Барботажный бак для очистки выхлопных газов

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 05.10.2024

Абсорбер барботажный для очистки газов

Абсорбер барботажный для очистки газов от механических и химических компонентов может быть использован в металлургической и химической промышленности для проведения процессов, связанных с поглощением механических либо газообразных компонентов газового потока жидкой фазой или суспензией. В абсорбере, включающем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода газа, загрузочным и разгрузочным патрубками для поглощающего реагента, резервуаром для накапливания продуктов абсорбции, абсорбционную камеру с трубами для подачи очищаемого газа, размещенными в ее верхней части, согласно полезной модели, корпус выполнен заодно с абсорбционной камерой, трубы для подачи очищаемого газа установлены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости для погружения в поглощающий реагент и имеют диаметр меньше диаметра патрубка для подачи газа. При этом отношение диаметра труб (S₁ ) для подачи очищаемого газа к диаметру патрубка (S) для подачи газа S₁:S составляет 0,1-0,2, а цилиндрический корпус выполнен из коррозионностойкой стали или из органического материала, стойкого в разбавленных растворах серной кислоты. 2 з.п. ф-лы, 2 таблицы, рисунок.

Известен абсорбер для очистки газа от кислых компонентов, содержащий корпус со штуцерами ввода и вывода газа, штуцерами ввода и вывода абсорбента, разделительную тарелку с глухими вертикальными перегородками, установленными на расстоянии от стенки корпуса, образуя сегментные каналы, между которыми размещена нижняя массообменная секция (Патент РФ 1353484, МПК В01Д 53/18, опубл. 1987.11.23).

В указанном абсорбере осуществляется противоточное последовательное контактирование кислого газа с частично насыщенным тонкогенерированным абсорбентом, а затем с грубогенерированным абсорбентом на массообменных тарелках, что позволяет достичь высокой степени очистки газа.

Недостатками абсорбера являются недостаточно высокая производительность, повышенная металлоемкость и сложность конструкции аппарата.

Известен абсорбер для проведения процесса поглощения газового агента жидкой фазой или суспензией, содержащий цилиндрический корпус с днищем и патрубками ввода и вывода газа, жидкости и тепло- или хладоносителя, внутри корпуса размещены верхняя и нижняя трубные решетки, с закрепленными в них вертикальными барботажными и циркуляционной трубами, при этом барботажные трубы состоят из секций и выполнены с перфорацией для подачи газа внутрь их, уменьшающейся снизу вверх по высоте аппарата (А.с. СССР 1386257, МПК МПК В01Д 53/18, опубл. 1985.10.28). Газ подается через поры барботажных труб в секцию с наибольшей крупностью пор и, поднимаясь вверх по трубам, поглощается жидкой фазой, а поглощаемое количество газа восполняется последовательно поступающим из нижних секций. Циркуляция жидкости происходит в результате разности плотностей чистой жидкости в циркуляционной трубе и газожидкостной смеси в барботажных трубах. Абсорбер обеспечивает повышение производительности за счет увеличения поверхности контакта фаз.

Недостатком абсорбера является сложность конструкции и недостаточно высокая степень очистки газа от примесей.

Известен абсорбер (аппарат APT-прототип), включающий вертикальный цилиндрический корпус с резервуаром для накапливания поглощающей жидкости, снабженный патрубком для отвода очищенного газа, расположенным в боковой части корпуса и разгрузочным патрубком для жидкости, расположенным в нижней части корпуса; помещенную в корпус вертикальную абсорбционную камеру, в верхней части которой расположены патрубки для подачи газа и загрузки жидкости, а также батарея труб Вентури для разбрызгивания поглощающей жидкости (Г.М.Гордон, И.Л.Пейсахов. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии, Москва, М, 1977, с.203-204).

Газ подается в верхнюю часть абсорбционной камеры, где приводится в контакт с разбрызгиваемой из труб Вентури поглощающей жидкостью, в результате чего происходит очистка газа, очищенный газ выводится из корпуса через выпускной патрубок, жидкость с поглощенными примесями накапливается в резервуаре и затем выгружается из него.

Недостатком абсорбера является невысокая степень очистки газов от примесей, обусловленная недостаточными поверхностью и продолжительностью контакта разбрызгиваемой жидкости с газом, протекающим в вертикальном направлении. Для увеличения поверхности и продолжительности контакта газа с реагентом необходимо увеличивать высоту абсорбционной камеры или усложнять конструкцию аппарата. При применении в качестве поглотителя суспензий, например гашеной извести, возникают сложности в эксплуатации вследствие забивания разбрызгивателей твердыми частицами, находящимися в суспензии.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является осуществление эффективного контакта очищаемого газа с реагентом поглотителя (жидкости или суспензии), что позволяет повысить степень очистки газа от механических, газообразных компонентов при одновременном обеспечении надежности работы абсорбера.

Указанный технический результат достигается тем, что в абсорбере барботажном для очистки газов от механических и химических компонентов, включающем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода газа, загрузочным и разгрузочным патрубками для поглощающего реагента, резервуаром для накапливания продуктов абсорбции, абсорбционную камеру с трубами для подачи очищаемого газа, размещенными в ее верхней части, согласно полезной модели, корпус выполнен заодно с абсорбционной камерой, трубы для подачи очищаемого газа установлены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости для погружения в поглощающий реагент и имеют диаметр меньше диаметра патрубка для подачи газа.

