杭州景芳汽車綜合性能檢測有限公司 陳 杰

浙江浙大鳴泉科技有限公司 林澤濤

機(jī)動(dòng)車檢測站尾氣抽排處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

杭州景芳汽車綜合性能檢測有限公司 陳 杰

浙江浙大鳴泉科技有限公司 林澤濤

據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，隨著我國汽車市場潛力持續(xù)釋放，汽車保有量持續(xù)快速增長，2014年中國民用汽車保有量突破1.5億輛，2015年汽車保有量達(dá)1.710 3億輛。雖然機(jī)動(dòng)車環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)逐步提高，但快速增長的機(jī)動(dòng)車保有量，加上大眾汽車尾氣門事件反映出的數(shù)據(jù)造假等問題，機(jī)動(dòng)車尾氣排放造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，已成為我國大中城市空氣污染的主要來源之一，其中代表城市杭州PM2.5污染源的組成如圖1所示。機(jī)動(dòng)車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中危害最大的有一氧化碳、氮氧化合物、碳?xì)浠衔锛邦w粒物等。這些有害氣體不僅造成環(huán)境污染，而且危害人體健康。

圖1 杭州市PM2.5主要來源（2014年）

作為大氣污染防治的一項(xiàng)重要舉措，對車輛進(jìn)行尾氣檢測，經(jīng)檢測不合格的車輛進(jìn)行維修、治理或報(bào)廢，從而降低污染物排放量，減少對大氣的污染。設(shè)立機(jī)動(dòng)車尾氣檢測站檢測出了很多尾氣排放不合格車輛，在保護(hù)環(huán)境工作方面也取得了實(shí)質(zhì)性成果。然而尾氣檢測站的尾氣不經(jīng)過處理直接排放到大氣中，也帶來了負(fù)面影響，例如檢測站周邊環(huán)境惡化和損害檢測站工作人員的健康。

筆者主要設(shè)計(jì)了處理機(jī)動(dòng)車檢測站、維修廠等固定點(diǎn)的機(jī)動(dòng)車尾氣抽排處理系統(tǒng)，針對機(jī)動(dòng)車尾氣管位置多樣（以柴油車為主）、尾氣高溫等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了靈活、適用性廣與使用方便的收集系統(tǒng)，收集的尾氣在處理裝置統(tǒng)一過濾顆粒物、吸附氣態(tài)污染物后再排至大氣中。該系統(tǒng)經(jīng)在機(jī)動(dòng)車檢測站、維修廠使用，有效改變了站廠內(nèi)與周邊環(huán)境，得到了客戶一致認(rèn)可。

1 系統(tǒng)介紹

機(jī)動(dòng)車尾氣抽排處理系統(tǒng)由收集系統(tǒng)和處理裝置等兩大部分組成，其工作原理框圖如圖2所示。其中，收集系統(tǒng)由抽氣終端、防火溝與管路組成，管路根據(jù)客戶的需求可地下埋管或空中走管；處理裝置對機(jī)動(dòng)車尾氣中的顆粒物與氣態(tài)污染物進(jìn)行統(tǒng)一處理，采用慣性力+物理過濾法去除粒徑0.3μm以上的顆粒物；采用活性炭吸附氣態(tài)污染物。經(jīng)過處理后的尾氣通過管路再排至大氣中。

圖2 機(jī)動(dòng)車尾氣抽排處理系統(tǒng)工作原理框圖

針對該系統(tǒng)實(shí)際使用要求、檢測站場地情況，排氣管尾氣通過地面上軟管收集送至防火溝，軟管通過快插接頭與防火溝連接；在檢測線車輛的左、右與后等3個(gè)位置設(shè)計(jì)了防火溝，每個(gè)防火溝設(shè)計(jì)了多孔結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要選擇插孔位置，以適應(yīng)不同排氣管位置需求。

2 關(guān)鍵問題

機(jī)動(dòng)車尾氣抽排處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決了以下3個(gè)關(guān)鍵問題。

2.1 排氣收集

汽油車排氣管基本在尾部，但柴油車排氣管位置卻各式各樣——尾部、底盤中部、車頭，而且排氣管大小不一。在進(jìn)行加載檢測中，采樣槍需要從尾氣管采集樣氣，因此設(shè)計(jì)的抽氣終端需要將各種情況的尾氣都收集并進(jìn)行處理。針對上述特點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了圖3所示的配套抽氣終端。

