсичных веществ при помощи катализаторов, в результате чего продукты неполного сгорания топлива дожигаются или разлагаются на безвредные химические элементы и вещества.
Активными компонентами (катализаторами) выступают драгоценные металлы — палладий, платина. Популярны и менее затратны катализаторы на основе оксида меди, кобальта, никеля, ванадия, марганца, железа, алюминия. Нередки катализаторы на основе сплавов стали нержавеющей или легированной, бронзы или латуни.
Конструкция
Основные элементы нейтрализатора – корпус из нержавеющей жаропрочной стали, внутренняя поверхность которой выстлана терморасширительной прокладкой. Внутри бака — газоподводящий и отводящий цилиндр и ячеистые соты, на которые нанесен слой вещества — катализатора.
-
Ячеистые соты, на которые наносится катализирующий состав, могут быть выполнены из керамики. Такие нейтрализаторы в качестве катализатора используют тонкий слой из драгоценных редких металлов. Это самый дорогостоящий вид систем нейтрализации отработанных газов.
Устройство в автомобильных системах и порядок работы
Системы нейтрализации выхлопных газов располагаются в непосредственной близости от ДВС, под днищем транспортного средства. Через шарнирное соединение нейтрализатор подсоединяется к выпускному коллектору с одной стороны, и выхлопной системе – с другой.
Для обеспечения качественной химической реакции с участием кислорода системы нейтрализации используют воздушные насосы или виброклапаны. При разогреве системы нейтрализации до 400-800 градусов CO (оксид углерода) и CH (углеводороды) под действием катализаторов превращаются в углекислый газ и воду. Близкое расположение нейтрализаторов к ДВС позволяет снизить количество NОх (окисла азота) сразу после запуска двигателя.
Обратную связь с блоком управления автомобиля нейтрализатору обеспечивают лямбда-зонды, специальные кислородные датчики, или четырехгазовые анализаторы, которые на входе и выходе из системы определяют уровень кислорода и качество очистки выхлопных газов.
Решение для дизельных двигателей
Аналогично бензиновым двигателям, дизели имеют системы нейтрализации выхлопных газов. Однако главной проблемой остается сажа: не до конца сгоревшее топливо под действием химических процессов превращается в твердые мелкодисперсные частицы — канцерогены.
Нейтрализаторы решить эту проблему не способны. Поэтому перед тем, как выхлопной газ попадет в систему нейтрализации, он проходит очистку сажевым фильтром.
Конструкция
Аналогично нейтрализатору, фильтр имеет ячеистые соты, которые в шахматном порядке закрыты накопительными перегородками-фильтрами частиц. Для каждого производителя автомобиля с дизельным двигателем используется своя система контроля данного параметра. Среди видов таких фильтров можно выделить:
-
DPF – накопительные фильтры;
Проблемы системы нейтрализации выхлопных газов
Все вышеописаные системы характерны для автомобилей импортного производства и моделей последнего поколения. Для отечественного автопрома с карбюраторами установка нейтрализатора не популярна, не пользуется спросом, а также может быть весьма накладна.
Предугадать точный пробег нейтрализатора невозможно: на одних машинах он едва ли переваливает за 100 тыс. км, на других отлично ведет себя при пересечении отметки в 200 тысяч.
Езда с неисправной системой нейтрализации выхлопных газов ведет к поломкам в автомобиле: провалу или периодической самопроизвольной потере скорости, проблемам с запуском ДВС, потере компрессии в цилиндрах, у дизельных моторов – к неисправности турбины.
Гораздо целесообразнее проводить своевременную профилактическую проверку состояния нейтрализатора и сажевого фильтра и при возникновении критической для работы поломки или неисправности – заменить на новый. Ведь суммарная стоимость устранения возникших по причине отсутствия этого важного элемента неполадок может быть существенно выше.
Видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне:
Центробежно-Барботажные Аппараты (ЦБА) – это устройство идеального смешения газа и жидкости.
ЦБА могут использоваться в качестве абсорбера, десорбера, скруббера, аэратора, деаэратора, контактного теплообменника, химического реактора в технологических процессах.
Принцип работы ЦБА основан на пропускании газа через вращающийся слой жидкости, удерживаемый газовым потоком и центробежными силами в вихревой камере – завихрителе.
ЦБА могут использоваться в следующих процессах
- абсорбционная очистка газов от паров и аэрозолей химических примесей (фтористый, хлористый водород, хлор, фтор, аммиак, оксиды серы, азота, сероводород, серная, азотная, хлористая кислота, цианиды, аммиак, натрия гидроксид, ртуть и т.д.
