[精品]SCR技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用淺談

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1、SCR技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用淺談SCR技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用淺談【摘要】本文通過介紹選擇性催化還原(SCR)技術(shù)的工作原理以及結(jié)構(gòu)，具體分析了該技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)后處理應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并展望了SCR技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用上的發(fā)展趨勢。【關(guān)鍵詞】柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；SCR技術(shù)；應(yīng)用0.引言本文僅通過作者個(gè)人觀點(diǎn)對SCR技術(shù)理解分析并對它的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。隨著社會(huì)發(fā)展，國家對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放的規(guī)定越來越嚴(yán)格。目前，國家限制的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放物主要有C0、HC、NOx、PM等。根據(jù)我國的國IV法規(guī)規(guī)定，要求柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在E

2、SC測試中，CO的排放量不得大于1.5g/(kW?h),HC的排放量不得大于0.46g/(kW?h),NOx的排放量不得大于3.5g/(kW?h),PM的排放量不得大于0.02g/(kW?h)；在ETC測試中，CO的排放量不得大于4.0g/(kW?h),NOx的排放量不得大于3.5g/(kW?h),PM的排放量不得大于0?03g/(kW?h)。rfl于國家標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，單純地提高柴油機(jī)的性能已經(jīng)無法滿足排放法規(guī)，所以需要采取額外的措施來處理尾氣。目前社會(huì)普遍的技術(shù)路線有兩種。一種是廢氣再循環(huán)+顆粒捕捉器(EGR+

3、DPF)技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，DPF過濾效率超過90%,缺點(diǎn)是油耗增加，對柴油的硫含量有一定要求，冷啟動(dòng)困難，工況不均衡；另一種是采用優(yōu)化燃燒+選擇性催化還原(SCR)技術(shù)，此方法可以降低5%-7%的油耗，對柴油的硫含量耍求低，有害物質(zhì)NOx的轉(zhuǎn)化率大于70%,唯一的缺點(diǎn)是需要消耗尿素。SCR技術(shù)可以節(jié)約燃油，而且我國的燃油品質(zhì)不高，所以SCR技術(shù)較適合我國的情況。本文將對SCR技術(shù)進(jìn)行具體的分析，并對它的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。1.尿素-SCR系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)簡介尿素-SCR系統(tǒng)是指安裝在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣

4、排放裝置中，將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的有害氣體NOx催化還原成N2和H20的一種裝置。該裝置主要包括尿素噴射系統(tǒng)、SCR催化轉(zhuǎn)化器、尿素箱、噴嘴。其屮尿素噴射系統(tǒng)包括尿素噴射泵、屯控單元。另外，值得注意的是,尿素溶液會(huì)在零下lloC時(shí)凝結(jié)，需要配備尿素加熱裝置。尿素-SCR系統(tǒng)的工作原理：在尿素-SCR系統(tǒng)止常工作狀態(tài)下，首先尿素泵在電控單元的控制下將尿素水溶液從尿素罐中取出，然后經(jīng)過系統(tǒng)的加壓、過濾送到計(jì)量噴射單元中，與此同時(shí)經(jīng)過控制單元控制調(diào)壓后的壓縮空氣也進(jìn)入計(jì)量噴射單元。當(dāng)系統(tǒng)的定量噴射泵打開后，壓縮空氣帶著尿素

5、溶液液滴攝入噴嘴，在噴嘴混合后，噴出霧化的尿素小液滴，進(jìn)入排氣管。在排氣管內(nèi)霧化的細(xì)小尿素液滴首先分解為NH3和HNCO,并與汽車尾氣混合進(jìn)入SCR催化轉(zhuǎn)化器。在催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)，IINCO進(jìn)一步水解出更多的NII3,與尾氣中的NOx在催化劑表面發(fā)生SCR反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無害的N2和H20。SCR催化轉(zhuǎn)化器是SCR后處理系統(tǒng)中最重要的一個(gè)部件，關(guān)系著催化反應(yīng)的轉(zhuǎn)換效率，它主要由三部分組成：載體、涂層、封裝。一般載體采用給反應(yīng)提供了一個(gè)有效的較大反應(yīng)空間的通道，外殼封裝消咅器，內(nèi)表面涂有化催化劑涂層，對氣體進(jìn)行催化反應(yīng)。尿素

6、-SCR系統(tǒng)中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：4N0+02+4NII3二4N2+6II2NO+NO2+2NH3二2N2+3H2O6NO2+8NII3二7N2+12II20圖1尿素-SCR系統(tǒng)工作原理示意圖根據(jù)反應(yīng)方程式可以得知，噴入的尿素并非越多越好，必須根據(jù)排出的氣體量而定。所以尿素-SCR系統(tǒng)的電控單元須與發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元相連接，根據(jù)具體的工作狀況實(shí)吋噴出適量的尿素。尿素-SCR系統(tǒng)的工作原理如圖1所示：2.尿素-SCR系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器部件分析2.1尿素-SCR系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器的涂層催化轉(zhuǎn)化器的涂層是尿素-SCR系統(tǒng)中

7、故重要的部分，它是控制SCR反應(yīng)效率的關(guān)鍵所在。在不同的工況下，尾氣的溫度、流動(dòng)速度及氣體組成濃度均有不同，如何盡可能地將化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行徹底，是系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。為了提高反應(yīng)效率，通常采用以飢基(V2O5-TiO2-WO3)或沸石分子篩作為活性組分的催化劑涂層。其中飢基催化劑的適合溫度范圍為250-450oC,銅基分子篩適合于溫度在200oC以下的應(yīng)用，鐵基分子篩適合于排溫較高(?650oC)的發(fā)動(dòng)機(jī)。飢基催化劑抗硫性能好，且價(jià)格較低，在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。另外，反應(yīng)結(jié)束后排出的尾氣中還含有大量的NII3,法規(guī)對NI

8、I3的逸出也進(jìn)行了限定。逸出的NII3主要來自兩個(gè)方面：一個(gè)是SCR反應(yīng)木身無法反應(yīng)完全，會(huì)殘留部分NH3；另一個(gè)是NH3的射入量過大，與氣體中的NOx的量不符，會(huì)遺留大量NII3。處理NII3的逸出問題主要有兩種措施：-是加大尿素噴射控制單元的控制精度，使NH3的噴射量合理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)噴入NH3與NOx的比例大約為0.8吋，除去NOx的能力可達(dá)70%以上