PARTNERZY PORTALU
  • partner portalu farmer.pl
  • partner portalu farmer.pl
  • partner portalu farmer.pl

POC - czy zastąpi filtr cząstek stałych DPF?

POC - czy zastąpi filtr cząstek stałych DPF? Niewiele firm stosuje to rozwiązanie, jedną z nich jest hinduski Solis; Fot. KH

Autor: Grzegorz Szularz

Dodano: 28-06-2016 08:32

Tagi:

Problem sadzy w spalinach siników Diesla znany jest nie od dziś, nie dziwi więc fakt, że sposobów na zmniejszenie ich ilości opracowano kilka. Dwiema najpowszechniejszymi drogami są filtry cząstek stałych oraz układ SCR połączony z takim wysterowaniem silnika, aby sadzy powstawały minimalne ilości. Jest jeszcze POC.



W poprzednich odsłonach pisaliśmy o najpopularniejszych elementach układów EAT (oczyszczania spalin), pora przejść do tych elementów, o których się nie dowiemy nawet, jeżeli bardzo uważnie wczytamy się w prospekty reklamowe. Nie jest to oczywiście żadna próba zatajenia czegoś przed klientem, po prostu pewne elementy nie są zbyt atrakcyjne, aby zajmować miejsce w folderach reklamowych. Jednakże znajomość pozostałych składników układów oczyszczania spalin, może okazać się przydatną wiedzą.

Tak jak wszystkie systemy oczyszczania spalin, tak samo zasadza działania POC wywodzi się laboratoriów chemicznych, gdzie dany proces wpierw musiał zostać opanowany w skali mikro, zaś budowa samego urządzenia to zwykle zminiaturyzowana wersja przemysłowych układów oczyszczania gazów, takich jak chociażby te zainstalowane w hutach czy elektrowniach.

Zasada działania 

Zasada działania POC jest bardzo prosta. Wewnątrz metalowej obudowy umieszczony jest ceramiczny wkład, o podobnej strukturze co w przypadku innych reaktorów katalitycznych, jak na przykład filtr cząstek stałych (DPF). Nie znajdziemy tu jednak zaślepionych kanalików jak w DPF ponieważ proces opiera się na utlenianiu, a nie wypalaniu sadzy. A zatem na powierzchni kanalików, zachodzi proces osadzania się sadzy (wyłapywanej przez porowatą powierzchnię), która w kontakcie z katalizatorem (związki podobne co w DOC czy DPF), zaczyna się powoli utleniać.

Póki co, mamy do czynienia z czymś, co w zasadzie jest reaktorem oksydacyjnym, jednakże POC jest znacznie większy (dłuższy) od typowego DOC, a geometria kanalików sprzyja gromadzeniu się sadzy na podłożu naniesionego nań katalizatora. Do zainicjowania procesu regeneracji, czyli utlenienia sadzy, potrzebny jest dwutlenek azotu, który musi być dostarczony wraz ze spalinami.

O to trzeba zadbać kształtując mapę silnika, dobierając kąt wyprzedzenia wtrysku, dawkę paliwa, by uzyskać odpowiedni skład mieszanki spalin lub dodając do wkładu katalizatora specjalne pasma ze związkami ułatwiającymi powstawanie NO2.

Dzięki podaniu azotu w formie tlenku, możliwa jest częściowe (50-90%) utlenienie sadzy do dwutlenku węgla, tlenku węgla oraz uwolnienie związków organicznych ze struktury cząsteczki stałej, które mogą się swobodnie rozpaść na znacznie mniej groźne substancje (wodorotlenki proste, parę wodną, dwutlenek siarki itp.

Rys historyczny

Odkrycie i stworzenie pierwszego katalizatora umożliwiającego wyłapywanie, osadzanie i utlenianie sadzy jest związane z działalnością amerykańskiego koncernu Texaco, znanego z przetwórstwa ropy naftowej i wytwarzania między innymi olejów silnikowych. Przez całe lata 70. inżynierowie z Texaco pracowali nad nowym materiałem, który wszedł do użytku na początku lat 80. Tym materiałem była stalowa wełna pokryta tlenkiem glinu, która pozwalała na wyłapanie i rozbicie nawet do 70% sadzy zawartej w przepływającym przez nią gazie.

Z punktu widzenia techniki materiałowej - genialne odkrycie. Jednak celem Texaco było stworzenie nowego i taniego wkładu dla filtra DPF, a więc celem było osiągnięcie minimum 90% efektywności. Dlatego też stalowo-glinowa wełna musiała ustąpić rozpoczęciu prac nad monolitami ceramicznymi, które dziś znamy z wkładów filtrów cząstek stałych. Tym samym, rozwój technologii związanych z POC utknął w martwym punkcie na wiele lat.

Sytuacja uległa zmianie, gdy pojawiła się ogromna luka pomiędzy DOC i DPF, a związana była oczywiście z wprowadzonymi normami spalin. W dużym uproszczeniu, potrzebne było coś, co będzie mogło pracować samodzielnie (w odróżnieniu od wczesnych DOC), a jednocześnie nie będzie tak drogie jak zbyt wydajny DPF.

