一种协同降低热振试验用热流发生器CO2和氮氧化物的方法

本发明涉及一种降低热流发生器排放的方法，尤其涉及一种协同降低热振试验用热流发生器co2和氮氧化物的方法。

背景技术：

1、热流发生器在汽车排气后处理器的热振动试验中扮演着至关重要的角色，它的主要功能是提供高温热流，来模拟发动机排气的真实温度和流量条件。通过这种方式，热流发生器能够确保对排气后处理器进行准确的性能测试，从而验证其在实际使用中的可靠性和耐久性。

2、热流发生器产生热流通常有三种方式：电加热、燃气加热和柴油加热。电加热主要用于提供恒定温度的试验环境，而燃气加热与柴油加热则能够实现温度的快速变化，满足恒定温度试验以及温度循环试验的要求。柴油加热方式在安全性上具有明显优势，但在高温富氧的燃烧过程中，会产生大量的co2和氮氧化物。

3、目前，针对热流发生器的氮氧化物排放问题，主要采用降低热流发生器燃烧温度的方法，但这会影响热流所能达到的最高温度。此外，热流发生器在使用过程中产生的co2排放通常没有得到有效的处理。这主要是因为传统的热振试验更关注于确保试验的准确性和排气后处理器的性能，而对于co2的捕集和氮氧化物减排尚未给予足够的重视。因此，开发一种能够在热振试验中协同降低热振试验用热流发生器co2和氮氧化物的方法，同时保证热振试验效果的方法显得尤为重要。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种协同降低热振试验用热流发生器co2和氮氧化物的方法。

2、技术方案：本发明的一种协同降低热振试验用热流发生器co2和氮氧化物的方法，所述热流发生器包括依次串联设置的燃烧器a、燃烧器b和燃烧器c，在所述燃烧器b和燃烧器c之间设置有并联的co2捕集/再生器a和co2捕集/再生器b，所述co2捕集/再生器a和co2捕集/再生器b结构上为内外套筒结构，内层负责吸收co2，外层通过热流对内层进行加热，使其达到脱出温度，脱出的co2通过储气罐存储；所述燃烧器a、燃烧器b和燃烧器c处分别设置有温度传感器；所述燃烧器b和燃烧器c处均设置有用于对排气进行降温处理的冷却器；

3、所述方法包括以下步骤：

4、步骤一、预设第一设定温度阈值、第二设定温度阈值、第三设定温度阈值和第四设定温度阈值，当需求热流温度小于第一设定温度阈值时，以柴油为单一燃料，由所述燃烧器a燃烧形成热流至热流温度达到所述需求热流温度；当需求热流温度小于第二设定温度阈值且大于等于第一设定温度阈值时进入步骤二；当需求热流温度小于第三设定温度阈值且大于等于第二设定温度阈值时进入步骤三；当需求热流温度小于第四设定温度阈值且大于等于第三设定温度阈值时进入步骤四；当需求热流温度大于等于第四设定温度阈值时进入步骤五；

5、步骤二、以柴油为单一燃料，由所述燃烧器a燃烧形成热流至第一切换温度后，以柴油与醇类燃料的混合燃料由所述燃烧器a燃烧形成热流并通过醇类燃料的添加比例控制所述燃烧器a处的升温速率直至燃烧器b处的热流温度达到需求热流温度，热流通过co2捕集/再生器a捕集co2，同时co2捕集/再生器a出口热流部分回流到燃烧器b出口进行循环捕集，燃烧器c启动直至热流出口处的温度达到需求热流温度；

6、步骤三、以柴油为单一燃料，由所述燃烧器a燃烧形成热流至第二切换温度后，以柴油与醇类燃料的混合燃料由所述燃烧器a燃烧形成热流并通过控制醇类燃料的添加比例及储气罐中的co2流量控制所述燃烧器a处的升温速率直至燃烧器b处的热流温度达到需求热流温度，当燃烧器a处的温度达到第一脱出温度时，热流通过co2捕集/再生器a直至其内部脱出的co2浓度达到设定浓度，co2脱出时为放热反应，同时通过冷却器控制热流温度保持在需求的温度；

