随着环保要求的日趋严格,对燃气发动机排放的废气成份的分析成为了项目评估时的重要一环。本篇我们将讨论燃气发动机排气的成份及影响排气的因素。
1.氮氧化物(NOx)
氮氧化物是燃气发动机排气中的主要污染物之一,包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。氮氧化物的生成源于燃烧过程中,高温下空气中的氮气与氧气发生化学反应。氮气本身的化学性质并不活跃,它与氧气的化学反应需要高温。由此不难理解,减少氮氧化物排放的关键是降低燃烧室温度。2.二氧化碳(CO2)
二氧化碳是燃烧的主要产物之一。由于燃气分子中的碳原子个数较少,属于清洁燃料,所以其二氧化碳的排放量相对于其它石化燃料是较低的。3.一氧化碳(CO)
一氧化碳是由于燃料不完全燃烧产生的有毒气体。燃气发动机中的一氧化碳排放量通常较低,但在发动机运行效率较低或燃烧不完全时,一氧化碳的排放可能增加。特别是在封闭环境中高浓度暴露时,容易引发中毒。燃料的有效成份是烃类化合物,未燃烧烃类是燃料中未完全燃烧的部分,通常是由于燃烧条件不理想或燃气混合器故障所导致。
5.二氧化硫(SO2)
在燃料为垃圾填埋气时,因为燃料中会含有少量的硫化氢,所以燃烧后的产物中含有二氧化硫。
燃气发动机排气中还有大量的水蒸气。水蒸气本身对环境影响较小,但在较冷的条件下可能会形成水雾或结露。
1.燃料种类
不同燃料的化学成分会影响燃烧后的排气成分。以天然气为例,其主要成分是甲烷(CH4),燃烧后主要生成二氧化碳和水,排放的污染物相对较少。如果燃料为垃圾填埋气,那么它可能含有少量的杂质(如硫化氢等),这时排放污染物的种类会更多一些。另外,如果甲烷以外的其它烷烃的含量较多,二氧化碳的含量也会更多。
空燃比是指进入燃烧室的空气量与燃料量的比值。理想空燃比有助于燃料的完全燃烧,减少一氧化碳的生成,也减少未燃烧的烃类物质。然而,当空燃比过高或过低时,燃烧效率下降,未燃燃料及有害气体(如一氧化碳、氮氧化物)的排放量会上升。
高温条件下,氮氧化物的生成量显著增加。燃烧温度是决定氮氧化物生成的关键因素之一。通过控制燃烧温度可以减少氮氧化物的排放。
燃气发动机的负荷和运行工况也会显著影响排气成分。在高负荷下,燃料消耗增加,二氧化碳和氮氧化物排放量上升;而在低负荷或怠速工况下,燃烧不完全,一氧化碳和烃类的排放量可能增加。