Właśnie taki unowocześniony system POC został zaprezentowany przez niemiecką firmę Emitec. Przekrój wkładu miał strukturę plastra miodu podobnie jak w filtrach DPF czy trój-funkcyjnych reaktorach katalitycznych w autach z silnikami o zapłonie iskrowym, a katalizator został osadzony na materiale ceramicznym.

Niewiele później (około 2005 r.), powstało pierwsze komercyjne rozwiązanie o nazwie PM-Kat, które umożliwiło firmie MAN oraz Scania wypuścić kilka serii silników spełniających ówczesną normę Euro IV (dla pojazdów ciężarowych). POC znalazł również zastosowanie w samochodach osobowych (np. silniku 2.2 TDI koncernu VAG), oferowanych na rynkach azjatyckich i Ameryki Południowej.

W Azji czy Federacji Rosyjskiej POC można spotkać stosunkowo często, podobnie jak w USA, choć tam nie występuje on jako jedyny (podstawowy) element oczyszczania spalin, a jako układ wspomagający. Jeżeli przejrzeć ofertę maszyn rolniczych, POC możemy spotkać chociażby w ciągnikach marki Solis (modele od 90KM).

Dlaczego więc DPF a nie POC?

To pytanie wręcz samoistnie ciśnie się na usta. Skoro POC korzysta z podobnej zasady co inne reaktory utleniające, zapewne nie sprawia większych problemów.

W istocie tak jest, cały proces jaki zachodzi wewnątrz POC nie wymaga absolutnie żadnej ingerencji, o ile wszystkie parametry zostaną poprawnie dobrane. Co ważne, nigdy nie nastąpi punkt, w którym POC zostanie "zatkany" przez sadzę, bowiem wraz z wzrostem nagromadzenia jej wewnątrz kanalików, rośnie sprawność utleniania, więc system sam się oczyści.

Oczywiście, poprawnie użytkowany DPF także nie powinien się zapychać, mimo to, jeżeli zdarzy nam się popracować z ciągnikiem z ładowaczem lub nasza ładowarka ma taki filtr, ciągłe procesy regeneracji mogą być uciążliwe.

Niestety, POC pod względem efektywności w usuwaniu sadzy ze spalin plasuje się na drugim miejscu za DPFem i przed DOC. A konstruktorzy silników zazwyczaj projektują swoje jednostki albo pod wysoką emisję PM (czyli pod DPF) albo pod wysoką emisję NOx (czyli pod SCR), bowiem właśnie te rozwiązania zostały najwcześniej rozwinięte, dopracowane i wdrożone do użytku na terenie UE.

Dlaczego warto zapamiętać tą nazwę?

Odpowiedź na to pytanie nie do końca ma związek z maszynami, choć niewątpliwie może dotyczyć wielu z nas. A przynajmniej tych, którzy posiadają prawo jazdy i samochód lub planują takowy posiadać.

Od pewnego czasu mówi się, że silniki o zapłonie iskrowym (benzyna, gaz) będą musiały zostać objęte programem, mającym obniżyć emisję cząstek stałych. Choć w ich przypadku emisja PM jest bardzo niewielka, według ekologów wystarczająca, aby rozważyć zaostrzenie norm także w tym przypadku.

Na szczęście dla nas, rozwiązaniem ma być właśnie POC. Jak pokazują badania przeprowadzone przez uczelnie wyższe np. Uniwersytet Arystotelesa w Salonikach (Grecja), zastosowanie POC za trój-funkcyjnym reaktorem katalitycznym, skutecznie rozwiązuje problem emisji cząstek stałych w tzw. silnikach benzynowych.

Podobał się artykuł? Podziel się!
×

WSZYSTKIE KOMENTARZE (0)

BRAK KOMENTARZY

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 54.81.105.205
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin serwisu

Drodzy Użytkownicy!

W związku z odwiedzaniem naszych serwisów internetowych przetwarzamy Twój adres IP, pliki cookies i podobne dane nt. aktywności lub urządzeń użytkownika. Jeżeli dane te pozwalają zidentyfikować Twoją tożsamość, wówczas będą traktowane jako dane osobowe zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady 2016/679 (RODO).

Administratora tych danych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz w Polityce Prywatności pod tym linkiem.

Jeżeli korzystasz także z innych usług dostępnych za pośrednictwem naszych serwisów, przetwarzamy też Twoje dane osobowe podane przy zakładaniu konta, rejestracji na eventy, zamawianiu prenumeraty, newslettera, alertów oraz usług online (w tym Strefy Premium, raportów, rankingów lub licencji na przedruki).

Administratorów tych danych osobowych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz również w Polityce Prywatności pod tym linkiem. Dane zbierane na potrzeby różnych usług mogą być przetwarzane w różnych celach, na różnych podstawach oraz przez różnych administratorów danych.

Pamiętaj, że w związku z przetwarzaniem danych osobowych przysługuje Ci szereg gwarancji i praw, a przede wszystkim prawo do sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych. Prawa te będą przez nas bezwzględnie przestrzegane. Jeżeli więc nie zgadzasz się z naszą oceną niezbędności przetwarzania Twoich danych lub masz inne zastrzeżenia w tym zakresie, koniecznie zgłoś sprzeciw lub prześlij nam swoje zastrzeżenia pod adres odo@ptwp.pl.

Zarząd PTWP-ONLINE Sp. z o.o.

Zgłoś swoje propozycje zmian!


Dziękujemy za współpracę!