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（N2O）、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NO2，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/（min•kW）。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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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NO2。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）．
[3]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）．
论文作者:李艳华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/5
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