基于发射光谱诊断技术的低温等离子体转化柴油机NOx的研究

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柴油机排气污染物中的NOx是形成光化学烟雾和酸雨的主要物质,因此如何有效降低柴油机NOx的排放是国内外研究的热点。由于低温等离子体(NTP)具有能同时处理多种污染物、处理效果好等优点,在柴油机排气污染物处理领域具有较好的应用前景。本文设计了介质阻挡放电型低温等离子体反应器,搭建了低温等离子体技术处理柴油机模拟排气中NO的试验系统,研究NTP转化NOx的作用规律,利用发射光谱对放电区间的活性粒子进行了诊断,探讨了NTP转化NOx的反应机理。主要研究内容如下:   (1)在NO/N2、NO/O2/N2气氛中,分别考察了N2体积流量、O2初始浓度对NO转化及低温等离子体发射光谱的影响。研究结果表明:NO转化率随N2体积流量增加而降低;O2对NO-γ带的发射光谱有强烈的淬灭作用,O2浓度越高,NO氧化为NO2的趋势越明显,NO转化率越低。   (2)对NO/O2/Ar/N2混合气进行了介质阻挡放电试验研究,分析了Ar浓度对放电区间电子浓度和NO转化的影响。研究结果表明:当Vp-p较低时,随着Ar浓度升高,N2第二正带系337 nm谱线的半高全宽逐渐增大,放电区间电子浓度增大,NO转化率随之升高,当Vp-p较高时,添加Ar会抑制O3和NO2的生成。   (3)研究了NO/C3H6/N2和NO/C3H6/O2/N2气氛中C3H6添加剂对NO转化过程的影响。研究结果表明:在混合气中添加C3H6会影响反应气体中活性物质的数量与分布,从而影响NO的转化机制。添加适量的C3H6可提高NOx转化效率,降低能耗。   (4)开展了NTP预氧化NO的试验研究。研究结果表明:增大C3H6或O2的初始浓度可提高NO在低温等离子体中的氧化效率;控制气氛中C3H6和O2初始浓度可使NO2/NOx比例达到50%,从而提高SCR系统还原NOx的能力。  
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