煤矿用无轨胶轮车防爆柴油机的废气净化措施近年来

近年来，随着煤矿行业的不断发展，其主要的运输工具——无轨防爆胶轮车也得到了快速发展，由于防爆柴油机要求比较高，国内技术水平低，目前整车还是以进口为主。随着环保意识的不断提升，以矿用无轨胶轮车为代表的非道路移动机械的排放问题逐渐得到了重视。

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1排放法规
煤矿用无轨胶轮车以柴油机作为动力，用于煤矿下作业。柴油机在工作时，消耗大量的燃油和氧气，排放出各种有害的气体。由于排放的废气中有害成分很多，对这些废气净化处理的好坏，直接关系到在煤矿下作业人员的身体健康。因此我国强制执行煤矿下用柴油机的废气排放法规，并对煤矿井下以及地下矿山执行环境空气质量法规，该法规规定了工作场地所允许的空气污染最大浓度。表1是对人体没有影响的时间加权平均浓度值，是欧美各国公认的井下大气的安全卫生标准。

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表1柴油机排气成分对人体健康状况的影响
我国对防爆柴油机的废气成分的规定：
有害成分CONOx（NOx指柴油机各种氧化物的混合物，主要有：NO、NO2、N20、N205、HNO2等，其中NO含量占90%以上。）
有限成分浓度极限≤1000×10-6≤800×10-6 ，有限成分浓度极限是指防爆柴油机在MT220-90规定的工况条件下，未经稀释的排气中，其有害气体成分的体积浓度不应超过的许可值。
2废气净化法
对于煤矿下用无轨胶轮车防爆柴油机排放的废气净化方法主要有3种：
（1）加强煤矿井下的通风
加强煤矿井下的通风可将井下高浓度的有害气体加以稀释而带走，从而减少煤矿下作业人员的吸入量。这不仅使驾驶员和其他人员感到舒适，同时也避免了高浓度的废气降低发动机的输出功率。
（2）柴油机内净化
柴油机内净化即“绿色柴油机”法，也就是采用低污染柴油机特别是采用由专业的发动机厂家为煤矿研发的电子控制柴油机。同时，采用高质量的燃油也是机内净化的一种措施。
（3）柴油机外净化
柴油机外净化目前主要有3种：氧化催化法(干洗法)、水洗法及催化-水洗联合法。
①氧化催化法
氧化-催化法在我国煤矿下的废气净化中用得比较少，但在国外应用广泛。目前使用该方法的催化净化器的结构及工作原理大致相同。其中ECS净化器是国内外无轨胶轮车用得最广泛、效果最好的一种净化器。
ECS净化器在催化剂的作用下，将柴油机排出的有害气体氧化成无害气体。但在净化过程中，会造成净化器小孔堵塞，通过测量净化器的排气背压可以了解堵塞的情况。当超过规定值时，就必须清洗净化器，以免影响净化效果。一般每周工作200~250h就得检查一次排气背压。
为了改善井下作业人员工作环境，煤矿用无轨胶轮车采用净化器与消声器连接在一起的方法（见图1)来降低噪声。

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图1ECS紧凑型消声净化系统图
ECS净化器最主要的缺点是在发动机空转时，因排气温度很低而不产生化学作用，催化净化器对NOx不起作用或很少起作用。催化净化器可以使一些硫的化合物氧化，也就是可以把它变成SO2、SO3 ，这是一种有害的气体。因此ECS公司最新研制的AZ系列柴油机净化消音装置，不仅能够使CO、HC化合物等有害成分减少95%以上，还能够溶解碳烟中的颗粒成分，可降低烟尘45%~50% ，另外还能够最大限度地减少氮氧化合物与硫化物的排出。
②水洗法
水洗法是目前国内外应用最广泛的一种废气净化法，尤其在我国的无轨胶轮车中得到了广泛应用，其中应以澳大利亚生产的SMV矿用无轨胶轮车最为典型。在MT990-2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》中更是有了明确规定。水洗法主要是通过水洗箱（废气处理箱）用来净化NOx 。为了减少腐蚀，水洗箱通常采用不锈钢材料制作。
发动机排出的废气经过水洗箱的进气口，进入水洗箱进行水浴处理并做迂回运动，净化后排向大气。长时间工作会消耗掉水洗箱中的水，水洗箱的水位下降到水位线以下，则水洗箱内的水位限位阀打开，补水箱的水则通过补水口进入水洗箱内，达到水位线后，则水位限位阀自动关闭，停止补水。若水洗箱缺水，补水箱又没有水补充，则水位控制阀通过系统控制自动报警停机。