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[摘 要]发动机排放尾气污染、危害大，加装ART尾气净化器可有效减少其对作业环境污染。
[关键词]净化器；K值；一氧化碳；二氧化化氮；ESC；ART
中图分类号：X825 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0026-02
随着云南锡业公司向国际一流矿山企业迈进，矿山采矿技术工艺变革，使用的主要采掘设备也发生了很大变化，作为云锡公司主要矿山单位的采选分公司，近几年也在此次变革中投入引用了74台价值8632万元的新型、高效无轨重设备。由于现有通风系统无法满足生产发展需求，而短期内又无法建设形成非常完备的通风系统，因此柴油尾气污染已经成为制约高效采矿技术工艺发展的主要矛盾，为顺利推进高效采矿技术工艺的发展，及时有效改善生产现场作业条件，从源头上减少柴油尾气的排放，通过资料查询及引进运用研究，我们在井下柴油设备上加装了ART尾气净化器，减少尾气中的炭黑及碳氧化物、氮氧化物对作业环境的污染，改善了职业卫生条件。
1 高效无轨设备运用情况
目前采选分公司共引进运用了74台新型、高效无轨重设备，其中铲运机27台，运矿卡车17台，凿岩台车10台，环形潜孔钻6台，铆杆台车1台，全液压钻机1台，挖掘装载机11台，液压挖掘机1台。
2 柴油机废气污染及危害
采选分公司用于矿山井下采掘作业的无轨高效设备其中52台是以道依茨柴油机作为动力源，柴油机所排出的废气中，主要含有的有害成分如下：氮氧化合物（NO、NO2、N2O4、N2O5等），其浓度达300～1000ppm（ppm为百万分之一）；含碳气氛氢化合物（甲醛、丙稀醛等），其浓度达100mg/m3；含有一氧化碳及油烟等，其浓度达300～600ppm。
废气危害：⑴、NO能使人体血液中的血红蛋白变为变性血红蛋白，并对人体中枢神经系统也有破坏作用；⑵、甲醛与丙稀醛对人体的粘膜有刺激性；⑶、一氧化碳会使人体各部分组织与细胞产生严重缺氧，引起窒息性中毒；⑷、油烟含有使人体致癌的物质。
3 柴油机废气净化装置引进运用研究
采分公司投入使用的无轨高效设备中，铲运机及运矿卡车日工作时间最长，产生的废气也最大在，因此下面以TCY-2A铲运机为例，介绍其废气净化装置引进运用情况。
3.1 废气的净化方法
对井下柴油机废气的净化方法有：加强井下通风，机内净化，机外净化。井下通风现在持续不断的改善中，机内净化由于某种原因设备采用的是道依茨F6L912W发动机，是同类产品中先进、高端设备，除改善其进气条件外，已无多少潜力可挖，机外净化一般多采用水洗法和催化法，水洗法经使用废气净化不好且对发动机功率损耗较大，不宜采用，所以这理要讨论的是机外催化净化方法。
3.2 废气机外催化净化器
3.2.1 加拿大CEP公司ECS铂金属干式尾气净化器
ECS催化器为TCY-2A铲运机选配部件，铂金是较理想的催化剂，能促使废气发生氧化作用，但该型催化器在排气温度为100～150度时很少起作用，只有当排气温度达到500度时，理论上才能将大约80%～90%的CO和50%的HC产生化合作用，且该催化器堵塞时需用600度高温清洁风吹净，否则影响发动机动力。因TCY-2A铲运机在井下工作时，排气温度基本在160度以下，所以ECS催化器基本不起作用，装在设备上催化器不易清洁，清洁不及时反而会影响发动机动力。
3.2.2 贵州黄帝车辆净化器有限公司ART-IV-D267尾气净化器
3.2.2.1 ART催化器性能特点及应用范围
ART催化器對颗粒物（PM2.5）过滤效率在95%以上，HC、CO的净化效率达到65%以上。可广泛应用于柴油发动机类型的商用车辆、工程机械和发电机组等。
3.2.2.2 ART催化器工作原理
ART催化器由氧化型号催化器（DOC）和柴油微粒过滤器（DPF）组成，DOC用以氧化还原尾气中的碳氢化合物与一氧化碳，DPF使用重结晶碳化硅制造而成的微粒捕集器，能有效过滤废气中的颗粒物。
