论文部分内容阅读
摘要：矿用防爆柴油机是一种在地面柴油机基础上增加或者改造原机进排气系统从而能够在爆炸性气体环境中安全使用的柴油机，具有功率大、安全系数高、可连续作业等特点，但是带来的尾气污染问题也尤为严重。本文简述了EGR、DOC和DPF对NOx、CO、HC、PM等有害物质进行处理的原理，同时阐述了如何根据煤矿安全规程进行设计安装，使得其具有安装便捷，性能稳定，寿命长，成本低等特点。
关键词：防爆柴油机；EGR；DOC；DPF
绪论
矿用防爆柴油机虽然解决了井下辅助运输的防爆动力问题但也有许多弊端，柴油机排放的废气中含有大量的有害物质（如NOx、CO、HC、PM等），由于防爆柴油动力机械应用越来越广泛，对井下环境的负面效应也越来越大。受井下通风条件约束，井下空气中的有害物质越来越多，已由局部性转变成连续性和累积性，井下作业人员则成为柴油机废气污染的直接受害者。因此必须加强和提高对保护井下环境和人生安全的意识。根据尾气污染物的形成原理，提出尾气排放中主要有害成分：氮氧化合物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM）的解决方法。比较全面和科学的解决办法是运用EGR技术、DOC技术、DPF技术，其中EGR解决NOx、DOC解决CO，HC、DPF解决PM，三者互不干涉，本文就矿用防爆柴油机上开展EGR、DOC、DPF的运用进行阐述。
一、研究背景
1、矿用防爆柴油机的利弊
矿用防爆柴油机是一种在地面柴油机基础上增加或者改造原机进排气系统从而能够在爆炸性气体环境中安全使用的柴油机，具有功率大、安全系数高、可连续作业等特点。但是目前国内各大主机厂提供的防爆柴油机排放标准仍然是国二标准，部分老旧车型还维持在国一标准，有害气体的排放量比较高，受井下通风条件约束，井下空气中的有害物质越来越多，已由局部性转变成连续性和累积性，井下作业人员则成为柴油机废气污染的直接受害者。
2、相关政策法规
（国办发（2013）99号）《禁止井工煤矿使用的设备有工艺目录（第四批）》，其中第8类禁用排气标准在国三以下的防爆柴油机。
GB20891-2014非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值级测量方法（中国第三、四阶段）中提出：自从2015年10月1日起，所有制造和销售的非道路移动机械用柴油机，其排气污染物排放必须符合国家排放第三阶段要求，自2016年4月1日起所有制造进口和销售非道路移动机械不得装用不符合本标准第三阶段要求的柴油机，鼓励有条件的地区提前实施本标准。
目前国内各大煤企都在逐步改造或替换防爆柴油动力设备，对于新招的设备必须满足排放，对于尚在服役期内的设备通过增加后处理设备实现排放达标。
二、有害气体含量研究
1、NOx的生成机理
NOx是指燃烧过程中氮的各种氧化物，主要包括NO和NO2，其中NO的量相对较多。根据泽尔多维奇理论，在高温、高压和富氧的环境下，NO的化学反应链为：
O2→2O（1）
O+N2→NO+N（2）
N+OH→NO+H（3）
由于O2的化学反应活性大于N2的化学反应活性，O2的分解相对更加的容易，所以上述链式反应的开始是O2首先在高温下分解为O原子，随后由O原子激发其他链式反应。
由反应2可以看出，NO是O原子切断N2分子的化合键生成的。温度对于化学反应O+N2→NO+N的反应速率影响较大，因此降低柴油机的最高燃烧温度有助于抑制O+N2→NO+N的反应速率，降低NOX的排放。同时，氧浓度对于化学反应O+N2→NO+N的反应速率也由一定影响。此外，由于化学反应需要时间，所以氮和氧在高温中滞留的时间也是影响NOX生成的一个因素。
2、CO的生成机理