При этом отношение диаметра труб (S₁) для подачи очищаемого газа к диаметру патрубка (S) для подачи газа S₁:S составляет 0,1-0,2, а цилиндрический корпус выполнен из коррозионностойкой стали или из органического материала, стойкого в разбавленных растворах серной кислоты.

Выполнение корпуса заодно с абсорбционной камерой обеспечивает герметичность аппарата и исключает утечку очищаемого газа, а установка труб для подачи очищаемого газа с возможностью перемещения в вертикальной плоскости позволяет регулировать глубину погружения труб в поглощающий реагент, что обеспечивает необходимую поверхность и продолжительность контакта газа с реагентом поглотителя (например, раствором аммиака или суспензией гашеной извести, известняка), и регулировать высоту небарботируемого слоя суспензии в абсорбере (h₁-h₂), что позволяет исключить расслаивание как исходной, так и образующейся в ходе очистки газов суспензии и приводит повышению степени очистки газа от механических и химических компонентов. Изготовление труб для подачи очищаемого газа диаметром (S₁), равным 0,1-0,2 диаметра (S) патрубка для подачи газа, позволяет поддерживать скорость газа на уровне 0,5-0,8 м/с, что также обеспечивает необходимую продолжительность контакта газов с поглотителем и эффективную очистку газа, при этом исключается забивание труб суспензией, что повышает надежность эксплуатации абсорбера.

На рисунке представлен абсорбер барботажный для очистки газов от механических и химических компонентов. Абсорбер состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с патрубком 3 для подачи очищаемого газа и патрубком 2 для отвода очищенного газа, загрузочным 4 и разгрузочным 7 патрубками для поглощающего реагента, резервуаром 6 для накапливания продуктов абсорбции, в верхней части корпуса размещены барботажные трубы 5 для подачи очищаемого газа, установленные с возможностью вертикального перемещения

Корпус 1 барботажного абсорбера, изготовленного из коррозионнойстойкой стали или органического материала, стойкого в разбавленных растворах серной кислоты, заполняют через загрузочный патрубок 4 поглощающим реагентом, в качестве которого может быть использована вода, водная суспензия гашеной извести или другого поглотителя (например, аммиака) газа. Трубы 5 для подачи очищаемого газа погружают на глубину h₂, в зависимости от необходимой продолжительности контакта газовых пузырей с реагентом-поглотителем. Через патрубок 3 очищаемый газ подают в систему барботажных труб 5, поддерживая скорость газа в трубах на уровне 0,5-0,8 м/с, при отношении диаметра труб для подачи газа (S₁) к диаметру патрубка (S) для подачи очищаемого газа, S₁ :S равном 01,-0,2. При очистке газа, содержащего, например, диоксид серы, и использовании в качестве абсорбента водной известковой суспензии, содержащийся в газе SO₂ вступает в реакцию с суспензией и в виде сульфита или сульфата кальция вместе с известковой суспензией скапливается в резервуаре 6 и выводится через разгрузочный патрубок 7 из абсорбера. Очищенный газ выводится из абсорбера через патрубок 2, степень очистки газа от диоксида серы достигает 97,5-98,6%.

Примеры использования полезной модели.

Пример 1. В качестве поглощающего реагента использовали 10% водную пульпу известняка, либо обожженной извести, предварительно измельченных до крупности 90% - 74 мкм. Серусодержащий газ с содержанием SO₂ 5%(об.) пропускали через абсорбер с линейной скоростью 0,5 м/с. Эксперименты проводили при комнатной температуре, варьировали глубину погружения барботажных труб в суспензию. Полученные результаты приведены таблице 1. Из таблицы 1 видно, что установка барботажных труб с возможностью перемещения в вертикальной плоскости позволяет для принятой плотности суспензии определить оптимальную величину погружения труб в суспензию абсорбента (15-20 мм), обеспечивающей высокую степень абсорбции, большая величина погружения приводит к увеличению гидравлического сопротивления абсорбера и энергетических затрат на процесс очистки.

Таблица 1.Результаты абсорбции диоксида серы в барботажном абсорбере
п/п	Абсорбент	Величина погружения барботажных труб, мм	Степень абсорбции, %
1.	1. Суспензия известняка	10,0	97,5
20,0	98,6
40,0	98,5
2.	Суспензия известковая	10,0	96,8
20,0	98,5
40,0	98,6

Таблица 2.Показатели мокрого пылеулавливания в барботажном абсорбере
п/п	Абсорбент	Величина погружения барботажных труб, мм	Эффективность пылеулавливания, %
1.	Вода	10,0	86,4
2.	Вода	30,0	97,8
3.	Вода	50,0	97,9

1. Абсорбер барботажный для очистки газов от механических и химических компонентов, включающий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода газа, загрузочным и разгрузочным патрубками для поглощающего реагента, резервуаром для накапливания продуктов абсорбции, абсорбционную камеру с трубами для подачи очищаемого газа, размещенными в ее верхней части, отличающийся тем, что корпус выполнен заодно с абсорбционной камерой, трубы для подачи очищаемого газа установлены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости для погружения в поглощающий реагент и имеют диаметр меньше диаметра патрубка для подачи газа.

2. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что отношение диаметра труб (S₁) для подачи очищаемого газа к диаметру патрубка (S) для подачи газа S₁:S составляет 0,1-0,2.

3. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус выполнен из коррозионно-стойкой стали или из органического материала, стойкого в разбавленных растворах серной кислоты.

Системы нейтрализации отработавших газов на дизельных моторах.

Введение : Работая над преамбулой к описанию систем нейтрализации выхлопных газов (Selective Catalytic Reduction ) задумался о освещении, так сказать, предистории возникновения данных систем. Частично о проблеме выброса ОГ (отработавших газов)я уже писал, разбирая систему возврата отработавших газов (EGR) и ее проблемы в конкретных конструктивных решениях, теперь пришло время поговорить о другом . Опору сделаем на конкретные параметры. Для оценки эффективности сгорания топлива в дизельном моторе есть два основополагающих фактора это количество частиц сажи и количество оксидов азота (NOx) которое измеряется в милиграммах на км .

Как видите данные показатели составляют значительную часть всех компонентов OГ влияющих на экологию негативно .При нормах Евро 3 (2000г) в ОГ допускалось содержание 500 мг NOx, в настоящее время, уже при нормах 2018 года (евро 6, 2018) их количество должно быть сокращено практически в 6 раз ! (80) . Надо отчетливо понимать, что приведение этого показателя в норму в принципе становится недостижимым только средствами инженерных решений при компоновке элементов ДВС и разработки их конструкции ( форма камера сгорания, система впуска, модернизации топливной системы и т.д.), а требует и непосредственной работы с самими выхлопными газами .Практически это означает, что любой дизельный ДВС не оснащенный этими двумя системами просто будет запрещен к эксплуатации в данных странах (что бы подчеркнуть важность данного вопроса, хочу напомнить, что согласно статистике, более 65% частного легкового автомобильного парка в таких странах как Бельгия, Франция, Испания и др. составляют автомобили именно с дизельным мотором, и вопрос, учитывая их законодательства, по допуску к эксплуатации стоит весьма остро ). Размышляя по вопросу дальнейших перспектив детища Рудольфа Дизеля и просматривая материалы по этому вопросу мне попалась очень интересная точка зрения, когда ужесточение экологических норм относительно дизельных моторов было связано с процентным соотношением выхода фракций при нефтепереработке (диз. топливо относительно бензина 20 к 45 в среднем ), правда не стоит забывать о коммерческом транспорте, подавляющее количество которого по- прежнему работает на дизельных ДВС (и это не электрический городской автобус, а автопоезда которые приносят весьма солидную прибыль, расскажите дальнобойщикам Австралии например, про преимущество электрической тяги или экономичность бензинового мотора)) .Но нам разумеется ближе то, что происходит у нас, а у нас ситуация совершенно иная, можно сказать, зеркальная. .Для начала, хочется отметить тот факт, что автомобили оборудованые сажевыми фильтрами и системой «Ad blue»(впрыск мочевины) официально не поставлялись ОД для реализации в России, скорее всего из- за больших претензий к качеству диз.топлива (и они по большей части обоснованы ), основополагающей примесью в котором была сера (она и приводила в негодность весьма недешевые компоненты этих систем). Я отлично помню, работая в структуре VW c 1999-2008 с какой гордостью (если не сказать с апломбом )) подавались тезисы «о самом чистом и в то же время экономичном дизельном моторе», о преимуществе этих моторов выраженном в цифрах, по Американскому континенту с его мизерным 1.5 % общей реализации выпуска дизельных автомобилей, все таки больше 56% были моторы VW . Не могу не отметить то, что эти 1.5 % и стали в дальнейшем «костью в горло», и думаю, на долгое время, поскольку нашлись пытливые виргинские товарищи которые смогли сопоставить то, что выделяет двс на дороге и при стандартном контрольном ездовом цикле . «слегка» отличаются)).Это «слегка», напоминаю, заключается в цифре СОРОК ! Жалко, что премий за такие «открытия» не существуют и Оскара не дают)), можете себе представить какой масштаб скандала, действительно натуральный дизельгейт . Обычным людям остается только сожалеть, о том что все это великолепие .

.в конце концов просто сгниет на стоянке в Потомаке )).Ведь все потуги со сменой программного обеспечения или установке(по акции) «специального сепаратора» воздушного потока (обычная сетка как на расходомере) не приведут к выполнению необходимых норм, а вывезти автомобили для реализации в другом месте слишком накладное мероприятие . Почему проблема таких огромных масштабов кардинально не решается мы разберем когда будем рассматривать компоненты системы впрыска мочевины в ОГ (универсальное обозначение системы «Ad Blue») более подробно . Итак, простите за длинное «предисловие «, пожалуй начнем рассматривать системы более подробно и первая по списку у нас будет система наиболее известная большому количеству автовладельцев с дизельными моторами под названием «Сажевый фильтр « .))

Часть 1 .Сажевый фильтр или DPF (Diesel Particulare Filter).