柴油机的排气污染物主要为一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM2.5）。当柴油机的排气经排气管进入装置后，首先由氧化型催化器（即DOC）对排气中的一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）通过氧化反应转化为水和二氧化碳；之后排气通过颗粒物过滤器（DPF），其中95%以上的颗粒物（PM2.5）由于碰撞、沉积等物理作用被DPF捕集和过滤，然后通过DPF的系统自动主动再生，经燃烧生成无害的二氧化碳（CO2），净化后的排气经过尾管排入大气中（详见图1所示）。
DPF再生原理为：本系统（即ART型柴油机排气后处理装置）采用了独立自动主动再生技术，保证DPF的正常运行。随着DPF捕集的颗粒物越来越多，排气背压和温度随之增高。当排气背压达到系统预先设定值时，系统自动启动再生工作，使得沉积在颗粒物过滤器（DPF）内的颗粒物（PM2.5）通过燃烧生成二氧化碳（CO2）后排出。此时，排气背压随之逐渐下降，控制系统将发出再生停止指令，系统再生结束。
通过ART型柴油机排气后处理装置的作用，柴油车尾气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（CH）、颗粒物（PM2.5）排放标准可以达到国四、国五以上。
3.2.2.3 ART催化器使用方法
（1）ART系统的过滤器（DPF）段，在每工作5-20小时必须进行更换（根据发动机工况好坏来确定使用时间），更换下来的DPF应进行再生操作。
（2）DPF的再生方法，将拆下的DPF放入再生炉，2小时加热到650℃，保温2小时后自然降温至室温，然后用气泵吹干净。
（3）ART系统的催化器（DOC）段的再生周期和发动机更换机油的时间是同步的。 （4）DOC的再生方法，将拆下的DOC放入再生炉，2小时加热到650℃，保温2小时后自然降温至室温，然后用气泵吹干净。
3.2.2.4 应用效果
（1）检测标准
①按依据照《GB3847—2005压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排放可见污染物限值及测试方法》的规定，进行自由加速试验。
A、普通在用车：光吸收系数（Kmˉ′）为2.5；
B、装配废气涡轮增压器在用车： 光吸收系数（K mˉ′）为3.0；
②依据GBZ2-2007《工业场所有害因素职业接触限值》，TWA代表时间加权平均容许浓度（8小时）。
A、二氧化氮≤5PPM TWA。
B、一氧化碳≤50PPM TWA。
（2）检测数据及分析
礦山井下，使用国产0#燃油，在发动机出口温度为80度至145度时，运用MQY--200型透射式烟度计、加拿大T2A-7X9型一氧化碳检测仪等设备，对TCY-2A铲运机F6L912W发动机不同几种工况进行测试。
①光吸收系数检测如表1
②主要有害气体检测如表2
③检测数据分析
A、发动机尾气排放符合标准，ESC净化器工况与无净化器工况相比，K值基本无变化。ART净化器工况效果明显，与无净化器工况相比K值下降86%。
B、ART净化器工况与ESC净化器工况相比：一氧化碳浓度下降79%，二氧化氮浓度升高10%。
C、随着发动机排放尾气温度升高，K值、一氧化碳呈下降趋势。ESC和ART净化器对二氧化氮处理效果不佳，浓度超过了允许值。
D、ESC净化器在发动机尾气温度低于160度时，基本不起作用。
4 结束语
贵州黄帝车辆净化器有限公司生产的ART系列尾气净化器，是目前较为理想的发动机尾气净化装置，对减少尾气中的炭黑、碳氧化物，降低一氧化碳含量效果明细，值得推广运用。
参考文献
[1]安徽铜冠机械股份有限公司；TCY-2A地下内燃铲运机使用维护说明书[M]；安微省铜陵市；2013.