圖3 抽氣終端結(jié)構(gòu)圖

先將采樣槍穿過抽氣終端的采樣槍固定孔并旋緊固定旋鈕，然后將抽氣終端套至排氣管，確保采樣槍插入排氣管的深度滿足檢測要求。采樣終端的筒體直徑為150 mm，可適用于所有車輛排氣管，在收集尾氣時(shí)處理系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)在抽氣終端端口形成負(fù)壓，將排氣管所有尾氣抽至管道。使用時(shí)將2只彈簧拉鉤鉤在車身以固定抽氣終端，以確保抽氣終端在尾氣檢測過程中車輛振動(dòng)也不會掉落。當(dāng)排氣管在機(jī)動(dòng)車底盤中部位置時(shí)，支撐桿可延長操作人員的操作空間，解決難以操作的問題。

2.2 高溫、防火

由于機(jī)動(dòng)車排氣口溫度能達(dá)到500 ℃～600 ℃，且含有未完成燃燒的顆粒，當(dāng)顆粒物堆積在管路中時(shí)，高溫尾氣中的火星易引發(fā)火災(zāi)。處理系統(tǒng)后端過濾材料最高耐溫約120 ℃，而且活性炭吸附也只有在常溫下吸附效果最佳，因此在設(shè)計(jì)該處理系統(tǒng)時(shí)還需考慮尾氣高溫與防火問題。

處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取的高溫與防火措施有稀釋冷卻、防火板阻燃、防火溝冷卻。抽氣終端端口比排氣管大，將尾氣收集的同時(shí)也抽取了大量空氣對尾氣進(jìn)行稀釋，有效降低了尾氣溫度。防火板為雙層錯(cuò)位多孔結(jié)構(gòu)（圖4），當(dāng)尾氣經(jīng)過錯(cuò)位多孔板時(shí)，火星因自重不能改變流向而撞擊板面，沉降至防火板板間底部，起到防火作用。另外，在收集管路中設(shè)計(jì)了地下的大腔體防火溝，尾氣進(jìn)入防火溝時(shí)速度變慢，尾氣與地面充分接觸，進(jìn)一步降低了尾氣溫度，使得尾氣在進(jìn)行過濾、吸附時(shí)溫度比環(huán)境溫度稍高，保證了系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖4 防火板的結(jié)構(gòu)

2.3 應(yīng)用方便

尾氣抽排處理系統(tǒng)應(yīng)用于處理機(jī)動(dòng)車檢測站進(jìn)行尾氣檢測時(shí)產(chǎn)生的尾氣，因此在抽氣終端上設(shè)計(jì)了固定采樣槍的固定孔，在將抽氣終端套接至排氣管的同時(shí)也將采樣槍插入排氣管，減少操作人員工作量。機(jī)動(dòng)車排氣管位置各異、車身長度不同，因此在底盤測功機(jī)的左、右、后等3個(gè)位置設(shè)計(jì)了地下的防火溝，預(yù)埋管路將防火溝連接；防火溝上表面根據(jù)排氣管位置設(shè)計(jì)多個(gè)開孔，并配置活動(dòng)滑板；抽氣終端收集的尾氣通過軟管、快插接頭接至防火溝，快插接至防火溝的孔位位置由排氣管位置與車身長度決定，使得收集系統(tǒng)具有廣泛的適用性。操作人員根據(jù)現(xiàn)場情況將抽氣軟管組件拖至適合位置，快插至對應(yīng)防火溝孔位，將抽氣終端套接至排氣管，檢測采樣與尾氣收集兩項(xiàng)工作同時(shí)完成，使用方便簡單。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場使用

機(jī)動(dòng)車尾氣抽排處理系統(tǒng)在杭州景芳汽車綜合性能檢測站正常運(yùn)行1年多，大大改善檢測站的工作環(huán)境。經(jīng)浙江省環(huán)境監(jiān)測中心依據(jù)《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157—1996）對機(jī)動(dòng)車尾氣抽排處理系統(tǒng)的性能參數(shù)進(jìn)行了監(jiān)測，其監(jiān)測結(jié)果見表1所列。

由此可見，該系統(tǒng)針對機(jī)動(dòng)車排氣管大小不同、位置各異的情況，結(jié)合檢測站的使用特點(diǎn)與要求，設(shè)計(jì)了具有廣泛適用性的尾氣收集與處理裝置，在檢測站使用簡單、方便。經(jīng)浙江省環(huán)境監(jiān)測中心監(jiān)測，顆粒物去除效率達(dá)到94.0%，大大改善了站廠內(nèi)與周邊空氣環(huán)境，得到了檢測站操作人員的好評和客戶一致認(rèn)可。

表1 機(jī)動(dòng)車尾氣抽排處理系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果

2016-12-05）