Возникновение частиц сажи (средний диаметр около 5мкм) при работе дизельного мотора неизбежно, поскольку обеспечить полное сгорание дизельного топлива по всему объему камеры сгорания невозможно, всегда найдутся зоны, где топливо полностью не сгорает (зоны переобогащения) . Да, разумеется, общее количество таких зон (и сажи как следствие) вы можете значительно снизить ( тут можно упомянуть в качестве влияющих факторов повышение давление впрыска при котором повышается температура цикла, изменение формы днища поршня для улучшения процесса сгорания, применение вихревых каналов вместе с вихревыми заслонками (которые владельцы, как правило, потом вырезают полностью устав оплачивать их периодическую замену)), однако, убрать эти зоны до величины погрешности все равно не получится, а если не получается повлиять на чистоту сгорания внутри мотора, значит надо придумать способ …улавливать не желательный продукт на выходе(напоминает биологический процесс не находите ?)) . Сама частица сажи тоже продукт комбинированный, адсорбирующая примеси на поверхности .

Почему же состояние сажевого фильтра сейчас вызывает гораздо больше опасений и разговоров чем, скажем обычный катализатор на бензиновых моторах ранее ? Дело в том, что рабочая среда катализаторов –газы (COх, NHx, NOx) требует только максимальную площадь воздействия каталитических элементов для которых вполне подходят идеально прямые по всей длине соты, с сажевым же фильтром нужно улавливать и взвешенные частицы, помимо нейтрализации описанных газов, а для этого прямые соты не подойдут, на первых типах выхлопных систем они конструктивно выполнялись отдельно, где нейтрализаторы каталитическое типа с прямыми сотами стояли до сажевого фильтра, в TDi последних выпусков они стали объединятся в один корпус, где сажевый фильтр работал в «межстеночном» пространстве, а сами прямые каналы были попеременно закрыты со стороны впуска и выпуска .

В итоге пришли вот к такой конструкции .

Так в чем «соль» постоянного обсуждения состояния этого узла среди владельцев автомобилей оборудованных такой системой ? Дело в том, что проходимость данного фильтра довольно жестко завязана на пожарную безопасность автомобиля и любое отклонение по сопротивлению потоку ОГ тут же вызывает принудительно ограничение мощности ДВС инициируемое ЭБУ (с соответствующей индикацией на комбинации приборов).

Если говорить простым языком, массу сажи, которую мы видим в параметрах, физически никто «взвесить» не может, определение величины достигается расчетным способом. Базовым показателем расчета является массовый расход воздуха( расходомер, еще одна его важная функциональная обязанность ) на основании которого и температуры ОГ (датчик температуры ОГ ) определяется объемный расход ОГ, учитывающий температурные показатели цикла, далее имея параметр газодинамического сопротивления (по датчику перепада давлений в сажевом фильтре) уже можно вычислить количество сажи которое находится в сажевом фильтре. Поскольку речь идет о фильтре, который, тем не менее, невозможно просто сменить, то сажу нужно каким то образом из него все-таки удалять )) . Известны два программных способа очистки такого фильтра -штатная(в процессе эксплуатации автомобиля ) и аварийная( посредством диагностического прибора на сервисе ), если же заполнение сажей фильтром превышает 80% то без его фактической замены не обойтись, об этом надо помнить! Разумеется проверять его при ТО и предупреждать владельца о его состоянии сервис просто обязан!(хотя большинство обращений по поводу этих работ к сервисменами обычно заканчивается словами «Резать к чертовой матери !»))) Если говорить о экологичности данных процессов (а зачем собственно сажевый фильтр нужен ?), то наблюдается странный парадокс, когда штатная операция при эксплуатации автомобиля выполняемая не в полном объеме приносит больше вреда, чем аварийная в сервисе .Довольно часто при проведении аварийной (активной) регенерации задают вопрос о вредности самого процесса, поэтому уточняю этот момент отдельно ) ) .судите сами .Вот химические процессы последовательно протекаемые в сажевом фильтре при, пассивной регенерации .

Обратите внимание, много условностей для нормального протекания трехступенчатого процесса и катализатор (платина ) должен быть использован максимально для связывания NOx(чему препятствуют примеси в топливе и сера в особенности), и образуемого NO2 должно хватать для взаимодействия с углеродом на составляющие газы и, наконец, избыточное количество кислорода (вспоминаем EGR, заслонки, сам процесс сгорания диз.топлива с переобогащенными зонами и понимаем, что с этим тоже проблема) для связывания обоих вредных примесей.При активной же регенерации частички сажи сгорают благодаря высокой температуре ОГ. При этом образующий частицы сажи углерод соединяется с кислородом, образуя диоксид углерода.
C + O2 образуют CO2
Просто нагрей и получишь результат )) .
(Конечно при такой процедуре и рабочей температуре под 600 градусов фильтр разогревается до красна, и обязательно нужен обдув и соблюдение пожарной безопасности, но все же.))
Если говорить о режиме сложности проведения штатной регенерации, то дело не только в самом топливе, но и в условиях возникновения оптимальной регенерации (восстановления) сажевого фильтра, ведь при длительной эксплуатации автомобиля в режиме движения на короткие расстояния регенерация сажевого фильтра может оказаться невозможной из-за слишком низкого уровня температур ОГ. В таких случаях фильтр может быть поврежден или заблокирован сажей. Именно в такой момент водитель задается вопросом, что это за новый непонятный значек появляется на комбинации приборов и еще моргать начинает и он, разумеется, делает …не то, что нужно –давит на тормоз)), оказывается, если эта лампа загорелась, то водителю, наоборот, рекомендуется двигаться в течение приблизительно 15 минут с равно- мерной по возможности скоростью, которая должна превышать 60 км/ч.Более того наиболее эффективно фильтр регенерируется при движении автомобиля на 4-ой или 5-ой передачах и работе двигателя с частотой вращения около 2000 об/мин. Ну перед немцем с его автобанами высшего класса до местной деревни такой вопрос не стоит, а вот что делать нам с вездесущими пробками ? Штатные мероприятия, предусмотренные конструкторами(здесь и далее фрагменты SSP 336), когда нет возможности провести регенерацию по впрыску дополнительного количества топлива (что бы топливо догорало прямо в катализаторе, поднимая таким образом его температуру ).