7、步骤四、以柴油为单一燃料，由所述燃烧器a燃烧形成热流至第三切换温度后，以柴油与醇类燃料的混合燃料由所述燃烧器a燃烧形成热流并通过控制醇类燃料的添加比例及储气罐中的co2流量控制所述燃烧器a处的升温速率直至燃烧器a处的热流温度达到第四切换温度，启动燃烧器b直至燃烧器b处的热流温度达到需求热流温度，热流通过co2捕集/再生器b捕集co2，同时co2捕集/再生器b出口热流部分回流到燃烧器b出口进行循环捕集，燃烧器c启动直至热流出口处的温度达到需求热流温度；

8、步骤五、以柴油为单一燃料，由所述燃烧器a燃烧形成热流至第三切换温度后，以柴油与醇类燃料的混合燃料由所述燃烧器a燃烧形成热流并通过控制醇类燃料的添加比例及储气罐中的co2流量控制所述燃烧器a处的升温速率直至燃烧器a处的热流温度达到第五切换温度，启动燃烧器b及对应冷却器，通过控制醇燃料比例及冷却水流量控制燃烧器b处的升温速率直至燃烧器b处的热流温度达到需求热流温度，当燃烧器b处的热流温度达到第二脱出温度时，热流通过co2捕集/再生器b直至其内部脱出的co2浓度达到设定浓度，co2脱出时为放热反应，同时通过冷却器控制热流温度保持在需求的温度。

9、进一步地，步骤一中所述第一设定温度阈值为300～320℃，所述第二设定温度阈值为400～420℃，所述第三设定温度阈值为550～560℃，所述第四设定温度阈值为650～660℃。

10、进一步地，步骤二中所述第一切换温度为190～200℃；步骤三中所述第二切换温度为290～300℃，所述第一脱出温度为450～460℃；步骤四中所述第三切换温度为250～260℃，所述第四切换温度为390～400℃；步骤五中所述第五切换温度为490～500℃，所述第二脱出温度为700～710℃。

11、进一步地，所述步骤三及步骤五中所述co2的设定浓度为峰值浓度的8～10％。

12、进一步地，所述co2捕集/再生器a内层放置的吸收剂为镁基吸收剂或者水滑石吸收剂；所述co2捕集/再生器b内层放置的吸收剂为钙基吸收剂或者硅酸锂基吸收剂。

13、进一步地，所述冷却器为水冷或空冷。

14、进一步地，所述步骤二包括以下步骤：201、喷入纯柴油，由燃烧器a燃烧形成热流并进行步骤202；步骤202、当燃烧器a处的温度达到第一切换温度时进入步骤203，若没达到则回到步骤201；步骤203、检测燃烧器b出口处的热流温度是否达到热流发生器设定温度，若达到则进行步骤207，若没达到则进行步骤204；步骤204、喷入柴油与醇类燃料的混合燃料，由燃烧器a燃烧形成热流并进行步骤205；步骤205、判断燃烧器a处的升温速率，当热流温度升温速率大于第一控制速率时进入步骤206，当热流温度升温速率不大于30～35℃/s时进入步骤203；步骤206、将醇类燃料的添加量在前一次添加量基础上增加40～50％然后执行步骤205；步骤207、热流通过控制阀，经过所述co2捕集/再生器a内部，进行co2捕集，然后执行步骤208；步骤208、通过压力控制阀，所述燃烧器c入口处的部分热流回流到燃烧器b出口处，然后执行步骤209；步骤209、判断被测件入口处的热流温度是否达到热流发生器设定温度，如果是，则无操作，如果否，则进行步骤210；步骤210、启动所述燃烧器c的电加热器然后执行步骤209。