CO的生成主要有四个方面，第一：在缺氧状态下C不完全燃烧生成CO；第二：在氧气富足时，由于实际混合不均匀造成局部缺氧而生成CO；第三：燃烧生成的CO2和H2O在高温条件下产生热解反应进而生成CO；第四：排气过程中未燃HC不完全氧化也会生成少量CO。
3、HC的生成机理
HC产生主要有两个方面，第一个是因为燃烧室内混合气的浓度分布不均匀，局部过浓区域或过稀区域，会对应产生不完全燃烧或者完全不燃烧的情况，产生大量的HC；第二个是在燃烧后期，燃烧不完全的燃油在低速离开燃烧室的时候伴随着大量的HC产生，这部分HC排放是主要的HC排放。
4、PM的生成机理
柴油机尾气颗粒物由气相碳氢、吸附在颗粒上的碳氢、水合硫盐酸、可溶性有机组份、固态碳构成，其中碳氢和可溶性有机组份可以通过成熟的氧化催化技术进行催化和二次燃烧，当发动机在中低负荷下运行时可溶性有机组份大量产生，而中低负荷往往是正常工况。
三、对应解决方案
1、EGR技术解决NOx
EGR即废气再循环（Exhaust Gas Recirculation），是將一部分排气引入进气管与新鲜空气混合后进入气缸燃烧。EGR系统一般可通过内部EGR和外部EGR两种方式来实现循环。
内部EGR：通过扩大气门重叠角来实现的，即增大进气门提前开启和推迟排气门延迟关闭或提高排气背压等方法来增加缸内的残余废气，残余下个循环的燃烧，从而实现EGR。由于它降低了新鲜进气充量，且妨碍了进气惯性效应的利用，因而要牺牲功率和燃油消耗。另外，其控制和调节没有外部EGR灵活，所以应用不广。
外部EGR：将排气管中部分废气经外部管路引入进气管参与再燃烧，从而实现EGR。就形式而言一般分为真空驱动和电控式，其中电控式EGR最具典型性。
内部EGR工作过程：当爆发行程时，混合器燃烧而膨胀成原来体积的很多倍，在接下来的排气行程时，排气阀一打开，高压废气就会冲向排气管，而活塞也会上升把所有废气推出气缸，这是排气管中的气流流速很快，当活塞快要到达上止点时，由于惯性的关系，排气管中的废气仍会告诉往外冲，而这些气流就会把燃烧室中的废气“抽”出来，如果在这个时候打开进气阀，新鲜空气刚好被“抽”进燃烧室，就在混合器刚好填满燃烧室时，排气门刚好也关闭了。如果此时提前关闭排气阀，则缸内的废气排不出去，且阻碍了进气，如此一来，缸内空气中氧含量就降低了许多，实现内部EGR。 2、DOC技术解决CO、HC
DOC即柴油氧化催化剂（Diesel Oxidation Catalyst），催化氧化器的催化剂一般由Pt、Pd等贵重金属组成，并浸入载体表面上。影响转化效率的因素主要有：催化剂种类、载体、发动机工况、燃油的含硫量、排气流速等。催化氧化器在降低微粒及HC、CO同时，由于其很强的催化氧化性能也有可能会造成SO2转化成硫酸盐的排放量增加。因此，必须对催化剂进行优化筛选，选择对SOF、HC、CO转化效率高对SO2氧化率低的方案。研究表明，影响DOC工作性能的主要因素是排气温度和燃油中的含硫量。较高的尾气温度将有助于SOF的氧化，提高转换效率；但是尾气温度过高（400～500℃以上），SO2和燃油中的硫转化成硫酸盐的量将大大增加，这样有可能使总的颗粒量增加而不是减少。此外，硫酸盐覆盖在催化氧化器内表面将使得催化氧化器市区活性，大大降低其转化效率。因此，应用DOC时对燃油的硫含量有要求，一般要求燃油含硫低于0.05%（质量分数），最好是低于0.01%（质量分数。）所以，柴油机氧化催化器一般适于含硫量较低的柴油燃料；并要保证催化剂及载体、发动机运行工况、发动机特性、废气的流速和催化转换器的大小以及废气流入转换器的进口温度等正常，使净化效果达到最佳。
3、DPF技术解决PM