.тоже не помогают ( но автомобиль в это время ведет себя подозрительно вяло)) и в итоге, хорошо если в сервисе при обслуживании следят за количеством сажи и проводят аварийную регенерацию своевременно, а если нет ?
Если «нет» существуют два пути — попытка отмыть фильтр паровой смесью которая впрыскивается перед катализатором и просто связывает сажу вытекая черной субстанцией (В качестве примеров можно привести -DPF Cleaner, Pro-Line Diesel Partikelfilter Reiniger от Liqui Moly, Tunap -широко рекламируемый, можно также вспомнить различные присадки в само топливо от Wynn’s, Valvoline, Verylube использование которых весьма желательно при начале эксплуатации автомобиля с сажевым фильтром, а не с возникновением самих проблем .
p/S/ Кстати, хотелось бы отметить сходную механику по части добавления специальных примесей в ОГ, демонстрируют сажевые фильтры на пежо, Ситроен(общепринятое обозначение FAP (Filtre a Particules) где в выпуск впрыскивается специальная присадка и говоря простым языком «готовим барбекю» только вливаем на «угли» не жидкость, а соединение церия который сгорая поднимает температуру до приемлимых 1000 градусов выжигая таким образом сажу )) .
К сожалению жидкие субстанции нормально очищают, как правило, небольшое количество сажи, а когда наступает момент и штатная регенерация не помогает, то обычно все происходит, как описано вот здесь .Второй путь — просто его удалить в том числе и программно. Первый способ не является ультимативным и фильтр все равно накапливает больше сажи, хотя у него есть и сторонники и противники (вреда то точно не нанесет ), чем ее теряет, может быть просто удалить ?
Для начала какой дизельный мотор имеется ввиду если PD-TDi (насос форсунка ), то имеет смысл учитывать, к примеру, вот такое обстоятельство .

…которое приведет к дополнительному расходу топлива и переобогащению смеси, и вполне можно получить вот такой эффект при перегазовке (запах кстати тоже соответствующий)) .

…через некоторое время и сам оконечник выхлопной трубы начинает выглядеть неприглядно .Впрочем и на CR-TDi к сожалению от такого «приятного «сюрприза полностью обойтись тоже не удастся, подозреваю, что механика привода и там переработана. Лично меня, в такой операции, которую называют «перепрошивка при удалении сажевого фильтра «удивляет ее не адекватная стоимость((. Хочу напомнить речь идет не о переработке параметров трехмерной характеристики, с подгоном отдельным параметров на мощностном стенде . Надо четко понимать, что в случае с сажевым фильтром, заводом изготовителем была предусмотрена возможность установка его в качестве ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО оборудования .

…а это значит, что при такой установке допускается изменение минимального набора «ключей» которые уже в заводской прошивке имеются и такое перепрограммирование не является сложным процессом .Хорошо, допустим, Вы решили раз и навсегда избавиться от данной детали и не хотите больше вспоминать радостные ощущения от внезапного снижения мощности, зажигания лампочки, переживаний о потере времени в сервисе. Что в этом случае Вы получаете ? Среди положительных моментов, кроме вышеописанного это снижение расхода топлива, возможность в дальнейшем повышения мощности ДВС посредством тюнинговой прошивки, довольно часто снижение порога частоты оборотов при «подхвате « вовремя ускорения, использование обычного НЕ малозольного масла (т.е. существенно увеличивается выбор и снижается стоимость такого масла ), а среди отрицательных ? Первым делом можно забыть о посещении европейских стран, самый простой дымомер поставит крест на Вашем желании покатать на своем авто по улицам не только Парижа и Берлина, но и Риги и Таллина, законодательство по этой части очень жесткое . Далее, в свое время я долго пытался решить как найти сервис который удаляя сажевый фильтр и меняя прошивку, подберет ТАКОЙ резонатор/глушитель, который будет хотя бы частично снижать количество сажи при перегазовке для этой цели рассматривались обычные «проходные» катализаторы, смещение банки вдоль выпускного тракта, изменение топливной карты в прошивке поднимая температуру цикла одновременно с отключением системы EGR и т.д, а если нет такого решения, то хотя бы снизить уровень шума на выхлопе(очень четко прослушивается подключение турбокомпрессора под нагрузкой, общий фон шумности, вибрационные нагрузки порой, довольно часто жалуются на явно выраженный «солярочный» запах выхлопа), к сожалению такую задачу полностью так и не удалось решить, не зря расчет выхлопной системы это особо охраняемая тайна, а комплект таких специализированных изделий стоит не малых денег .
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Что же можно сказать напоследок по данному вопросу и какой вывод сделать в общем по системе ? По моему разумению если Вам «повезло» и Ваш автомобиль оборудован такой системой, нужно, все таки по возможности максимально растянуть срок ее работы, в том числе и используя вышеописанные присадки в топливо и проводя своевременно регенерацию фильтра, и только тогда когда провести ее не будет никакой возможности думать о решении вопроса «операционным» методом, здесь полная аналогия с медициной, после удаления Ваш комфортный, немецкий автомобиль не будет уже таким комфортным …и немецким, к сожалению по сравнению с удалением катализатора на бензиновым моторе разница будет существенная, об этом желательно помнить, и не махать скальпелем преждевременно )) На этом повествование завершаю, а в части второй мы погрузимся поговорим )) с Вами о волшебном мире мочевины»Ad Blue» и почему без нее сейчас совсем не обойтись при эксплуатации дизельных моторов . До встречи.
Денис Карпов

