井下柴油车尾气排放对人体的各种危害及预防
井下柴油车尾气排放对人体的各种危害及预防摘要：柴油车作为一种高效节能的动力机械，得到了汽车制造企业和用户的青 睐。然而，柴油车排放的尾气对人们的生活环境同样造成了危害。本文分析了井 下柴油车尾气排放对人体的危害及控制措施。关键词：井下柴油车；尾气排放；危害；控制措施 在矿山井下作业环境中，各种运输车辆和工程机械来往频繁，加之矿井通风 条件的有限，这些工程设备排出的有毒有害气体严重超标且会弥漫于整个作业环 境中，极大地危害了井下工作人员的身体健康和施工的正常进行。因此，对井下 柴油车尾气污染进行控制和净化具有十分重要的意义。一、柴油车尾气排放对人体的危害1、一氧化碳（CO）。CO是无色无臭的气体，由燃料的不完全燃烧形成，它 是一种窒息性的有毒气体，是对人类生命造成威胁的“危险气体”，也是人类眼中 的“毒气”。其与人类的生命直接相关，因它与血红蛋白结合的速度比氧快，而氧 气是人类赖以生存的根本，是生命的最根本保证。一氧化碳对人类的致命影响机 理是：其通过呼吸作用进入血液循环后，迅速与血红蛋白结合，能削弱输氧功能， 从而造成人的机能障碍，即“窒息”。所以，即使吸入微量的一氧化碳，也可能造 成巨大的伤害，进而产生无法预计的后果和巨大的损失。2、氮氧化物（NOx）。氮氧化物包括多种化合物，如一氧化二氮（N20）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（N02）、三氧化二氮（N203）、四氧化二氮（N204） 和五氧化二氮（N205）等，在内燃机中主要是NO （约占95%），其次为N02, NO 毒性不大，但可被氧化成 NO2， NO2 是一种综红色刺激性强的有毒气体， NO2 吸入人体后，和血红蛋白结合，从而使血液输氧能力下降，对心脏、肝、肾 都有危害。3、碳氢化合物（HC）。碳氢化合物包括未然和未完全燃烧的燃油、润滑油 及其裂解产物和部分氧化物，如苯、醛、酮、烯、多环芳香碳氢化物等 200 多种 复杂成分。其中甲醛、丙烯醛等对眼睛、呼吸道和皮肤有刺激作用，浓度超过 25ppm，会引起头晕、呕吐、贫血等症状。其中，有些多环芳香烃，如硝基烯、 苯丙芘是强致癌物。二、柴油车尾气排放控制措施1、加强通风。井下空气没有自我净化能力，无法生产有用成分氧气，只能依 赖从地表供给。因此，通风对矿山井下是不可替代的，通风给井下送去源源不断 的鲜新空气，稀释并排出受污染的空气。只有这样矿山生产才能得到正常进行。 对通风系统、采矿方法进行优化以满足人、机所需要的风量。原则上有内燃设备 作业的地点都必须有贯穿风流，且满足风量不低于4m3/ （minkW）。1）尽可能 减少或避免使用内燃设备，如在固定倒碴场采用电动铲运机；在掘进迎头推广使 用电动扒碴机等。 2）从作业安排上减少多种内燃设备的同时作业台数，如甲迎 头打眼时，乙迎头装碴，丙迎头运碴，避免多台车辆同时工作。2、机内控制1）涡轮增压中冷技术。增压是增加进入柴油机汽缸内的空气密度，而中冷是 将压缩后的空气温度降低。增压中冷柴油机在压气机出口和柴油机进气管入口间 增设中间冷却器，从而使压缩后的空气温度下降，密度增大。柴油机采用增压中 冷系统后，滞燃期缩短，在稀烯火焰熄灭区内积压的燃油量较少，从而减少排气 中有害成分碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）的生成。因此，增压中冷可在 柴油机的热负荷不增加甚至降低，以及机械负荷加不多的前提下，提高柴油机的 功率20%30%，降低CO和HC的生成量。新型涡轮增压器的使用，意味着可 用小排量的发动机替代大排量发动机，减轻发动机和整车质量，进而提高经济性 和排放性。2）废气再循环技术。废气再循环技术可有效地控制氯氧化物的排放量。该技 术由于减少了进气中的含氧量，废气的热容量增加而使最高燃烧温度下降，所以 只在部分负荷或空燃比足够大的工况下采用，以不使碳氢和碳烟颗粒物排放量明 显增加。废气再循环技术的关键是使氨氧化物在最大程度降低的情况下，又不影 响柴油发动机的经济性和碳氢与碳烟颗料物的排放。