控制 PM 最有效的技术就是采用 DPF 装置。DPF即颗粒微粒捕集器（Diesel Particulate Filter），从20 世纪 70 年代的中期欧美一些国家就开始采用 DPF 技术来降低柴油发动机的 PM 的排放，美国排放法规要求从2007 年的 1 月开始，所有的大功率柴油机必须安装DPF 装置。该装置是在排气管中装设一个颗粒物过滤器，过滤的材料和方法有多种，其中壁流式效果最佳，应用最为广泛。
DPF是一种蜂窝结构，这种结构极大的增加了作用接触面积，当含有PM的尾气由入口通道进入，入口通道末端堵住，尾气只能通过虑壁渗透进入相邻的出口通道内，再由出口通道排出，虑壁是微孔陶瓷，具有很强的透气性，超过2.5um（可设定）的颗粒将被阻隔在入口通道内，从而对尾气中的PM进行吸附过滤。
四、新旧系统对比
1、原机排放系统
新鲜空气通过进气栅栏进入发动机进气总管，发动机燃烧做功后形成高温废气，高温废气由排气岐管合流后由排气波纹管引入水洗箱，水洗箱对废气进行水洗、灭烟、降低烟度后再通过排气栅栏排入大气。
优点：水洗式废气净化方式结构简单，最终的目的是保证废气在温度不超过安标许可值70℃、无火花的状态下排入大气，在这个过程中水洗箱亦可通过水洗的方式进行颗粒物清除，降低废气的烟度。
缺点：技术陈旧，仅净化可见的黑色颗粒物，对不可见物质未做净化，防爆栅栏或阻火器极容易堵塞，日常维护繁琐。
2、加装EGR、DOC、DPF排放系统
优点：极大的降低柴油机NOx、CO、CH、PM排放；防爆栅栏或阻火器免维护，使用本装置后，防爆栅栏或阻火器几乎不会产生积碳；与原机防爆系统串联，不改变原机的防爆结构，即使本装置出现故障也不会影响原机的正常使用；兼容性强，适合于多种功率、多种排放的柴油机；
缺点：较原有系统成本有所增加；DPF需要定期清理再生。
五、技术运用
1.EGR选用及制造
EGR选用关键是确定再循环废气量
在EGR系统中，根据不同的发动机工况选用不同的Map图（逻辑控制图），再循环的废气量因发动机不同的工况而改变，这些废气量在进入进气总管前都将得到精准的控制和计量，这种控制方式能很好的平衡发动机排放和性能之间的矛盾：如果太多的废气量进入发动机，发动机的性能会恶化，烟度将大幅上升，并且发动机可能会出现敲缸现象；如果太少的废气量回到发动机，发动机的排放将得不到较好的改善使其满足排放标准。对于每一个不同的发动机工况（油门、转速、温度）存有一个最优化的EGR率（EGR率=V废气/V进气）。
EGR系统由离合传感器（选择）、水温传感器、油门传感器、转速传感器、ECU、电磁阀组成，发动机运行时ECU读取离合传感器（选择）、水温传感器、油门传感器、转速传感器参数确定发动机运行工况后对照Map图给予电磁阀指令，实现电磁阀开度变化。
EGR系统各大元件参照GB 3836-2010《爆炸性环境》、MT/T 715-1997《矿用防爆电磁阀通用技术条件》、MT 209-1990《煤矿通信、监测、控制用电工电子产品通用技术条件》、MT 393-1995《矿用压差传感器通用技术条件》。
2、DOC总成选用及制造
DOC体积对应发动机排量，一般说来选用发动机排量的±120%即可，发动机排量7.42L，那么DOC体积在5.94L至8.9L即可，对照威孚环保的产品目录最终选择直径240mm、长度176.2mm、体积为7.97L的陶瓷基体作为DOC载体，对发动机排放污染物进行分析后，最终确定涂层配方、涂层质量、孔眼密度等保密参数。
由于煤矿井下特殊作业环境，所以对DOC的封装需要考虑保温和防震，发动机工作时DOC内芯温度不得低于250℃，壳体外温度不得高于150℃，DOC靠近发动机安装时发动机高频震动，不得将陶瓷基体震碎，因此需要安装质石隔温棉、防震护套。
3、DPF总成选用及制造