Системы нейтрализации выхлопных газов машины

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:

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.

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:

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.

Существенная стоимость систем нейтрализации выхлопных газов при их выходе из строя на импортных автомобилях чаще всего приводит к попытке избавиться от такой «нужной» детали. А выйти из строя он может по ряду причин:

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.

Как решить проблему системы нейтрализации выхлопных газов? Не стоит спешить и демонтировать нейтрализаторы, ведь борьба за экологию только началась. Кроме того, что могут возникнуть непредвиденные поломки, которые не сможет диагностировать «обманутая» электроника, требования к выхлопам при прохождении ТО ужесточаются, а значит, не все владельцы смогут его пройти. Да и токсичные выхлопы и канцерогены смогут в большой концентрации попасть в салон и нанести непоправимый вред здоровью водителя и пассажиров.

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:

Системы нейтрализации отработавших газов: дорогая наша экология

Мир свихнулся на экологии. Парниковый эффект, озоновые дыры, глобальное потепление и затемнение. Ученые приводят цифры и демонстрируют графики, политики подписывают протоколы. И хотя споры о том, насколько различные выбросы в атмосферу изменяют климат планеты, ведутся до сих пор, автопроизводители уже давно на острие борьбы за чистоту воздуха. Все потому что общие климатические трансформации — это одно, а экология в городах, особенно мегаполисах, — несколько иное. В итоге приходится признать: современные компоненты очистки выхлопных газов разрослись до отдельных систем, плотно интегрированных в бортовую электронику. Если топливо качественное, и автомобиль еще новый, проблем с ними обычно нет. Однако с годами они могут появиться. Речь идет не только о «чековании», или электронных ошибках. Выход из строя каталитических нейтрализаторов способен привести к куда большим неприятностям, вплоть до необходимости восстановления поршневой группы двигателя.

Не нужно считать, что скопления углеводородов (CH) и окислов азота (NOx), под воздействием солнечного света и химических реакций превращающихся в смог, — примета лишь современности. Первое упоминание об удушливых облаках, повисающих над городом, относится к 1942 году. Дело было в промышленно развитой Калифорнии. Спустя восемь лет смог для этого штата стал обычным явлением, из-за чего во второй половине 60-х в нем вступили ограничения по концентрации вредных выбросов в выхлопе. Остальная Америка пришла к этому позже. В 1970 году был принят закон, по которому для автомобилей 1975 модельного года строго регламентировалось процентное содержание CH, NOx и окиси углерода (CO). В это же десятилетие к законодательному регулированию вредных выбросов пришли в Европе и Японии.

Каталитические нейтрализаторы, или конвертеры (в народе просто катализаторы), появились как раз в первой половине 70-х и, как вы понимаете, автопроизводители США какое-то время здесь были на передовых ролях. Что любопытно, помимо непосредственного снижения токсичности выхлопа эти устройства потянули за собой модернизацию сразу нескольких направлений развития автомобилестроения. Это обуславливалось самим принципом их действия, который, кстати, не изменился до сих пор.

Экология — двигатель прогресса

Металлический бочонок, расположенный между выпускным коллектором и глушителями-резонаторами, имеет внутри продольные соты, на чью поверхность нанесен слой специального вещества, являющегося катализатором. Не будем погружаться в школьный курс химии. Скажем лишь, что в качестве последнего, превращающего вредные CO и CH в углекислый газ и воду, используется платина с добавлением палладия. Такие катализаторы назывались двухкомпонентными, то есть способными нейтрализовать всего пару токсичных компонентов. В 1977 году добавили родий, благодаря чему окислы азота трансформировались в моноэлемент. Нейтрализаторы стали трехкомпонентными. Так вот, этот сравнительно простой химический процесс без проблем протекает лишь в идеальных лабораторных условиях. При реальной же эксплуатации производители столкнулись с тем, что корректная работа узла и вообще его ресурс — под постоянной угрозой. Как выяснилось, правильно «химичить» конвертер может лишь при соотношении горючей смеси по воздуху и топливу в пропорции 14,5–14,7:1. Отклонения в ту или иную сторону снижают эффективность преобразования CO и CH либо NOx. А единственная заправка этилированным бензином в состоянии попросту приговорить нейтрализатор — октаноповышающий тетраэтилсвинец сводил действие платины и палладия к нулю.

