張世男 曹磊 莊園

摘 要：針對煤礦越來越多的無軌膠輪車的投入使用，且為了滿足煤礦相關(guān)法律法規(guī)對柴油機排放的嚴(yán)格要求，改善燃油燃燒狀況來實現(xiàn)降低尾氣中的有害氣體排放為重中之重。本文采用三種煤礦井下常用車型對兩種不同的柴油添加劑進(jìn)行了使用測試，采用數(shù)據(jù)對比方式對添加劑的前后使用數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，并詳細(xì)記錄了車輛在使用柴油添加劑前后的動力效果以及尾氣排放情況，驗證了柴油添加劑的使用效果。經(jīng)實際應(yīng)用表明，合理使用DMMn與D106均能降低對柴油尾氣的排放，保證車輛動力，對長期使用、積碳過多的柴油機效果更為明顯。

關(guān)鍵詞：柴油機;聚甲氧基二甲醚（DMMn）;生物酶（D106）

中圖分類號：TK428.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0101-02

1柴油機尾氣成分

柴油機的尾氣成分主要有一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOx）和顆粒物（PM）。

CO和HC是柴油不完全燃燒所產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，柴油燃燒的越充分，所產(chǎn)生的CO和HC就越少，然而柴油的燃燒并不能達(dá)到理想狀態(tài)，所以尾氣排放中必然會存在CO和HC，大量吸入CO會導(dǎo)致缺氧中毒甚至危及生命[1]。

發(fā)動機工作時N2與O2產(chǎn)生反應(yīng)從而產(chǎn)生NOx，NOx排放隨著柴油機溫度及負(fù)荷的增加而增加。柴油機排出的NOx中，NO約占90%，NO2只是其中很少的一部分[2]。吸入高濃度NO時能導(dǎo)致神經(jīng)中樞的癱瘓和痙攣，而且NO排入大氣后會逐漸被氧化為NO2，NO2具有一定的毒性，吸入后會損害呼吸系統(tǒng)并引發(fā)肺氣腫。

另外，尾氣排放中的HC與NOx收到紫外線照射后會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成新的污染物“光化學(xué)煙霧”，光化學(xué)煙霧會誘發(fā)支氣管炎、肺結(jié)核、冠心病以及心臟衰弱，部分烴類化合物有致癌性，進(jìn)入人體后產(chǎn)生慢性中毒，嚴(yán)重危害人體健康[3-4]。

PM是柴油燃燒不完全所產(chǎn)生的碳煙，其主要成分有碳粒、硫酸鹽、可溶性有機成分以及含金屬元素的灰分等。PM可以深入人的肺部損傷肺內(nèi)各種通道的自凈作用，從而損傷呼吸系統(tǒng)。炭粒吸附的有機物質(zhì)包括多環(huán)芳烴有不同程度的誘變和致癌作用。

2 測試儀器、設(shè)備與數(shù)據(jù)采集

測試儀器使用HPC501和HPC601對車輛尾氣進(jìn)行測量及數(shù)據(jù)采集。

2.1 HPC501尾氣排放污染分析儀

該設(shè)備測量尾氣中的有害化學(xué)氣體：碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氧氣（O2）、氮氧化合物（NOx），如圖1所示。

2.2 HPC601柴油尾氣檢測儀

該設(shè)備主要測量尾氣中的顆粒物含量：不透光度（N）、光吸收系數(shù)（K），用以衡量尾氣中PM的含量，如圖2所示。

測試車輛：測試采用煤礦井下常用四種防爆車輛，兩種添加劑各選用兩種輕型車與重型車作為測試車輛。其中輕型車選用山西煤機天地有限公司生產(chǎn)的防爆輕型車WC3J（D）型自卸車，發(fā)動機功率均為65kW。重型車選用山西煤機天地有限公司生產(chǎn)的防爆重型車WC8E型多功能車與WC25E支架搬運車，WC8E發(fā)動機功率為85kW，WC25E發(fā)動機功率為200kW。

3 D106柴油添加劑的使用

3.1 D106添加劑簡介及工作原理

D106柴油添加劑是一種生物制劑，它的功效是利用生物酶剪斷碳鍵，切開燃油及積炭的化學(xué)鍵，降解燃油內(nèi)的碳結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)燃油完全燃燒，如圖3所示。

3.2 D106添加劑的使用步驟

WC3J、WC20R：測量原始柴油排放后按比例加入D106添加劑，之后隨著車輛加油按比例加入D106添加劑，在使用指定油量后進(jìn)行尾氣測量，測量前需將防爆水箱放空以保證尾氣未被防爆水箱凈化。

WC8E、WC25E：測量柴油原始排放數(shù)據(jù)完畢后按比例加入D106添加劑120ml，油箱內(nèi)燃油用盡后每次加油都按比例添加D106添加劑，在使用指定油量后進(jìn)行尾氣測量，測量時需將防爆水箱放空以保證尾氣未被防爆水箱凈化。

3.3 本章小結(jié)

D106是一種生物添加劑，添加劑使用量小，見效慢，在WC3J（D）使用上取得了較好效果，但動力產(chǎn)生了一定的衰減，在WC25E和WC8E上的試驗尾氣降低效果并不明顯，不能穩(wěn)定的降低煙度和有害氣體。