DPF体积亦对应发动机排量，一般说来选用发动机排量的一倍到两倍之间，发动机排量7.3L，那么DPF体积在7.3L至14.6L即可，对照威孚环保的产品目录最终选择直径240mm、长度305mm、体积为13.8L的DPF载体，对发动机排放污染物进行分析后，最终确定虑壁微孔大小、孔眼密度等保密参数。
由于煤矿井下特殊作业环境，所以对DPF的封装依然需要考虑保温和防震，发动机工作时DPF壳体外温度不得高于150℃，DPF安装在DOC之后，刚性链接，依旧受发动机高频震动影响，因此同样需要安装质石隔温棉、防震护套。
六、结论
對矿用防爆柴油机开展EGR、DOC、DPF技术后，综合排放完全能达到预期效果，而且技术运用很容易实现，对原机改动较小。
由于矿用防爆柴油机运行环境特殊，运用新型电喷技术解决尾气排放投入成本比较大，后期维护繁琐，而且必须淘汰很大一批尚在服役期限内的机械，这对能源物资等都是极大的浪费，因此运用EGR、DOC、DPF技术做为设备升级换代的缓冲是确实可行的。
开展EGR、DOC、DPF技术是一种一次性投资，后期长效的环保技术，给用户节约成本的同时提高了生产作业环境，具有良好的社会效应。目前由我公司研发的矿用EGR、DOC、DPF技术产品已经在多种矿用防爆柴油机机械上运用，获得了防爆认证及安标证。
参考文献
[1]洪天星.我国煤炭技术装备的现状研究[J].煤炭技术.2013.
[2]田柳青，叶代启.柴油车排气颗粒物的后处理技术.环境污染治理技术与设备.2003.
[3]郭猛超，姜大海，王琛等.柴油机排放控制技术发展综述[J].内燃机.2008（02）.
[4]刘朋，张秋霞，汪东明，黄银花.柴油机中氮氧化合物（NOX）的生成机理及影响因素.山东工业技术.2016.
[5]姚春德，等.冷却废气再循环对发动机性能的试验研究[J].汽车工程.2003（6）.
[6][德]Tomazic D Pfeifer A.冷却的废气再循环-针对2002/04排放标准的低排放技术.国外内燃机.2004
（作者单位：1.国家能源集团神东煤炭分公司；2.无锡双翼汽车环保科技有限公司。）
关键词：防爆柴油机；EGR；DOC；DPF
绪论
矿用防爆柴油机虽然解决了井下辅助运输的防爆动力问题但也有许多弊端，柴油机排放的废气中含有大量的有害物质（如NOx、CO、HC、PM等），由于防爆柴油动力机械应用越来越广泛，对井下环境的负面效应也越来越大。受井下通风条件约束，井下空气中的有害物质越来越多，已由局部性转变成连续性和累积性，井下作业人员则成为柴油机废气污染的直接受害者。因此必须加强和提高对保护井下环境和人生安全的意识。根据尾气污染物的形成原理，提出尾气排放中主要有害成分：氮氧化合物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM）的解决方法。比较全面和科学的解决办法是运用EGR技术、DOC技术、DPF技术，其中EGR解决NOx、DOC解决CO，HC、DPF解决PM，三者互不干涉，本文就矿用防爆柴油机上开展EGR、DOC、DPF的运用进行阐述。
一、研究背景
1、矿用防爆柴油机的利弊
矿用防爆柴油机是一种在地面柴油机基础上增加或者改造原机进排气系统从而能够在爆炸性气体环境中安全使用的柴油机，具有功率大、安全系数高、可连续作业等特点。但是目前国内各大主机厂提供的防爆柴油机排放标准仍然是国二标准，部分老旧车型还维持在国一标准，有害气体的排放量比较高，受井下通风条件约束，井下空气中的有害物质越来越多，已由局部性转变成连续性和累积性，井下作业人员则成为柴油机废气污染的直接受害者。
2、相关政策法规
（国办发（2013）99号）《禁止井工煤矿使用的设备有工艺目录（第四批）》，其中第8类禁用排气标准在国三以下的防爆柴油机。
GB20891-2014非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值级测量方法（中国第三、四阶段）中提出：自从2015年10月1日起，所有制造和销售的非道路移动机械用柴油机，其排气污染物排放必须符合国家排放第三阶段要求，自2016年4月1日起所有制造进口和销售非道路移动机械不得装用不符合本标准第三阶段要求的柴油机，鼓励有条件的地区提前实施本标准。
目前国内各大煤企都在逐步改造或替换防爆柴油动力设备，对于新招的设备必须满足排放，对于尚在服役期内的设备通过增加后处理设备实现排放达标。
二、有害气体含量研究
1、NOx的生成机理
NOx是指燃烧过程中氮的各种氧化物，主要包括NO和NO2，其中NO的量相对较多。根据泽尔多维奇理论，在高温、高压和富氧的环境下，NO的化学反应链为：
O2→2O（1）
O+N2→NO+N（2）
N+OH→NO+H（3）
由于O2的化学反应活性大于N2的化学反应活性，O2的分解相对更加的容易，所以上述链式反应的开始是O2首先在高温下分解为O原子，随后由O原子激发其他链式反应。
由反应2可以看出，NO是O原子切断N2分子的化合键生成的。温度对于化学反应O+N2→NO+N的反应速率影响较大，因此降低柴油机的最高燃烧温度有助于抑制O+N2→NO+N的反应速率，降低NOX的排放。同时，氧浓度对于化学反应O+N2→NO+N的反应速率也由一定影响。此外，由于化学反应需要时间，所以氮和氧在高温中滞留的时间也是影响NOX生成的一个因素。
2、CO的生成机理
CO的生成主要有四个方面，第一：在缺氧状态下C不完全燃烧生成CO；第二：在氧气富足时，由于实际混合不均匀造成局部缺氧而生成CO；第三：燃烧生成的CO2和H2O在高温条件下产生热解反应进而生成CO；第四：排气过程中未燃HC不完全氧化也会生成少量CO。
3、HC的生成机理
HC产生主要有两个方面，第一个是因为燃烧室内混合气的浓度分布不均匀，局部过浓区域或过稀区域，会对应产生不完全燃烧或者完全不燃烧的情况，产生大量的HC；第二个是在燃烧后期，燃烧不完全的燃油在低速离开燃烧室的时候伴随着大量的HC产生，这部分HC排放是主要的HC排放。
4、PM的生成机理
柴油机尾气颗粒物由气相碳氢、吸附在颗粒上的碳氢、水合硫盐酸、可溶性有机组份、固态碳构成，其中碳氢和可溶性有机组份可以通过成熟的氧化催化技术进行催化和二次燃烧，当发动机在中低负荷下运行时可溶性有机组份大量产生，而中低负荷往往是正常工况。
三、对应解决方案
1、EGR技术解决NOx
EGR即废气再循环（Exhaust Gas Recirculation），是將一部分排气引入进气管与新鲜空气混合后进入气缸燃烧。EGR系统一般可通过内部EGR和外部EGR两种方式来实现循环。
内部EGR：通过扩大气门重叠角来实现的，即增大进气门提前开启和推迟排气门延迟关闭或提高排气背压等方法来增加缸内的残余废气，残余下个循环的燃烧，从而实现EGR。由于它降低了新鲜进气充量，且妨碍了进气惯性效应的利用，因而要牺牲功率和燃油消耗。另外，其控制和调节没有外部EGR灵活，所以应用不广。
外部EGR：将排气管中部分废气经外部管路引入进气管参与再燃烧，从而实现EGR。就形式而言一般分为真空驱动和电控式，其中电控式EGR最具典型性。
内部EGR工作过程：当爆发行程时，混合器燃烧而膨胀成原来体积的很多倍，在接下来的排气行程时，排气阀一打开，高压废气就会冲向排气管，而活塞也会上升把所有废气推出气缸，这是排气管中的气流流速很快，当活塞快要到达上止点时，由于惯性的关系，排气管中的废气仍会告诉往外冲，而这些气流就会把燃烧室中的废气“抽”出来，如果在这个时候打开进气阀，新鲜空气刚好被“抽”进燃烧室，就在混合器刚好填满燃烧室时，排气门刚好也关闭了。如果此时提前关闭排气阀，则缸内的废气排不出去，且阻碍了进气，如此一来，缸内空气中氧含量就降低了许多，实现内部EGR。 2、DOC技术解决CO、HC