Для того чтобы сделать топливовоздушную смесь стабильной, карбюраторы начали дополнять электронным управлением. В 1975 году в Штатах же появились транзисторные системы зажигания, к минимуму сводившие пропуски в искрообразовании, от которых топливо догорало в нейтрализаторе и спекало его внутренности. Обратились к системе рециркуляции отработавших газов, которая, снижая температуру сгорания топливной смеси, уменьшает количество окислов азота. Наконец, борьба за экологию, как и желание снять побольше мощности, тоже поспособствовала скорейшему внедрению электронного впрыска — системы, способной наиболее полно раскрыть потенциал катализаторов. Тогда же, в 70-х, произошло еще одно событие — под действием законов и общественности нефтепромышленники отказались от присадок на основе тетраэтилсвинца.

А нейтрализаторы продолжили совершенствовать. Четверть века назад бочонок двинулся из-под днища автомобиля в моторный отсек, вплотную к выпускному коллектору. Это понадобилось для быстрейшего его прогрева и уменьшения вредных выбросов сразу после пуска автомобиля — вещества-катализаторы начинают действовать только при 250–300 градусах. Позже предлагались разработки отдельного электроразогрева нейтрализатора мощностью до нескольких кВт. Были системы из двух нейтрализаторов, где первый располагался непосредственно в тракте и работал, пока прогревался основной узел. Устраивались адсорбционные ловушки для углеводородов, придерживавшие их до выхода катализатора на рабочую температуру. Велись и ведутся эксперименты с материалами наполнителя. Жаропрочная керамика сравнительно тяжела и далеко не идеальна для создания сверхтонких сот. Металл для ячеек использовался и ранее, а теперь к нему обращаются вновь — на ином технологическом уровне, используя различные биметаллические сплавы. Легкие, устойчивые к температуре, тонкие, как фольга, благодаря чему можно значительно увеличить площадь напыления платины, палладия и родия.

Не отставали от «химиков» и электронщики. Лямбда-зонд, или кислородный датчик, расположенный в выпускном тракте, определяющий процент кислорода в выхлопе и посылающий сигнал на коррекцию смеси в ЭБУ, появился еще в 1976-м. Потом добавили датчик за нейтрализатором, который следит за качеством очистки газов.

Избавиться от сажи!

В начале 2000-х дошла очередь до дизелей. Их, оборудованных привычными уже каталитическими нейтрализаторами, стали оснащать сажевыми фильтрами (DPF, Diesel Particulate Filter). Дело в том, что температура выхлопных газов в режимах без нагрузки здесь ниже, чем у бензиновых моторов. Ее не хватает для полного сжигания углеродов, так получаются твердые частицы или сажа, которая может пройти через нейтрализатор.

Сажевый фильтр расположили перед катализатором. В нем тоже есть платина и такие же соты-каналы. Только расположены последние в шахматном порядке и делятся на впускные и выпускные. А между ними — фильтры-перегородки, сдерживающие твердые частицы с окислами азота. Первыми его внедрили французы из Peugeot, чуть позже немцы. Toyota в 2003-м пошла дальше — изобрела DPNR (Diesel Particulate NOx Reduction). Вроде бы тот же DPF, однако с принципиальным отличием. Он не накапливает твердые частицы — дожигает их при помощи кислорода, выделяемого из окислов азота, и дополнительной форсунки, подающей солярку в узел. Аналогом тойотовской системы является FAP (Filtre A Particules) от Peugeot. В ней для очищения фильтра от сажи служит присадка на основе редкоземельного элемента церия, которая впрыскивается в дизтопливо по сигналам ЭБУ. Что-то подобное встречается на некоторых моделях Citroen, Ford, Volvo.

Причем японцы всей системе DPNR дают гарантию, равную гарантии автомобиля. Нечто неординарное! Обычно элементы очистки выхлопных газов из договора о ней выводятся. Впрочем, о массовых проблемах с тойотовской NOx Reduction слышать не приходилось. Иное дело обычные DPF и катализаторы — что на дизелях, что на бензиновых моторах.

Очищают выхлоп и с помощью мочевины или AdBlue, как этот продукт называется в Европе — жидкости на основе аммиака, которая реагирует с NOx, после чего образуется просто азот и водяной пар. Впервые появившаяся на Mercedes в 2005 году мочевинная нейтрализация получила большее распространение на тяжелой технике, где она выступает альтернативой системе EGR.

Избавиться от нейтрализатора!

В России своя специфика. В той же Европе какое-то время назад чуть ли не в принудительном порядке нейтрализаторы начали устанавливать даже на олдтаймеры. А у нас. Бережное отношение к окружающей среде, безусловно, необходимо. Да и смог в российских мегаполисах уже не редкость. От этилированного бензина, опять же, мы давно успешно избавились. Официально! Между тем качество топлива без «свинцовой» присадки, скажем так, варьируется, и солярка по-прежнему может преподносить сюрпризы.

Ко всему прочему оставляет желать лучшего понимание того, с каким сложным и нежным узлом мы имеем дело. От этого страдает общая культура его эксплуатации. Так что же нужно знать и чего остерегаться?

Например, жестких контактов корпуса нейтрализатора о поверхность, от которых может разрушиться керамика. Переливов бензина в камеры сгорания — при неудачных пусках, пропусках зажигания и т. д. — когда топливо собирается в катализаторе и, не успев испариться, воспламеняется и спекает его соты. Попадания туда масла. Сажевый фильтр на дизеле вообще очень требователен к состоянию топливной аппаратуры. Наконец, даже парковать машину надо с умом — не над кучами листьев, сухой травой, прочими легкогорючими массами, способными вспыхнуть от раскаленного корпуса катализатора.

