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目前,中國的霧霾災害越來越嚴重,其中,機動車的排放物已成為霧霾的重要汙染源。在機動車中,造成汙染最嚴重的是柴油車。我國的柴油車發展起步較晚,加上以前長時間“重汽輕柴”的發展政策,使柴油車技術長時間處於落後狀態,一些舊式柴油車油耗高,噪聲大,黑煙滾滾 。對於柴油機尾氣排放後處理,SCR技術是常用的處理方式。

從2017年1月1日開始,全國範圍內已全部執行國五標準。國五作為汽車尾氣排放標準,相當於歐盟的歐五標準,歐盟已經從2009年起開始執行,其對氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳和懸浮粒子等機動車排放物的限製更為嚴苛。從國一提至國五,每提高一次標準,單車汙染減少30%至50%。柴油機廠家大多通過機內淨化降低碳煙,然後利用SCR係統降低NOx排放的方法來滿足國五排放法規對碳煙和NOx的限製。
下麵我們簡單了解下SCR技術
SCR(Selective Catalytic Reduction),即選擇性催化還原,其原理是在含有NOx的尾氣中噴入氨,尿素或者其它含氮化合物,使其中的NOx還原成N2和水。還原反應在較高的溫度範圍(870—1100℃)內進行,不需要催化劑,稱為選擇性非催化還原(SNCR);還原反應在較低的溫度範圍(315—400℃)內進行,需要催化劑,稱之為選擇性催化還原(SCR)。由於NH3可以選擇性的與NOx反應而不是被氧氣氧化,因此反應稱為選擇性的。目前SCR用到的催化劑主要有TiO2為載體,V2O5為活性物質的平板式催化劑。
SCR的關鍵因素有二:一是排氣與NH3充分混合;二是按進入反應區的NOx濃度及去除率嚴格控製NH3的噴入量。
主要反應方程式:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(1)
2NO+4NH3+2NO2→4N2+6H2O(2)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O(3)
3O2+4NH3→2N2+6H2O(4)
反應( 1) 為標準SCR 反應, 由於排氣中的NO與NO2 的比例一般在9:1 以上, 此時SCR 催化器中主要發生標準SCR 反應。反應( 2) 稱為快速SCR 反應, 研究表明, 此反應可以在較低溫度下進行, 並且在較低溫度下反應速率是標準SCR 反應的17 倍。提高NOx 中NO2 的比例可以使SCR 在較低溫度下發生快速SCR 反應, 有利於提高N Ox 轉化率。因此, 提高尾氣中NO2 的比率是提高SCR 轉化率的有效途徑。SCR 本身對S 不敏感, 我國燃油品質較差, 含S量偏高, 因此SCR 適合在我國使用。但是SCR 技術通常需要前置DOC 調節NO2 比例, 或者後置DOC 來處理泄漏的NH3 , 而DOC 一般都是對S 敏感的, 這就影響了SCR 在國內的應用。隻有通過提高燃油品質, 降低燃油中的S 含量來解決這個問題。為同時去除排氣中的NOx 和PM, 需將不同排氣後處理技術合理結合。
SCR的性能因素:
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催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)活(huo)性(xing)。由(you)於(yu)煙(yan)氣(qi)的(de)某(mou)些(xie)成(cheng)分(fen)引(yin)起(qi)催(cui)化(hua)劑(ji)中(zhong)毒(du),煙(yan)氣(qi)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)導(dao)致(zhi)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)燒(shao)結(jie),飛(fei)灰(hui)的(de)撞(zhuang)擊(ji)造(zao)成(cheng)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)腐(fu)蝕(shi)等(deng)都(dou)會(hui)降(jiang)低(di)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)活(huo)性(xing)。
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煙氣溫度。煙氣溫度既決定了催化還原進行的速度,也決定了催化劑的活性。
典型的SCR係統結構包括尿素水溶液儲存、傳輸、噴射係統,壓縮空氣係統以及控製係統。其主要部分及功能如下:
尿素箱:尿(niao)素(su)水(shui)溶(rong)液(ye)的(de)儲(chu)存(cun)容(rong)器(qi)。因(yin)為(wei)尿(niao)素(su)水(shui)溶(rong)液(ye)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing),因(yin)此(ci)其(qi)儲(chu)存(cun)和(he)傳(chuan)輸(shu)設(she)備(bei)應(ying)該(gai)選(xuan)用(yong)特(te)殊(shu)的(de)材(cai)料(liao)或(huo)者(zhe)進(jin)行(xing)防(fang)腐(fu)蝕(shi)處(chu)理(li),來(lai)防(fang)止(zhi)或(huo)減(jian)緩(huan)腐(fu)蝕(shi)。
尿素泵:尿素泵是尿素水溶液傳輸的動力裝置,它將尿素水溶液輸送到計量設備中,並且維持一定的壓力備用。
壓縮空氣係統:尿niao素su的de噴pen射she分fen為wei壓ya縮suo空kong氣qi輔fu助zhu噴pen射she和he無wu壓ya縮suo空kong氣qi輔fu助zhu噴pen射she兩liang種zhong方fang式shi。目mu前qian應ying用yong較jiao多duo的de是shi利li用yong壓ya縮suo空kong氣qi輔fu助zhu噴pen射she,采cai用yong這zhe種zhong方fang式shi就jiu需xu要yao用yong壓ya縮suo空kong氣qi係xi統tong。其qi優you點dian是shi霧wu化hua效xiao果guo好hao,但dan是shi由you於yu使shi用yong壓ya縮suo空kong氣qi係xi統tong導dao致zhi係xi統tong複fu雜za,成cheng本ben高gao,而er且qie輸shu送song管guan路lu中zhong尿niao素su水shui溶rong液ye中zhong的de水shui分fen蒸zheng發fa會hui使shi尿niao素su晶jing體ti析xi出chu,堵du塞sai噴pen嘴zui;若不使用壓縮空氣輔助噴射,雖然可以使係統簡單,但是霧化效果不好,影響SCR反應的程度,使NOx轉化率下降,NH3泄露量大,因此應用不多。
尿素噴嘴:尿(niao)素(su)噴(pen)嘴(zui)安(an)裝(zhuang)在(zai)排(pai)氣(qi)管(guan)上(shang),將(jiang)計(ji)量(liang)設(she)備(bei)送(song)來(lai)的(de)尿(niao)素(su)與(yu)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)的(de)混(hun)合(he)物(wu)順(shun)流(liu)噴(pen)射(she)進(jin)入(ru)排(pai)氣(qi)管(guan)中(zhong),並(bing)且(qie)盡(jin)量(liang)使(shi)噴(pen)出(chu)的(de)尿(niao)素(su)水(shui)溶(rong)液(ye)均(jun)勻(yun)霧(wu)化(hua),尿(niao)素(su)水(shui)溶(rong)液(ye)的(de)霧(wu)化(hua)程(cheng)度(du),與(yu)尾(wei)氣(qi)混(hun)合(he)的(de)均(jun)勻(yun)程(cheng)度(du)對(dui)scR反(fan)應(ying)的(de)程(cheng)度(du)有(you)極(ji)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)。尿(niao)素(su)水(shui)溶(rong)液(ye)的(de)霧(wu)化(hua)對(dui)噴(pen)嘴(zui)的(de)型(xing)式(shi),數(shu)目(mu)等(deng)都(dou)有(you)一(yi)定(ding)要(yao)求(qiu),此(ci)外(wai),對(dui)噴(pen)嘴(zui)的(de)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)也(ye)有(you)一(yi)定(ding)的(de)要(yao)求(qiu),研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)噴(pen)嘴(zui)到(dao)催(cui)化(hua)消(xiao)聲(sheng)器(qi)的(de)入(ru)口(kou)至(zhi)少(shao)300mm,距離越大混合的效果越好嘲。
催化轉化器:Nox還原反應發生的場所,一般采用蜂窩狀的內部結構,為了提高SCR反應的程度要獲得盡量大的內表麵積,同時也要盡量減小轉化器造成的排氣背壓升高。SCR催化劑附著在催化轉化器的內表麵,工作時吸附在表麵上的NH3與NQ在催化劑作用下發生反應。
針對空氣汙染的現狀,朝輝推出了兩款專為柴油機尾氣排放後處理裝置DOC/DPF和SCR係統的汽車尾氣專用壓力傳感器PT124B-245/249係列產品,現已批量投入市場,使用的DOC/DPF和SCR係統完全符合國家排放標準,將明顯改善環境質量,為減少霧霾天氣做貢獻。
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