[2]国家经贸委安全生产局；铲运机司机[M]；北京；气象出版社；2007.
[关键词]净化器；K值；一氧化碳；二氧化化氮；ESC；ART
中图分类号：X825 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0026-02
随着云南锡业公司向国际一流矿山企业迈进，矿山采矿技术工艺变革，使用的主要采掘设备也发生了很大变化，作为云锡公司主要矿山单位的采选分公司，近几年也在此次变革中投入引用了74台价值8632万元的新型、高效无轨重设备。由于现有通风系统无法满足生产发展需求，而短期内又无法建设形成非常完备的通风系统，因此柴油尾气污染已经成为制约高效采矿技术工艺发展的主要矛盾，为顺利推进高效采矿技术工艺的发展，及时有效改善生产现场作业条件，从源头上减少柴油尾气的排放，通过资料查询及引进运用研究，我们在井下柴油设备上加装了ART尾气净化器，减少尾气中的炭黑及碳氧化物、氮氧化物对作业环境的污染，改善了职业卫生条件。
1 高效无轨设备运用情况
目前采选分公司共引进运用了74台新型、高效无轨重设备，其中铲运机27台，运矿卡车17台，凿岩台车10台，环形潜孔钻6台，铆杆台车1台，全液压钻机1台，挖掘装载机11台，液压挖掘机1台。
2 柴油机废气污染及危害
采选分公司用于矿山井下采掘作业的无轨高效设备其中52台是以道依茨柴油机作为动力源，柴油机所排出的废气中，主要含有的有害成分如下：氮氧化合物（NO、NO2、N2O4、N2O5等），其浓度达300～1000ppm（ppm为百万分之一）；含碳气氛氢化合物（甲醛、丙稀醛等），其浓度达100mg/m3；含有一氧化碳及油烟等，其浓度达300～600ppm。
废气危害：⑴、NO能使人体血液中的血红蛋白变为变性血红蛋白，并对人体中枢神经系统也有破坏作用；⑵、甲醛与丙稀醛对人体的粘膜有刺激性；⑶、一氧化碳会使人体各部分组织与细胞产生严重缺氧，引起窒息性中毒；⑷、油烟含有使人体致癌的物质。
3 柴油机废气净化装置引进运用研究
采分公司投入使用的无轨高效设备中，铲运机及运矿卡车日工作时间最长，产生的废气也最大在，因此下面以TCY-2A铲运机为例，介绍其废气净化装置引进运用情况。
3.1 废气的净化方法
对井下柴油机废气的净化方法有：加强井下通风，机内净化，机外净化。井下通风现在持续不断的改善中，机内净化由于某种原因设备采用的是道依茨F6L912W发动机，是同类产品中先进、高端设备，除改善其进气条件外，已无多少潜力可挖，机外净化一般多采用水洗法和催化法，水洗法经使用废气净化不好且对发动机功率损耗较大，不宜采用，所以这理要讨论的是机外催化净化方法。
3.2 废气机外催化净化器
3.2.1 加拿大CEP公司ECS铂金属干式尾气净化器
ECS催化器为TCY-2A铲运机选配部件，铂金是较理想的催化剂，能促使废气发生氧化作用，但该型催化器在排气温度为100～150度时很少起作用，只有当排气温度达到500度时，理论上才能将大约80%～90%的CO和50%的HC产生化合作用，且该催化器堵塞时需用600度高温清洁风吹净，否则影响发动机动力。因TCY-2A铲运机在井下工作时，排气温度基本在160度以下，所以ECS催化器基本不起作用，装在设备上催化器不易清洁，清洁不及时反而会影响发动机动力。
3.2.2 贵州黄帝车辆净化器有限公司ART-IV-D267尾气净化器
3.2.2.1 ART催化器性能特点及应用范围
ART催化器對颗粒物（PM2.5）过滤效率在95%以上，HC、CO的净化效率达到65%以上。可广泛应用于柴油发动机类型的商用车辆、工程机械和发电机组等。
3.2.2.2 ART催化器工作原理
ART催化器由氧化型号催化器（DOC）和柴油微粒过滤器（DPF）组成，DOC用以氧化还原尾气中的碳氢化合物与一氧化碳，DPF使用重结晶碳化硅制造而成的微粒捕集器，能有效过滤废气中的颗粒物。