- получение готового продукта поглощением газа жидкостью (производство серной кислоты, получение соляной кислоты, производство азотной кислоты)
- избирательная абсорбция газовых смесей для выделения одного/нескольких ценных компонентов смеси
- десорбционная очистка жидкости от растворённых в ней примесей и газов путём продувки жидкости несорбируемыми газами (то есть удаление из жидкостей веществ, поглощённых при абсорбции).
Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно использовать поглотитель и выделять абсорбируемый компонент в чистом виде. - мокрая очистка воздуха/газов от крупно-, средне- и мелкодисперсной пыли
- снижение температуры дымовых газов (охлаждение за счёт теплоёмкости жидкости и испарения)
- утилизация тепла отходящих газов
- осушка дымовых газов (конденсация водяных паров за счёт охлаждения газов)
- очистка воды от примесей и газов (обезжелезивание, аэрация, деаэрация)
- очистка нефти и углеводородных газов от примесей.
ЦБА могут применяться в различных отраслях: добыча и обработка, энергетика, металлургия, химия, нефтехимия, нефтепереработка, сельское хозяйство, производство строительных материалов, машиностроение и др.
Каждый ЦБА в зависимости от решаемых задач (вне зависимости от типоразмера) может комплектоваться несколькими ступенями, как правило, от 1-й до 3-х.
Центробежно-Барботажный Аппарат (ЦБА) — это аппарат с идеальным смешением газа и жидкости. Принцип работы ЦБА основан на прохождении газа через вращающийся слой жидкости, удерживаемый центробежными силами в завихрителе.
ЦБА могут использоваться в качестве скруббера, абсорбера, десорбера, контактного теплообменника, аэратора, деаэратора, химического реактора в технологических процессах.
ОТРАСЛИ ПРИМЕНЕНИЯ:
Химическая и Энергетическая промышленность,
Нефтегазовая и Нефтехимическая промышленность,
Добывающая и обрабатывающая промышленность,
Использование в следующих процессах:
– Отчистка газа от примесей (абсорбация)
– Отчистка жидкости от примесей и газов (десорбация)
– Мокрая очистка воздуха/газов от крупно-, средне- и мелкодисперсной пыли
– Снижение температуры дымовых газов (охлаждение за счет теплоемкости жидкости и испарения)
– Утилизация тепла отходящих газов
– Осушка дымовых газов (конденсация водяных паров за счёт охлаждения газов)
– Очистка воды от примесей и газов (обезжелезивание, аэрация, деаэрация и т.д.
– Очистка нефти и углеводородных газов от примесей
– Другие диффузионные процессы
Преимущества
- Высокая эффективность
- Малые габариты
- Отсутствие брызгоуноса
- Автомодельность режима работы при колебаниях расхода газа
- Отчистка высокотемпературных газов
- Простота и надежность
Технические характеристики
Типоразмерный ряд – Типоразмерный ряд ЦБА включает в себя 21 базовых типоразмера аппаратов, отличающихся производительностью.
Производительность – Номинальная производительность типоразмерного ряда по воздуху/газу — от 1 000 до 50 000 м 3 /час
(от 1 000 до 10 000 м 3 /час с градацией 1 000 и далее до 50 000 м 3 /час с градацией 5 000 с промежуточными типоразмерами 12 500, 17 500 и 22 500 м 3 /час).
Ступени – Каждый аппарат (вне зависимости от типоразмера) может комплектоваться несколькими барботажными ступенями, как правило, от 1-й до 3-х, реже — 4.
В нашей практике встречались случаи, когда заказчик использовал 5-ти и даже 10-ти ступенчатые ЦБА (это уже специфические процессы, связанные с получением готового продукта).
Дополнительными ступенями могут комплектоваться уже эксплуатируемые ЦБА (причём прямо на площадке заказчика).
— 2,0-2,5 кПа (одноступенчатый ЦБА)
— 3,5-4,0 кПа (двухступенчатый ЦБА)
— 5,0-5,5 кПа (трёхступенчатый ЦБА)
Потеря давления в одной ступени — 1,5 кПа
(при нормальных условиях и номинальной производительности).
Температура очищаемых газов
ЦБА могут работать в температурном диапазоне очищаемого газа от +5 до +1600°C.
Соответственно необходимость в охлаждении газов перед газоочисткой в некоторых случаях отсутствует.