4結(jié)論

優(yōu)點：長時間使用可有效降低車輛的各項排放數(shù)值，對65kW內(nèi)發(fā)動機的影響較小，對發(fā)動機的積炭有一定的清理效果，并顯著降低PM的排放。

缺點：隨著測試車型的改變、發(fā)動機功率的增加，添加劑效果逐漸降低，并在200kW發(fā)動機車型使用時會出現(xiàn)故障。

適用情況：D106添加劑見效慢，適用于使用時間長、發(fā)動機積碳多、柴油機功率65kW以內(nèi)的柴油機膠輪車，使用120L柴油后可獲得顯著效果。在65kW以內(nèi)新車、65kW以上的柴油機使用時不能取得良好使用效果，200kW會出現(xiàn)發(fā)動機無力、排放增高等情況，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致發(fā)動機故障。

5 DMMn柴油添加劑的使用

5.1 DMMn添加劑簡介及工作原理

DMMn是一種化學(xué)制劑，按比例調(diào)和到柴油中，可增加柴油含氧量，從而提高柴油質(zhì)量，降低冷濾點，改善柴油在發(fā)動機中的燃燒質(zhì)量，提高熱效率。

5.2 DMMn添加劑的使用步驟

WC3J、WC20R：測量柴油原始排放數(shù)據(jù)后，將DMMn按比例加入油箱，運行10min確保DMMn在發(fā)動機內(nèi)燃燒并循環(huán)，之后方可進(jìn)行測試，測量前需將防爆水箱放水以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

WC8E、WC25E：測量柴油原始排放數(shù)據(jù)完畢后將進(jìn)回油管改裝至按比例兌好的DMMn柴油中，運行10min確保DMMn在發(fā)動機內(nèi)燃燒并循環(huán)，之后方可進(jìn)行測試，測量前需將防爆水箱放水以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5.3實際使用數(shù)據(jù)

5.3.1 WC8E流程概述

WC8E在井下用外接油的方法分別測量柴油、DMMn 10%、 DMMn15%排放，測量未將防爆水箱放空，使用DMMn15%試車過程中出現(xiàn)動力不足、高怠速時怠速不穩(wěn)以及熄火問題，WC8E使用DMMn10%無異常情況，測量結(jié)果如圖4、圖5所示。

5.3.2數(shù)據(jù)分析

DMMn15%相比純柴油可降低尾氣排放中的PM值，低怠速提高碳?xì)浠衔锱欧?，高怠速降低碳?xì)浠衔锱欧?，但大幅增加了一氧化碳在高怠速時的排放（1340%）。

DMMn10%相比純柴油可降低碳?xì)浠衔锱帕?，PM值和高怠速下一氧化碳排放，增加了高怠速下氮氧化合物的排放，DMMn10%相比DMMn15%所降低的PM值減少了一半，但車輛穩(wěn)定性大幅增加。

DMMn在85kW柴油機中使用時必須降低使用較低比例才可正常使用。

5.4 本章小結(jié)

優(yōu)點：DMMn是一種化學(xué)柴油添加劑，按正確比例使用添加劑可有效降低尾氣中的有害氣體及PM排放，并在正確的使用范圍內(nèi)，尾氣排放隨著DMMn濃度的增加而降低。

缺點：隨著柴油機功率的增加，必須降低DMMn的添加范圍，并且不使用于200kW礦用柴油機。

適用車輛：65kW以內(nèi)發(fā)動機正常使用DMMn柴油添加劑加注比例在20%以內(nèi)。85kW柴油機使用DMMn添加劑時可必須限制其使用含量在10%以內(nèi)。200kW發(fā)動機使用DMMn含量10%時出現(xiàn)柴油機故障。

6結(jié)語

本文基于兩種柴油添加劑的實際使用進(jìn)行了研究與實踐，在煤礦柴油機尾氣排放嚴(yán)重的基礎(chǔ)上，積極尋找降低尾氣排放的方法。由于柴油添加劑應(yīng)用到井下防爆柴油機中的使用非常少，本文對柴油添加劑對柴油機尾氣處理有很好的借鑒作用。本文的研究內(nèi)容主要有以下幾項：（1）介紹了兩種尾氣測量設(shè)備，并將其應(yīng)用于煤礦井下無軌車輛之中，探索出一套針對煤礦井下無軌車輛的測量方法。（2）對3種煤礦井下常用柴油機無軌膠輪車進(jìn)行D106添加劑使用實踐，并階段性的收集尾氣排放數(shù)據(jù)并分析，成果對使用D106添加劑的使用效果有非常好的參考價值。（3）對3種煤礦井下常用柴油機無軌膠輪車進(jìn)行DMMn添加劑使用實踐，收集了使用數(shù)據(jù)并進(jìn)行了對比分析，其檢測步驟、使用濃度有很好的參考價值。

參考文獻(xiàn)

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[4] 王建昕，傅立新，黎維彬.汽車排氣污染治理及催化轉(zhuǎn)化器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

收稿日期：2020-03-03

作者簡介：張世男（1983—），男，山東濟(jì)寧人，本科，工程師，研究方向：膠輪車維修及使用。