柴油發(fā)電機(jī)組碳煙的生成及顆粒的排放措施
柴油進(jìn)入柴油發(fā)電機(jī)組汽缸以后似乎全部破裂成C1或C2烴類化合物，然后由這些微小的烴類化合物的碎片再組合成高分子烴類化合物，其中重要的一類是多環(huán)芳香烴(PAH，polycyclic ar-Ornatic hydrocarbons)，這類化合物通常是在富燃料(richfule)區(qū)生成的（存在于濃的預(yù)混火焰和通常出現(xiàn)在非預(yù)混火焰之中），多環(huán)芳香烴中的苯芘（benzpyrene)被認(rèn)為是致癌物質(zhì)。目前，通常認(rèn)為PAH是碳煙(soot)生成的先導(dǎo)物（precursors），而在富燃料狀態(tài)下大量生成的乙炔C2H2(acetylene)，又是PAH生成的最重要的先導(dǎo)物。
根據(jù)Frenklach和Wang，PAH的生成過(guò)程大致如下：
（1）PAH的生成是從丙炔C3H4的分解，或者由CH或CH2和乙炔C2H2反應(yīng)所生成的丙炔基C3H3開(kāi)始，它生成第一個(gè)環(huán)（苯C6H6），在成環(huán)的過(guò)程中由于C3H3完全氧化過(guò)程進(jìn)行得很慢，因此先組合成無(wú)環(huán)的C6H6，然后通過(guò)共振狀態(tài)，再重新排列成環(huán)形苯。
（2）從芳香烴分子（以AR記之）中脫氫生成芳香烴（苯）基（aromatic radical)AR和H2。
（3）向AR加入乙炔分子，生成苯乙炔基和H原子。
（4）由環(huán)化作用（cyclization)生成芳香烴（反應(yīng)式中為萘C10H8）。
以上不斷重復(fù)，不斷加入C2H2分子成長(zhǎng)，導(dǎo)致各種PAH的生成。此外也可通過(guò)碰撞（collide)和黏合(stick)生成二聚物（dimmers)、三聚物(trimers)、四聚物(tetramers)等不同的PAH。
目前被廣泛接受的觀點(diǎn)是PAH的繼續(xù)生長(zhǎng)就導(dǎo)致soot的生成。第一步由分子的積聚（conglomeration)生忒質(zhì)點(diǎn)狀（particle-like）結(jié)構(gòu)，起始質(zhì)點(diǎn)的分子質(zhì)量為500～2000a.m.u(atomic massunit)，然后質(zhì)點(diǎn)由于表面生長(zhǎng)而長(zhǎng)大（主要依靠加入C2H2和凝聚coagulation)，當(dāng)然與含氧氣體的混合，soot的氧化同時(shí)進(jìn)行。燃料和氧化劑的預(yù)混合氣，燃燒后生成CO2，H20，CO,H2以及多余的02等常規(guī)產(chǎn)物。在分子區(qū)，生成二丁炔、丁烯炔、乙炔、摹炔基、直鏈戊烷、苯（第1排），接著形成d≈0.5nm的萘及萘的衍生物，然后生成多環(huán)芳香烴，進(jìn)入質(zhì)點(diǎn)區(qū)以后，經(jīng)歷質(zhì)點(diǎn)生成的起始階段（particle inception），質(zhì)點(diǎn)表面生長(zhǎng)以及凝聚作用，生成直徑d≈50n碳粒。
燃料氫含量的不同也使碳煙的成分有所變化。碳煙在電子顯微鏡下的圖像，從圖上很難找到碳煙的結(jié)構(gòu)特征，一部分呈塊狀（cluster)，一部分呈鏈狀(chain)。新生成的soot似乎由具有側(cè)鏈（sidechain)多環(huán)化合物所組成，H/C物質(zhì)的量比（molarratio)約為1.0，由于繼續(xù)加溫老化，混合物具有很高的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，類似石墨(graphite)，從物理外觀上像一串由石墨狀小球塊組成的葡萄串，單個(gè)小球的直徑為20～50nm，小球直徑大小與燃燒狀態(tài)有關(guān)。
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