通常采用有效的调整来优化 柴油发动机整个工作范围内的废气再循环量。电控技术与增压中冷技术的结合使 用，可有效的解决这一矛盾，提高发动机的整机性能。3）多气门技术和可变涡流比控制。为了提高充气效率，并使燃烧室中实现尽 可能均衡的空燃混合，得到均匀的混合分布，在直喷式柴油发动机中倾向于采用 多气门技术。这样，燃烧室和喷油器可布置在汽缸的中心，从而为燃油和空气的 良好混合提供了有利的先决条件。多气门机构的另一个优点是可根据发动机转速 和负荷的变化改变涡流的强度，由此可确保柴油发动机在任何转速和各种负荷工 况下，燃烧室内均能获得适合的充气运动。另外，可采用缩口型优化燃烧室，并 利用上止点附近保持较长时间的紊流，增加膨胀冲程开始的扰动。4）燃油喷射系统。燃油喷射系统是柴油发动机供给系统的核心，柴油发动机 多采用高压喷射与喷油规律定型技术。在对供给系统进行优化过程中，燃油喷射 系统占有重要的地位，是控制柴油发动机废气排放的重要措施。经研究表明，提 高喷油压力和减小喷孔直径可明显降低颗粒物排放中碳的成分。高喷射压力有助 于在整个喷油持续期内提供较高的混合势能，从而改善雾化和混合气的品质，尤 其是改善扩散燃烧阶段雾化和混合气的品质，抑制此时碳烟的生成，促进此时局 部碳烟的氧化。但过高的喷射压力对碳烟的降低无明显的作用，基于此原因，采 用喷油规律定形技术可精确设计柴油发动机的燃烧进程，使之服从低排放柴油发 动机燃烧的规律与要求，从而达到降低排放的目的。3、尾气后处理装置1）选择性催化还原（SCR）。SCR技术是指利用尾气作为还原剂或添加还原 剂，在氧浓度高出NOx两个数量级以上条件下，高选择性地优先把NOx还原为 N2。NH3、尿素、烃类或醇类均可作为SCR还原剂，目前，NH3-SCR被看做是最 有希望实用于NOx净化的技术之一。其原理是利用V2O5/TiO2催化剂，在氧气过 量时让NH3选择性地将NOx还原为N2。选用TiO2基催化剂主要是因其具有高耐 硫性能。2）氧化催化器（DOC）。该技术使用含有贵金属的催化剂，将发动机排气中 的 HC、 CO、 NO 和颗粒表面的可挥发性成分进一步氧化，从而降低 HC、 CO、 PM 的量。DOC可应用于气体发动机处理HC和CO排放物。DOC可使NO部分转化成 N02。这样的DOC可和POC配合使用，降低颗粒排放，也可应用于DPF被动再 生。DOC在氧化HC的同时放出热量，这样的DOC应用于DPF主动再生。3）颗粒捕集器（DPF）。DPF是减少PM最直接的方法，也是目前较实用的 柴油机微粒后处理技术。其原理是利用机械力将PM阻挡在过滤器内。此外， DPF 应用中一个重要问题是再生方式的选择。其再生方式分为主动再生和被动再 生两大类：主动再生是通过外界能量来提高捕集器温度，使 PM 着火燃烧，如电 加热再生、燃油喷油或喷气助燃的燃烧器再生、逆向喷气再生、微波再生、红外 加热再生等；被动再生主要通过在燃油或过滤体上添加催化剂，降低 PM 的起燃 温度，在正常排气温度下使PM氧化再生，如燃料添加剂式再生，催化剂连续再 生等。主动再生依赖于汽车制造技术的提高，目前我国主要集中在被动再生中尾 气催化剂开发与应用的研究。4、加强个体防护。铲运机及其它运输车辆司机，井下作业人员正确佩戴各种 防护面具、口罩等，做到劳动保护用品及时发放，建立相关管理制度对劳动保护 用品的佩戴、发放进行科学管理。定期体检，减少有害物质对人体的危害，做好 预防。三、结语 近年来，随着人们对“低碳生活”理念的不断加深与认同，柴油车因具有高热 效率、大功率和经济性等特点，得到人们的认可。虽然柴油机具有许多优点，但 其排放的尾气中有害成分较多，这些物质对人类和整个生态环境危害极大。因此， 如何对柴油车的尾气排放进行控制，使之危害降到最低，已成为汽车行业亟待研 究的重要课题。参考文献：1 王建强.柴油车尾气排放控制技术研究J.科技导报，2015(11).2 贺泓.柴油车尾气排放污染控制技术综述J.环境科学，2014 (06).王代滨.柴油机尾气排放及控制措施的探讨J.农机使用与维修，2014 (04).