15、进一步地，所述步骤三包括以下步骤：步骤301、喷入纯柴油，由燃烧器a燃烧形成热流并进行步骤302；步骤302、判断燃烧器a处的温度是否大于第二切换温度，如果是则进行步骤303，如果否，则回到步骤301；步骤303、判断热流出口处的温度是否达到热流发生器设定温度，如果是则进行步骤314，如果否，则进行步骤304；步骤304、喷入柴油与醇类燃料的混合燃料由燃烧器a燃烧形成热流并进行步骤305；步骤305、判断燃烧器a处的升温速率是否大于30～35℃/s，如果是，则进行步骤306，如果否，则进行步骤307；步骤306、将醇类燃料的添加量在前一次添加量基础上增加40～50％然后执行步骤305；步骤307、检测co2储气罐是否有气体，如果是，则进行步骤308，如果否，则进行步骤312；步骤308、打开co2储气罐，设置初始流量为目标流量的5～10％，然后执行步骤309；步骤309、判断燃烧器a处的升温速率是否大于第二限制速率，如果是，则进行步骤310，如果否，则进行步骤303；步骤310、检测co2储气罐是否有气体，如果是，则进行步骤311，如果否，则进行步骤312；步骤311、在之前的基础上增加45～50％的co2流量然后执行步骤309；步骤312、在之前的基础上增加15～20％醇类燃料的添加比例，然后执行步骤313；步骤313、判断燃烧器a处的升温速率是否大于20～25℃/s，如果是，则进行步骤312，如果否，则进行步骤303；步骤314、判断燃烧器a处的温度是否大于第一脱出温度：如果是，则进行步骤315，如果否，程序结束；步骤315、热流通过控制阀，经过所述co2捕集/再生器a外部，将之前捕集的co2通过控制阀脱出并储存在co2储气罐中，然后进行步骤316；步骤316、判断热流出口处的温度是否达到热流发生器设定温度，如果是，则进行步骤318，如果否，则进行步骤317；步骤317、启动冷却器，然后执行步骤316；步骤318、判断co2浓度是否达到设定浓度，如果是，则进行步骤319，如果否，则进行步骤315；步骤319、关闭控制阀，停止co2脱出。

16、进一步地，所述步骤四包括以下步骤：步骤401、喷入纯柴油，由燃烧器a燃烧形成热流，然后执行步骤402；步骤402、判断燃烧器a处的温度是否达到第四切换温度，如果是，则进行步骤414，如果否，则进行步骤403；步骤403、判断燃烧器a处的温度是否达到第三切换温度：如果是，则进行步骤404，如果否，则进行步骤401；步骤404、喷入柴油与醇类燃料的混合燃料，由燃烧器a燃烧形成热流然后执行步骤405；步骤405、判断燃烧器a处的升温速率是否大于40～45℃/s，如果是，则进行步骤406，如果否，则进行步骤407；步骤406、在之前的基础上增加45～50％的醇类燃料的添加比例，然后执行步骤405；步骤407、检测co2储气罐是否有气体，如果是，则进行步骤408，如果否，则进行步骤412；步骤408、打开co2储气罐，设置目标流量的5～10％为初始流量为，然后执行步骤409；步骤409、判断燃烧器a处的升温速率是否大于30～35℃/s，如果是，则进行步骤410，如果否，则进行步骤402；步骤410、检测co2储气罐是否有气体，如果是，则进行步骤411，如果否，则进行步骤412；步骤411、在之前的基础上增加45～50％的co2流量，然后执行步骤409；步骤412、在之前的基础上，增加15～20％的醇类燃料的添加比例，然后执行步骤413；步骤413、判断燃烧器a处的升温速率是否大于30～35℃/s，如果是，则进行步骤412，如果否，则进行步骤402；步骤414、启动所述燃烧器b的电加热器，然后执行步骤415；步骤415、判断燃烧器b出口处的热流温度是否达到热流发生器设定温度，如果是，则进行步骤416，如果否，则进行步骤414；步骤416、热流通过控制阀，经过co2捕集/再生器b内部，进行co2捕集，然后执行步骤417；步骤417、通过压力控制阀，燃烧器c入口处的部分热流回流到燃烧器b出口处，然后执行步骤418；步骤418、判断被测件入口处的热流温度是否达到热流发生器设定温度，如果是，则无操作，如果否，则进行步骤419；步骤419、启动燃烧器c的电加热器，然后执行步骤418。

17、进一步地，所述步骤五包括以下步骤：步骤501、喷入纯柴油，由燃烧器a燃烧形成热流，然后执行步骤502；步骤502、判断燃烧器a处的温度是否达到第五切换温度，如果是，则进行步骤511，如果否，则进行步骤503；步骤503、判断燃烧器a处的温度是否大于第三切换温度，如果是，则进行步骤504，如果否，则进行步骤501；步骤504、检测co2储气罐是否有气体，如果是，则进行步骤505，如果否，则进行步骤506；步骤505、打开co2储气罐，设置目标流量的5～10％为初始流量，然后执行步骤506；步骤506、喷入柴油与醇类燃料的混合燃料，由燃烧器a燃烧形成热流，后执行步骤507；步骤507、判断燃烧器a处的升温速率是否大于40～45℃/s，如果是，则进行步骤508，如果否，则进行步骤502；步骤508检测co2储气罐是否有气体，如果是，则进行步骤509，如果否，则进行步骤510；步骤509、在之前的基础上增加50％的co2流量，然后执行步骤510；步骤510、在之前的基础上，增加45～50％的醇类燃料的添加比例，然后执行步骤507；步骤511、启动燃烧器b，醇类燃料的初始比例设为15％，电加热器的功率范围为60～80kw，水冷却器中冷却水初始流量为1800kg/h，然后执行步骤512；步骤512、判断燃烧器b处的温度是否达到设定温度，如果是，则进行步骤516，如果否，则进行步骤513；步骤513、判断燃烧器b处的温度是否达大于590～600℃，如果是，则进行步骤514，如果否，则进行步骤512；步骤514、判断燃烧器b处的升温速率是否大于30～35℃/s，如果是，则进行步骤515，如果否，则进行步骤512；步骤515、在之前的基础上增加25～30％的醇类燃料的添加比例，冷却水流量增加25～30％，然后执行步骤514；步骤516、判断燃烧器b处的温度是否大于第二脱出温度，如果是，则进行步骤517，如果否，程序结束；步骤517、热流通过控制阀，经过co2捕集/再生器b外部，将之前捕集的co2通过控制阀脱出并储存在co2储气罐中，然后进行步骤518；步骤518、判断热流出口处的温度是否达到热流发生器设定温度，如果是，则进行步骤520，如果否，则进行步骤519；步骤519、启动冷却器，然后执行步骤518；步骤520、判断co2浓度是否达到设定浓度，如果是，则进行步骤521，如果否，则进行步骤517；步骤521、关闭控制阀，停止co2脱出。

18、基本原理说明：co2捕集/再生器：结构上为内外套筒结构，内层负责吸收co2，外层通过热流对内层进行加热，使其达到脱出温度。

19、本发明在控制氮氧化物排放的同时通过增加co2捕集/再生器来控制co2的排放，通过设置的co2捕集/再生器，将燃烧时产生的co2捕集并脱出后存储于储气罐中，用于后续控制升温速率中，控制颗粒物生成，达到协同降低co2和氮氧化物的作用。

20、能够实现co2高效捕集的温度条件：

21、co2捕集/再生器a：300℃～400℃时捕集co2；450℃以上脱出co2；内层放置的吸收剂为镁基吸收剂或者水滑石吸收剂；

22、co2捕集/再生器b：550℃～650℃时捕集co2；700℃以上脱出co2；内层放置的吸收剂为钙基吸收剂或者硅酸锂基吸收剂。

23、维持了试验热流温度的稳定性的方式为：当co2捕集时，捕集时是吸热反应，会造成热流温度下降，因此通过燃烧器c电加热的方式把热流温度补充到设定温度。热流只有进行co2循环捕集，才能实现对热流中co2的充分捕集，所以热流经过被测件后，通过压力控制阀，部分回流到燃烧器b的出口，实现循环吸收；当co2脱出再生时，是放热反应，虽然再生后是通向储气罐，但是也有可能会影响最终热流温度，因此采用空气冷却或水冷却进行控制，使温度维持在设定的范围。

24、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：采用本发明设计的方案后，降低氮氧化物排放的同时，也能够降低co2排放，而且热流发生器出口处热流温度基本没有下降，维持了试验热流温度的稳定性。