柴油机的排气污染物主要为一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM2.5）。当柴油机的排气经排气管进入装置后，首先由氧化型催化器（即DOC）对排气中的一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）通过氧化反应转化为水和二氧化碳；之后排气通过颗粒物过滤器（DPF），其中95%以上的颗粒物（PM2.5）由于碰撞、沉积等物理作用被DPF捕集和过滤，然后通过DPF的系统自动主动再生，经燃烧生成无害的二氧化碳（CO2），净化后的排气经过尾管排入大气中（详见图1所示）。
DPF再生原理为：本系统（即ART型柴油机排气后处理装置）采用了独立自动主动再生技术，保证DPF的正常运行。随着DPF捕集的颗粒物越来越多，排气背压和温度随之增高。当排气背压达到系统预先设定值时，系统自动启动再生工作，使得沉积在颗粒物过滤器（DPF）内的颗粒物（PM2.5）通过燃烧生成二氧化碳（CO2）后排出。此时，排气背压随之逐渐下降，控制系统将发出再生停止指令，系统再生结束。
通过ART型柴油机排气后处理装置的作用，柴油车尾气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（CH）、颗粒物（PM2.5）排放标准可以达到国四、国五以上。
3.2.2.3 ART催化器使用方法
（1）ART系统的过滤器（DPF）段，在每工作5-20小时必须进行更换（根据发动机工况好坏来确定使用时间），更换下来的DPF应进行再生操作。
（2）DPF的再生方法，将拆下的DPF放入再生炉，2小时加热到650℃，保温2小时后自然降温至室温，然后用气泵吹干净。
（3）ART系统的催化器（DOC）段的再生周期和发动机更换机油的时间是同步的。 （4）DOC的再生方法，将拆下的DOC放入再生炉，2小时加热到650℃，保温2小时后自然降温至室温，然后用气泵吹干净。
3.2.2.4 应用效果
（1）检测标准
①按依据照《GB3847—2005压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排放可见污染物限值及测试方法》的规定，进行自由加速试验。
A、普通在用车：光吸收系数（Kmˉ′）为2.5；
B、装配废气涡轮增压器在用车： 光吸收系数（K mˉ′）为3.0；
②依据GBZ2-2007《工业场所有害因素职业接触限值》，TWA代表时间加权平均容许浓度（8小时）。
A、二氧化氮≤5PPM TWA。
B、一氧化碳≤50PPM TWA。
（2）检测数据及分析
礦山井下，使用国产0#燃油，在发动机出口温度为80度至145度时，运用MQY--200型透射式烟度计、加拿大T2A-7X9型一氧化碳检测仪等设备，对TCY-2A铲运机F6L912W发动机不同几种工况进行测试。
①光吸收系数检测如表1
②主要有害气体检测如表2
③检测数据分析
A、发动机尾气排放符合标准，ESC净化器工况与无净化器工况相比，K值基本无变化。ART净化器工况效果明显，与无净化器工况相比K值下降86%。
B、ART净化器工况与ESC净化器工况相比：一氧化碳浓度下降79%，二氧化氮浓度升高10%。
C、随着发动机排放尾气温度升高，K值、一氧化碳呈下降趋势。ESC和ART净化器对二氧化氮处理效果不佳，浓度超过了允许值。
D、ESC净化器在发动机尾气温度低于160度时，基本不起作用。
4 结束语
贵州黄帝车辆净化器有限公司生产的ART系列尾气净化器，是目前较为理想的发动机尾气净化装置，对减少尾气中的炭黑、碳氧化物，降低一氧化碳含量效果明细，值得推广运用。
参考文献
[1]安徽铜冠机械股份有限公司；TCY-2A地下内燃铲运机使用维护说明书[M]；安微省铜陵市；2013.
[2]国家经贸委安全生产局；铲运机司机[M]；北京；气象出版社；2007.