Кстати, иной раз начинающие разрушаться керамические соты могут никак о себе не заявлять. Положиться здесь можно только на удачу. Либо на собственную осторожность — вскрыть, посмотреть. Хотя и вскрыть-то в некоторых случаях не удастся — на тех же катколлекторах. Но что делать, если все очевидно? Обратимся к специалистам. Фирм, оказывающих такую услугу, в крупных городах достаточно. И варианты существуют. Впрочем, тут многое зависит от марки, модели, даже рынка сбыта. И как бы это странно ни звучало, от программного обеспечения ЭБУ.

— Услуга популярная. Обращаются владельцы как далеко не новых иномарок, так и совсем свежих. В первом случае, особенно если говорить о немолодых «японцах», все просто. Вынул внутренности нейтрализатора, обычно выполненные из металла, — машина обрела потерянную динамику. Блок управления двигателем не видит этих изменений. У сравнительно новых моделей такой трюк не проходит — из-за четкой привязки системы управления к показаниям двух лямбда-зондов.

Иногда, если это позволяет компоновка и сечение труб, удается установить катализатор от Патриота, стоит всего 4000 руб. Те же «японцы» (в частности, Toyota), но не самых последних поколений, где программное обеспечение загружено без возможности перепрошивки, обманываются механически. В выпускной тракт после удаления ячеек вкручиваются проставки с отверстием по центру, а уже в них — кислородные датчики. Будучи несколько отодвинутыми от потока выхлопных газов, они дают блоку управления ту же информацию, что и при наличии работоспособного нейтрализатора. Здесь приходится играть сечением отверстия в проставке. Получается всегда, однако была на моей памяти 3,5-литровая Camry 2006 года. Долго с ней работали — исчезала ошибка, но через какое-то время опять появлялась. В итоге так и ушла к другому владельцу. Стоит подобная процедура от 3000 руб. Это только удаление, и по 500 руб. за каждую проставку.

Системы управления свежих «европейцев» и «американцев» механическими «обманками» не корректируются. Нужно лезть в софт и убирать информацию о катализаторе. Lexus для заокеанского рынка требуют того же. В отличие от внутренних моделей этой марки. В любом случае — пренебрегать проблемами с нейтрализаторами нельзя. И пробитие керамики ломом здесь не панацея. Удалять нужно все начисто. Машины из-за попадания керамической пыли в цилиндры на капитальный ремонт к нам приходят периодически. Toyota, Nissan, Infiniti — с моторами серий GR, VQ, VK. Но это те двигатели, с которыми сталкивалась наша СТО. Риск, если в вашей машине катализатор расположен близко от выпускного тракта, существует вне зависимости от модели агрегата.

— Toyota даже из новых можно «обмануть» так называемым эмулятором, который устанавливается в цепь кислородного датчика. Так происходит простое удаление ошибки. То же самое можно проделать и со многими «японцами», в чьи ЭБУ информация «залита» жестко, без возможности коррекции. Цена вопроса — 18 000–21 000 руб. за эмулятор плюс 3000 руб. за освобождение полости нейтрализатора от наполнителя. Оставляем штатный корпус — звук выхлопа если и становится другим, то это едва заметно.

Сейчас ситуация активно меняется — японские производители приходят к блокам управления, в которых можно перепрошивать программное обеспечение. Для компаний из Европы и США это едва ли не традиция. В общем-то также ничего сложного — прошивка замещается той, что отвечает экологическим требованиям Евро-2, для соответствия которым нет необходимости в каталитическом нейтрализаторе. Тут не важно, бензиновый двигатель или дизельный. С последними, кстати, владельцы обращаются тогда, когда уже не помогает прожиг сажевого фильтра. Стоимость удаления аналогична — 3000 руб. Однако работы по электронике сильно зависят от марки и модели. Можно обойтись 14 000–16 000 руб. А в иных случаях цена поднимается до 40 000–50 000 руб. Все равно минимум вдвое дешевле, чем покупка оригинального каталитического нейтрализатора.

Еще добавим, что в качества альтернативы уазовскому катализатору существуют условно универсальные узлы, которые нужно подбирать по длине и диаметру. Предлагаются даже блоки без внешней оболочки. Цена того и другого — от 4000 до 11 000 руб. Для «американцев» доступен другой вариант — трубы, устанавливаемые вместо бочонка нейтрализатора, удаление бака с мочевиной, глушение системы рециркуляции и установка программатора, с которого можно менять прошивку ЭБУ и увеличивать мощность. Но этот обход экологии граничит с тюнингом и тянет минимум на $2500–3600. Между тем на многих дизелях, в отличие от бензиновых моторов, «ампутация» элементов EGR необходима в отрыве от всякой форсировки — прогорают промежуточные охладители выхлопных газов.

Словом, современные экотехнологии — тоже в духе нынешних тенденций автомобилестроения. Ладно, требуют вложений средств. Но могут и приговорить святая святых. Тот, кто один раз столкнулся с вынужденным ремонтом ЦПГ, вряд ли будет в будущем покупать новый катализатор — хоть универсальный, хоть от Патриота. Решит проблему кардинально.

Читайте также: