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静音型环保发电机组主要由柴油机、发电机、排气净化装置、控制系统、降噪舱体等组成。排气净化装环保降噪型发电机组的关键组成部分之一。发动机、发电机、排气净化装置、控制系统全部安装在具有特殊设计的降噪舱体内部,舱体设有进出风口,在舱体侧面有发电的输出和控制窗口,设有手动的操作控制功能,方便在舱体外的操作和监视。
环保降噪型发电机组的布置见图 1。
2、排气净化装置的设计
排气净化装置主要由碱性吸附片、活性炭吸附片、负离子吸烟器等组成,它们合并安装在烟气净化箱内。为了防止热辐射,在烟气净化箱和消音器外均设隔热吸音层,以达到隔热降噪效果。
静音发电机组尾气净化装置的工作原理
采用电气石等七种原料,做成固态多孔状 35 mm 厚的方形固态吸附件及活性碳吸附件,在气体通过时进行化学方法吸附有害气体及高压等离子静电除烟等,对烟气综合进行净化处理。等离子净化技术其结构是由发射极、集电极和高压恒流源组成。柴油机尾气中烟尘颗粒随气流进入电离区,被高电压电场电离赋予正电荷,当带正电荷的粒子通过带有负电荷的集尘板时被吸附在集尘板上。在产生等离子体的过程中,高频放电产生瞬间高能量打开某些有害气体分子的化学键,使其分解成单质或无害分子,等离子体中包含大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的氢氧自由基,这些活性粒子的平均能量高于有害气体的键能,它们和尾气中的有害气体分子发生频繁的碰撞,打开有害气体分子的化学键,同时还会产生大量的 OH、O 等自由基和氧化性极强的 O3,它们与有害气体分子发生化学反应生成无害产物,柴油机尾气得到全面的净化治理。
排气净化装置采用特制的具有三维网状结构的陶瓷微粒过滤器,在其内部有人工形成的气孔及连通孔,且外表面也有暴露的气孔; 陶瓷微粒平均粒径为 4 mm 至 20 mm,对废气中的微粒,在一定程度上能起到捕集器的作用。在陶瓷微粒过滤器喷涂上金属铂、铑、钯起催化作用,它的工作原理是: 柴油发动机排出的含有炭粒的黑烟,通过专门的管道进入发动机尾气微粒捕集器,经过其内部密集设置的过滤器,将炭烟微粒吸附在粒状陶瓷多孔体制成的过滤器上; 该粒状陶瓷多孔体因其内部有人工形成的气孔径,当碳烟颗粒物进入排烟净化装置后,容易流入气孔内,成为气孔内的 PM 与催化剂之间进行反应的燃烧场地,在气孔内集聚燃烧,当燃烧剩余集聚的颗粒物较多时,会造成排气压力增大,压力增大达到一定值时,就必须将过滤器进行“再生”。过滤器的 “再生”是通过提高过滤器的气体温度,使微粒进行燃烧。柴油机排放废气中的微粒性状与氧的浓度有关,通常可在 550 ~650 ℃燃烧。当排气背压加大使排气温度达到 550 ~650 ℃时,使积存的微粒尽快烧掉,使压力损失得到复原,重新恢复过滤器的功能,使过滤器得到了再生。
等离子体中的化学反应主要是通过气体放电产生的快电子激发来完成的。这些快电子与分子碰撞,使气体分子激发到更高的能级。被激发到高能级的分子,由于其内能的增加,既可以发生键的断裂也可以与其他特种物质发生化学反应。而由于碰撞推动部分能量的电子在电场的作用下仍可得到补偿。典型的反应类型见表 1。
从表中可以看到,非平衡等离子体式是使分子活化的有效方法,它能使几乎所有的分子激发、电离和自由基化,产生大量的活性基团 e。这些活性物质使得在通常条件下难以实现的反应可以很容易地在等离子体系中完成。尤其对空气中异味气体的脱除,可以在很短时间内使其大部分甚至完全分解。
表 1 等离子体的化学反应
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电子/分子反应 |
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电子/原子反应 |
激发 |
e-+ A2 → A2* + e - |
电荷转移 |
B + A + → A + B + |
离解 |
e-+ A2 → 2A + e - |
离子复合 |
B-+ A + → AB |
附着 |
e- + A2 → A2- |
中性复合 |
A + B + M → AB + M |
离解附着 |
e- + A2 →A + A - |
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分解反应 |
电离 |
e-+ A2 → A2+ + 2e - |
电子的 |
e-+ AB→ A+ B + e- |
离解电离 |
e-+A2 → A -+A ++ e- |
原子的 |
A + B2→AB + B |
复合 |
e-+ A2+ →A2 |
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合成反应 |
离脱 |
e-+A2- → A2+ 2e- |
电子的 |
e-+ A→A* + e- |
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电子/原子反应 |
原子的 |
A* +B→ AB |
离解 |
M*+ A2 → 2A + M |
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A +BAB+ M |
离解 |
M*+ A2 → A + + e - |
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等离子体分解空气污染物可通过以下两种途径进行:
a 高能级电子直接作用于污染物分子 e; b 高能级电子间接作用于污染物分子。