DOC即柴油氧化催化剂（Diesel Oxidation Catalyst），催化氧化器的催化剂一般由Pt、Pd等贵重金属组成，并浸入载体表面上。影响转化效率的因素主要有：催化剂种类、载体、发动机工况、燃油的含硫量、排气流速等。催化氧化器在降低微粒及HC、CO同时，由于其很强的催化氧化性能也有可能会造成SO2转化成硫酸盐的排放量增加。因此，必须对催化剂进行优化筛选，选择对SOF、HC、CO转化效率高对SO2氧化率低的方案。研究表明，影响DOC工作性能的主要因素是排气温度和燃油中的含硫量。较高的尾气温度将有助于SOF的氧化，提高转换效率；但是尾气温度过高（400～500℃以上），SO2和燃油中的硫转化成硫酸盐的量将大大增加，这样有可能使总的颗粒量增加而不是减少。此外，硫酸盐覆盖在催化氧化器内表面将使得催化氧化器市区活性，大大降低其转化效率。因此，应用DOC时对燃油的硫含量有要求，一般要求燃油含硫低于0.05%（质量分数），最好是低于0.01%（质量分数。）所以，柴油机氧化催化器一般适于含硫量较低的柴油燃料；并要保证催化剂及载体、发动机运行工况、发动机特性、废气的流速和催化转换器的大小以及废气流入转换器的进口温度等正常，使净化效果达到最佳。
3、DPF技术解决PM
控制 PM 最有效的技术就是采用 DPF 装置。DPF即颗粒微粒捕集器（Diesel Particulate Filter），从20 世纪 70 年代的中期欧美一些国家就开始采用 DPF 技术来降低柴油发动机的 PM 的排放，美国排放法规要求从2007 年的 1 月开始，所有的大功率柴油机必须安装DPF 装置。该装置是在排气管中装设一个颗粒物过滤器，过滤的材料和方法有多种，其中壁流式效果最佳，应用最为广泛。
DPF是一种蜂窝结构，这种结构极大的增加了作用接触面积，当含有PM的尾气由入口通道进入，入口通道末端堵住，尾气只能通过虑壁渗透进入相邻的出口通道内，再由出口通道排出，虑壁是微孔陶瓷，具有很强的透气性，超过2.5um（可设定）的颗粒将被阻隔在入口通道内，从而对尾气中的PM进行吸附过滤。
四、新旧系统对比
1、原机排放系统
新鲜空气通过进气栅栏进入发动机进气总管，发动机燃烧做功后形成高温废气，高温废气由排气岐管合流后由排气波纹管引入水洗箱，水洗箱对废气进行水洗、灭烟、降低烟度后再通过排气栅栏排入大气。
优点：水洗式废气净化方式结构简单，最终的目的是保证废气在温度不超过安标许可值70℃、无火花的状态下排入大气，在这个过程中水洗箱亦可通过水洗的方式进行颗粒物清除，降低废气的烟度。
缺点：技术陈旧，仅净化可见的黑色颗粒物，对不可见物质未做净化，防爆栅栏或阻火器极容易堵塞，日常维护繁琐。
2、加装EGR、DOC、DPF排放系统
优点：极大的降低柴油机NOx、CO、CH、PM排放；防爆栅栏或阻火器免维护，使用本装置后，防爆栅栏或阻火器几乎不会产生积碳；与原机防爆系统串联，不改变原机的防爆结构，即使本装置出现故障也不会影响原机的正常使用；兼容性强，适合于多种功率、多种排放的柴油机；
缺点：较原有系统成本有所增加；DPF需要定期清理再生。
五、技术运用
1.EGR选用及制造
EGR选用关键是确定再循环废气量