Габариты и масса
Габариты и масса самого маленького и самого большого ЦБА в типоразмерном ряде:
1) ЦБА-1Т-2 (диаметр — 310 мм; высота — 630 мм;
масса — 35 кг)
2) ЦБА-50Т-2 (диаметр — 2100 мм; высота — 4100 мм;
масса — 2100 кг (нержавеющая сталь))
Материалы и модификации
Материалы
Углеродистая, нержавеющая сталь, титан, полимеры.
Для предотвращения абразивного износа на внутренние поверхности ЦБА может наноситься высокопрочное покрытие, стойкое к истиранию и действию абразивов (полиуретан).
В настоящий момент нами рассматривается возможность применения сверхстойких к химическим и механическим воздействиям покрытий, даже при высоких температурах (карбид кремния, корунд (Al2O3)).
У аппаратов ЦБА камера входа газа может иметь различное исполнение:
Для удобства обвязки заказчик выбирает для себя наиболее подходящий вариант.
Аппараты могут устанавливаться как на всасывании, так и на нагнетании (вне зависимости от исполнения камеры входа газа).
Погрузочно-доставочная машина ПДМ представляет собой самоходную машину на собственном пневмоколесном шасси с шарнирно-сочлененной рамой.
Машина доставочная ПДМ предназначена для погрузочно-доставочных работ и монтажа оборудования с помощью сменных рабочих органов в подземных горных выработках рудников.
Машина ПДМ соответствует современным требованиям по безопасности, эффективности и удобству работы:
- оснащена низкотоксичным дизельным двигателем, который имеет разрешение на применение в подземных условиях рудников комитета по безопасности и охране труда горнодобывающей промышленности США (MSHA), Госпромнадзора МЧС РБ, Госгортехнадзора РФ;
- имеет двухступенчатую систему очистки выхлопных газов (катализатор и барботажный бак) в соответствии с требованиями Госпромнадзора МЧС РБ и Госгортехнадзора РФ;
- смена и фиксация рабочих органов выполняется с места оператора;
- обеспечен безопасный доступ оператора на рабочее место;
- имеется аварийная система блокировки опускания стрелы и рабочих органов;
- наличие встроенных гидравлических домкратов облегчает работы по демонтажу и монтажу ходовых колес.
Эффективная работа обеспечивается:
- наличием сменных рабочих органов (ковш, вилы, крановая стрела);
- возможностью переключения передач (по желанию оператора) в автоматическом режиме;
- системой автоматической диагностики трансмиссии;
- большим тяговым усилием (245 кН).
На машину оформлено разрешение на применение Госгортехнадзора РФ
Технические характеристики погрузочно-доставочной машины ПДМ
| Показатели производительности | ||
|---|---|---|
| Максимальная грузоподъемность, кг; | ||
| ковша | 9500 | |
| вил | 12000 | |
| крановой стрелы при min/max вылете крюкакрановой стрелы при min/max вылете крюка | 6000/4000 | |
| Вместимость ковша геометр./с шапкой, м3 | 3.3/4.3 | |
| Эксплуатационная масса, не более кг | ~ 25 800 | |
| Максимальная скорость, км/ч | 20 | |
| Количество передач вперед/назад | 3/3 | |
| Колесная формула | 4х4 | |
| Комплектация | |
|---|---|
| Двигатель | Deutz F10L413FW |
| Мощность при 2500 об/мин, кВт (л.с.) | 170(230) |
| Очистка выхлопных газов | двухступенчатая |
| Гидромеханическая передача | ZF 3WG-210 |
| Электрическая система, В | 24 |
| Мосты | жесткие планетарные с многодисковым самоблокирующимся дифференциалом и закрытыми многодисковыми тормозами в масляной ванне колесных передач |
| Шины | 18,00-25 |
| Рулевое управление | джойстик |
| Управление рабочим оборудованием | джойстик |
| Кинематика | Z-образная |
| Тормозная система | |
| - рабочие тормоза | закрытые многодисковые в масляной ванне с гидравлическим двухконтурным приводом с пневмогидроаккумуляторами |
| - стояночный тормоз | однодисковый с пружинным энергоаккумулятором и гидравлическим растормаживанием |
| Сменное рабочее оборудование | вилы, ковш, крановая стрела |
| Кабина | открытая |
Данные носят ориентировочный характер. Производитель оставляет за собой право вводить изменения в конструкцию машины без предварительного уведомления.
Читайте также: