汪娟丽
酒钢集团榆中钢铁有限责任公司甘肃兰州730104
摘要：随着科学技术快速发展，越来越多先进技术和设备涌现，内燃机车柴油机作为列车运动的动力装置，直接关乎到列车的安全稳定运行。内燃机车柴油机在运行中，需要消耗大量的能源，对于环境污染较大，对于人类环境带来的危害较大，制约人类社会的健康持续发展。故此，新时期为了迎合可持续发展战略要求，应该尽可能降低内燃机车柴油机的污染排放，寻求合理措施予以控制，实现降低能耗和保护环境的目标。
关键词：内燃机车；柴油机；污染排放
内燃机车是当前客运和货运的关键所在，占据比例较大，在全球范围内，当属我国和印度的内燃机车队伍较为庞大。相较于其他运输方式而言。内燃机车排放量尽管占比较小，但是随着内燃机车规模的进一步扩大，新时期内燃机车柴油机的污染排放现象愈加严峻。在可持续发展背景下，尽管内燃机车排放物质不会排放在城市上空，但是可能会转变成酸雨降落到大地，尤其是一些大机务段的内燃机车或城市内部的客运内燃机车组，污染问题十分严重，将严重威胁到人们的身体健康，破坏生态平衡。所以，为了降低内燃机车污染排放，应该寻求合理措施予以实践，营造良好的生态环境。
一、内燃机车排放物成分和危害
内燃机车柴油机运行中会排放大量的废气，废气中含有大量的氮气和氧气，完全燃烧后产生二氧化碳，对于大气环境污染较大。由于柴油机结构参数和运行工况不同，所排放废弃的数量和成分同样存在差异。
（一）有害物质生成
内燃机车柴油机在运行中，排放的有害物质包括并未完全燃烧的有害物质和附加反应产生有害物质。由于燃料并未完全燃烧产生的有害物质，主要包括硫氧化物和氮氧化物等物质[1]。高温燃烧条件下，空气中氧气和氮气的相互反应，可以生成氮氧化物，NO成分占比较大，在废气流和氧化中生成NO2燃油中的硫元素，燃烧中逐渐形成硫氧化物。一氧化碳和碳氢化合物是不完全燃烧的产物，尽管柴油机可以吸入大量的空气，但是燃油喷射期间由于局部混合不均匀，产生的空气却并不充足。这样燃烧过程中会产生碳氢化合物与一氧化碳，在高温条件深度裂解产生微小颗粒和碳烟。
（二）排气中的成分和危害
内燃机车柴油机相较于汽车柴油机而言存在一定差异，排放的废气主要是以氮氧化物为主，在总排放物质中占据95%左右，伴随着柴油机的磨损和老化，随着未完全燃烧产物排放量的提升，氮氧化物排放占比随之下降到60%。内燃机车柴油机中排放的碳氢化合物和氮氧化物成分，对于人体健康威胁较为严重，如果有害物质的过度排量，将会导致酸雨现象的出现。疏导酸雨物质的影响，通过呼吸系统进入到人体后，成为主要致癌物质，人体无法自行消除，长此以往将形成恶性肿瘤，威胁到人们身体健康[2]。
二、排放控制技术和发展
内燃机车排放问题愈加严重，由于排放限值标准和法规之间的矛盾，导致内燃机车的设计和运用难度随之提升，如何降低污染排放成为当前首要问题。近些年来，随着科学技术的快速发展，降低内燃机车柴油机污染排放量的技术不断推陈出新，柴油机有害物质生成和控制成为科研重点所在。柴油机排放控制技术在实际应用中，可以分为机内、机外措施，结合具体净化要求，推动柴油机节能降耗工作开展[3]。机内净化是通过加强柴油机工作过程的研制和改进，促使燃烧和供油等系统协调运行，尽可能降低柴油机排放中有害物质。机外净化是指燃料进入到柴油机前进行处理，同时在排入大气前寻求合理的过滤和催化反应技术来降低有害物质排放量。
（一）机内净化措施
机内净化措施在实际应用中，通过燃烧过程的优化和控制，降低有害成分排放。就当前机内净化措施来看，主要表现在以下几个方面：（1）电子控制系统。电控喷油相较于机械式而言定时范围更广，可以借助未处理及实现对柴油机的有效控制，取缔以往的调速器，实时监测柴油机运行参数，降低柴油机有害物质的排放总量[4]。（2）高压喷射系统。通过提升喷油压力，控制在140MPa～160MPa范围，有助于对现有的雾化质量进一步改进和完善，促使燃油和空气混合改善。（3）废弃再循环。少量废气进入到柴油机进气系统中，废弃可以充当燃烧延迟剂和稀释剂，促使燃烧峰值温度大大降低，降低NOX的排放。（4）改善燃油喷射凸轮线性，有助于降低燃油喷入量，在预燃烧阶段有效降低燃烧初期放热率和峰值温度，实现减少NOX排放量目的。（5）NOX作为排放污染物中的主要成分，燃烧期间产生的NOX物质伴随着燃烧温度变化而变化，缸内压力对于NOX生成产生的影响较小。通过降低循环峰值温度，加强中冷有助于降低NOX总排放量，但是固体悬浮颗粒物和CO等物质，并不会伴随着增压空气温度变化而变化。（6）停缸法，柴油机处于低负荷与怠速运转状态下，部分气缸运行可以降低碳氢化合物的排放量。如果柴油机运行负荷在50%以下，一个增压器，反之则是两个增压器同步运行。（7）燃烧室注水，通过气缸内注水方式在降低燃烧峰值温度的同时，可以有效减少NOX物质的排放，实现污染物排放的有效控制。
（二）机外净化措施
机外净化措施在实际应用中，其中并不包含燃烧优化内容，可以从前处理和后处理两个角度着手解决[5]。前处理的主要成分包括低芳香烃柴油和低硫，或是通过天然气燃料、液化气燃料，在燃料燃烧前有效处理。后处理主要是降低柴油机排放量的有效措施，借助颗粒过滤器来降低废气固体成分，微粒质量浓度大大降低。柴油机安装微粒过滤器后，在特定工况下微粒个数浓度排放浓度较高，与人们身体健康之间存在密切联系。借助氧化催化剂，有助于对废气进一步优化，降低CO和HC成分，向废气流中加入氨物质可以有效降低氮氧化物成分含量，但是这几种方式成本较高、体积大，后期维护保养难度较大，还有待进一步改进和完善，实现大范围的推广和应用。
通多种排放控制措施来看，可以安装氧化中和器，在柴油机原有结构未发生改变的基础上，降低内燃机车排放量。为了实现内燃机车柴油机中有害物质的有效降低，如果仅仅对内燃机车柴油机的优化改造，将会加剧科研费用和制造成本。所以，NOX与燃油经济性和颗粒排放量之间联系较为密切，为新时期的内燃机车柴油机排放控制带来了严峻的挑战。伴随着科学技术的快速发展，现代工艺在内燃机车柴油机排放控制中应用，尽管可以降低CO和HC排放量，但是还有很多缺陷和不足有待完善，应该持续优化排放优化工艺，改进燃料系统，降低有害物质排放，节能环保，营造良好的生态环境。
结论：
综上所述，内燃机车柴油机在运行中，会排放大量的有害物质，为了可以实现节能环保目标，应该加强燃料燃烧前控制和事后排放控制，持续推进工艺优化，改建燃料系统，以求有效降低污染排放，保护生态环境。
参考文献：
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[2]刘彬.DF_4型内燃机车柴油机停机故障原因与判断处理[J].上海铁道科技，2018，28（01）：68-69.
[3]李小良.DF4B型内燃机车柴油机机油及燃油系统故障分析与处理[J].内燃机与配件，2018，16（04）：49-50.
[4]李长军，李艳敬.减少内燃机车打温时碳烟排放的重要性及主要措施[J].内燃机与配件，2018，20（02）：160-161.
[5]姜世峰，孙广致.HXN3型过渡方案高原内燃机车水暖系统适应性研究[J].铁道机车与动车，2018，11（01）：41-43+5.