在EGR系统中，根据不同的发动机工况选用不同的Map图（逻辑控制图），再循环的废气量因发动机不同的工况而改变，这些废气量在进入进气总管前都将得到精准的控制和计量，这种控制方式能很好的平衡发动机排放和性能之间的矛盾：如果太多的废气量进入发动机，发动机的性能会恶化，烟度将大幅上升，并且发动机可能会出现敲缸现象；如果太少的废气量回到发动机，发动机的排放将得不到较好的改善使其满足排放标准。对于每一个不同的发动机工况（油门、转速、温度）存有一个最优化的EGR率（EGR率=V废气/V进气）。
EGR系统由离合传感器（选择）、水温传感器、油门传感器、转速传感器、ECU、电磁阀组成，发动机运行时ECU读取离合传感器（选择）、水温传感器、油门传感器、转速传感器参数确定发动机运行工况后对照Map图给予电磁阀指令，实现电磁阀开度变化。
EGR系统各大元件参照GB 3836-2010《爆炸性环境》、MT/T 715-1997《矿用防爆电磁阀通用技术条件》、MT 209-1990《煤矿通信、监测、控制用电工电子产品通用技术条件》、MT 393-1995《矿用压差传感器通用技术条件》。
2、DOC总成选用及制造
DOC体积对应发动机排量，一般说来选用发动机排量的±120%即可，发动机排量7.42L，那么DOC体积在5.94L至8.9L即可，对照威孚环保的产品目录最终选择直径240mm、长度176.2mm、体积为7.97L的陶瓷基体作为DOC载体，对发动机排放污染物进行分析后，最终确定涂层配方、涂层质量、孔眼密度等保密参数。
由于煤矿井下特殊作业环境，所以对DOC的封装需要考虑保温和防震，发动机工作时DOC内芯温度不得低于250℃，壳体外温度不得高于150℃，DOC靠近发动机安装时发动机高频震动，不得将陶瓷基体震碎，因此需要安装质石隔温棉、防震护套。
3、DPF总成选用及制造
DPF体积亦对应发动机排量，一般说来选用发动机排量的一倍到两倍之间，发动机排量7.3L，那么DPF体积在7.3L至14.6L即可，对照威孚环保的产品目录最终选择直径240mm、长度305mm、体积为13.8L的DPF载体，对发动机排放污染物进行分析后，最终确定虑壁微孔大小、孔眼密度等保密参数。
由于煤矿井下特殊作业环境，所以对DPF的封装依然需要考虑保温和防震，发动机工作时DPF壳体外温度不得高于150℃，DPF安装在DOC之后，刚性链接，依旧受发动机高频震动影响，因此同样需要安装质石隔温棉、防震护套。
六、结论
對矿用防爆柴油机开展EGR、DOC、DPF技术后，综合排放完全能达到预期效果，而且技术运用很容易实现，对原机改动较小。
由于矿用防爆柴油机运行环境特殊，运用新型电喷技术解决尾气排放投入成本比较大，后期维护繁琐，而且必须淘汰很大一批尚在服役期限内的机械，这对能源物资等都是极大的浪费，因此运用EGR、DOC、DPF技术做为设备升级换代的缓冲是确实可行的。
开展EGR、DOC、DPF技术是一种一次性投资，后期长效的环保技术，给用户节约成本的同时提高了生产作业环境，具有良好的社会效应。目前由我公司研发的矿用EGR、DOC、DPF技术产品已经在多种矿用防爆柴油机机械上运用，获得了防爆认证及安标证。
参考文献
[1]洪天星.我国煤炭技术装备的现状研究[J].煤炭技术.2013.
[2]田柳青，叶代启.柴油车排气颗粒物的后处理技术.环境污染治理技术与设备.2003.
[3]郭猛超，姜大海，王琛等.柴油机排放控制技术发展综述[J].内燃机.2008（02）.
[4]刘朋，张秋霞，汪东明，黄银花.柴油机中氮氧化合物（NOX）的生成机理及影响因素.山东工业技术.2016.
[5]姚春德，等.冷却废气再循环对发动机性能的试验研究[J].汽车工程.2003（6）.
[6][德]Tomazic D Pfeifer A.冷却的废气再循环-针对2002/04排放标准的低排放技术.国外内燃机.2004
（作者单位：1.国家能源集团神东煤炭分公司；2.无锡双翼汽车环保科技有限公司。）