谈农机动力排气污染的危害与控制措施

解秀丽

摘 要：近几年，我国农用柴油机、汽油机的数量增长很快，在提高农业生产效率的同时，这些柴油机、汽油机排气所造成的空气污染已成为公害。通过对汽油机、柴油机排气危害的阐述，提醒人们要关注农机动力源的排放污染问题，并提出了控制措施。

关键词：农机动力；排气污染；柴油机；汽油机

中图分类号：X701 文献标识码：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.020

“十二五”以来，国家不断加大农机购置补贴政策扶持力度，采取多项措施加大资金投入，实施项目建设，广大农民购机用机和地方政府发展农机化的积极性空前高涨，仅吉林省到2014年底，农机总动力达3000万kW，农用拖拉机保有量114.2万台。到2015年，全省大中型拖拉机达到48.08万台，50马力以上拖拉机达到9.21万台，小型拖拉机66.13万台。配套农机具达到了270.73万部，其中大中型农机具81.1万部，小型农机具189.63万部。

农机总动力不断增长，农用柴油机、汽油机的数量也随之猛增，在提高农业生产效率的同时，这些柴油机、汽油机排气所造成的空气污染已形成公害，不能不引起有关方面的重视。

1 危害

1.1 汽油机排气危害

汽油机排气中的污染物质主要有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOX）以及少量的二氧化硫（SO2）、铅的化合物、碳烟等。其中一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物三者危害最大，铅化物危害也很大。被吸到肺里即与血红素结合成为碳氧血红蛋白，破坏了血液的输氧能力，使人体缺氧，感到头晕、疲劳，严重时会发生虚脱，甚至死亡。汽油机排出的一氧化碳在各种污染物中浓度最大，在怠速空转时排出的浓度约为5%。碳氢化合物和氮氧化合物如被吸到人体内能促使癌细胞的发展，严重危害人体健康。二氧化硫吸入人体内遇到水分即形成亚硫酸，也同样危及人体健康。碳烟排在空气中，会污染空气、影响环境。使用含四乙铅抗爆剂的汽油，燃烧后即产生含铅的化合物，影响人体健康，因此，汽油的炼制过程中要控制加入四乙铅的数量。碳氢化合物中的3-4苯并芘和NOX被吸入人体内会导致癌细胞的产生，尤其是3-4苯并芘是世界上公认的致癌化合物。碳氢化合物和氮氧化合物在太阳光紫外线的照射下形成化学反应，产生臭氧、醛等烟雾物质，对呼吸道和眼睛、喉咙等器官有刺激作用。二氧化氮被吸入到肺里，与血液中血红蛋白结合能力特别强，比一氧化碳的作用还大，能够破坏血液的输气作用。二氧化氮在肺里遇到水还能形成硝酸、亚硝酸等，危害人体健康。汽油机排放标准主要是对一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物这三种排气公害进行限制，有的国家只对一氧化碳和碳氢化合物进行限制。

1.2 柴油机排气危害

柴油机在理想燃烧条件下，柴油机燃烧产物中的成分是二氧化碳、水蒸气 、氮气和过量的氧气，这些成分基本上都是无害的。但是，由于实际燃烧过程受到诸如柴油品质与雾化质量、燃烧室内换气条件、可燃混合气形成速度以及燃烧室状态等因素的制约。柴油机燃烧产物中除含有上述无害的主要成分外，还会含有少量的一氧化碳、未燃碳氢、氢、氮氧化物及碳烟等有害成分。柴油机排出的氮氧化合物中，一氧化氮约占90%，二氧化氮只占其中很少的一部分。

2 控制措施

2.1 汽油机

汽油机排放的污染物质的多少与其各部分总成的技术状况有关，技术状况完好的汽油机，有害气体的排放量可下降30%～40%。因此，减少机具排气污染主要应对汽油机进行正确调整，及时维护。应采取如下措施：

（1）尽量使用较稀的混合气，汽油机排出的CO、HC、NOX的浓度与混合气的浓度密切相关，如CO的浓度随混合气浓度降低而降低。使用浓混合气，有害气体总的排放量明显增加；使用稀混合气，有害气体总的排放量明显减少。

（2）火花塞间隙适当调大。点火不可靠是废气中HC增多的重要原因，适当增大火花塞间隙，可以提高点火能力。海狮发动机火花塞电极间隙：通用尖端型正确电极间隙为0.8 mm；白金端型新火花塞的正确电极间隙为1.1 mm，最大电极间隙为1.3 mm。

（3）防止发动机水温过低。发动机温度过低，混合气燃烧反应减慢甚至中断，未燃混合气随废气带走，造成排放HC增多。应尽量避免低温和不正常启动；在冬季起动前应预热发动机。

（4）及时清洁空气滤清器。空气滤清器堵塞，充气量下降，混合气偏浓，排放CO数量增多。在使用中必须及时清除滤芯上的脏物，定期更换滤芯，以保持畅通。

2.2 柴油机

影响柴油机排放有害物形成的因素很多，主要是负荷或燃空比、转速、喷油定时、喷油系统参数，燃烧室形状、进气涡流和增压等。

（1）对燃烧室的改造。多年来，各厂对发动机燃烧室进行了改进。如采用慧星燃烧室，改善了动力性能，发动机转速达6000 r/min时，燃烧仍然良好；燃烧噪音低，比一般直喷式低8分贝；排污少，烟度不大于三波许。复合燃烧室、花瓣燃烧室，变截面预燃室等都是新型燃烧室，其共同特点是：改善燃烧状态，可在降低最高爆发压力、压升率、燃烧噪音和排放等方面，获得较佳的综合指标。

（2）采用废气涡轮增压。涡轮增压柴油机是将柴油机匹配上合适的废气涡流增压器。涡流增压柴油机突出的优点是比非增压柴油机的排烟、碳氢化合物排放量低40%左右，氮氧化合物排量也能下降20%左右，且排气噪音较低。

（3）推迟喷油定时能显著降低直喷式柴油机的氮氧化物排放量。若结合使用强化喷油或选择合适燃烧室形状及进气涡流，则能在推迟喷油定时下，防止一氧化碳浓度过高和排烟浓度。

（4）氧化催化法是降低一氧化碳和碳氢化合物排放的机外净化。水洗法有良好的除烟作用。钡盐添加剂具有良好的消烟作用。但上述办法都有它的不足之处，尚未大量采用。

我国已经开始研制低污染柴油机，在6135、4105、295等机型上发展了低污染柴油机的变型产品。