柴油機(jī)SCR構(gòu)成與原理

1、LOGO柴油機(jī)柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的概述系統(tǒng)的概述SCR技術(shù)應(yīng)用的背景技術(shù)應(yīng)用的背景全球化石燃料的短缺及全球化石燃料的短缺及 CO2 減排壓力的增加，柴油機(jī)以它載重量大減排壓力的增加，柴油機(jī)以它載重量大 比比油耗低油耗低 熱效率高等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用熱效率高等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用 但柴油機(jī)排放的氮氧但柴油機(jī)排放的氮氧化物（化物（NOx ）和微粒（）和微粒（PM ）也對(duì)人們的生活環(huán)境產(chǎn)生的嚴(yán)重的危害）也對(duì)人們的生活環(huán)境產(chǎn)生的嚴(yán)重的危害 各國(guó)紛紛出臺(tái)了排放法規(guī)，大幅度減少機(jī)動(dòng)車的排放各國(guó)紛紛出臺(tái)了排放法規(guī)，大幅度減少機(jī)動(dòng)車的排放 NOx.目前，國(guó)內(nèi)外專家普遍認(rèn)為通過燃燒優(yōu)化等機(jī)內(nèi)控制措施

2、很難滿足歐目前，國(guó)內(nèi)外專家普遍認(rèn)為通過燃燒優(yōu)化等機(jī)內(nèi)控制措施很難滿足歐 歐歐排排放法規(guī)的要求放法規(guī)的要求 高效的排氣后處理技術(shù)高效的排氣后處理技術(shù) SCR以它較高的燃油經(jīng)濟(jì)性以它較高的燃油經(jīng)濟(jì)性 對(duì)油品要求對(duì)油品要求較低的性質(zhì)被公認(rèn)為最具有潛力的技術(shù)之一以尿素溶液作為還原劑具有技術(shù)成較低的性質(zhì)被公認(rèn)為最具有潛力的技術(shù)之一以尿素溶液作為還原劑具有技術(shù)成熟熟 催化劑穩(wěn)定催化劑穩(wěn)定 NOx轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了最廣泛的應(yīng)用轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了最廣泛的應(yīng)用SCR技術(shù)工作原理技術(shù)工作原理快速SCR 反應(yīng)v當(dāng)增加NOx 中NO2 比例時(shí),可以提高低溫條件下N H3 SCR 對(duì)NOx 的轉(zhuǎn)化效

3、率4N H3 + 2NO + 2NO2 =4N2 + 6H2Ov該反應(yīng)可在較低溫度下進(jìn)行。當(dāng)NO 與NO2 濃度之比為1 時(shí)將會(huì)有最佳的NOx催化轉(zhuǎn)化效率。該反應(yīng)在低溫條件下的反應(yīng)速率是標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)的17 倍,故被稱為快速SCR 反應(yīng)。因此,在SCR 反應(yīng)器上游安裝預(yù)氧化裝置將一部分NO 氧化成NO2 ,可解決低溫情況下N H3 SCR 法NOx轉(zhuǎn)化效率低的問題。SCR系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)的工作原理標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)v柴油機(jī)的NOx 排放中NO 占90 % 以上, N H3 SCR 催化還原反應(yīng)主要反應(yīng)如下: 4N H3 + 4NO + O2 =4N2 + 6H2Ov反應(yīng)被稱為標(biāo)準(zhǔn)SCR 反應(yīng),該

4、反應(yīng)是N H3 催化還原NOx的主要反應(yīng),在溫度300 400 時(shí)有較高的反應(yīng)效率,但在溫度較低時(shí)( 250 ,如柴油機(jī)冷起動(dòng)) NOx轉(zhuǎn)化效率較低,故需要尋求一種能夠在柴油機(jī)排氣溫度較低時(shí)仍能保持較高NOx 轉(zhuǎn)化效率的方法。SCR系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成SCR系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成SCR系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成SCR系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成尿素罐尿素泵SCR系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成尿素噴嘴SCR系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成催化器SCR系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成氮氧化物傳感器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀SCR技術(shù)的影響因素技術(shù)的影響因素5 SO2 的影響 對(duì)于V2O5 /T iO2 活性炭催化劑, 在V2O5 負(fù)載率較低時(shí),

5、 SO2 對(duì)催化劑活性具有明顯促進(jìn)作用, 而在較高負(fù)載率時(shí), 促進(jìn)作用消失; 在低溫條件,SO2對(duì)催化劑有毒化作用, 從而抑制SCR 反應(yīng), 而在高溫條件下卻能促進(jìn)SCR反應(yīng), 提高NOx 轉(zhuǎn)化率。SCR系統(tǒng)的影響因素系統(tǒng)的影響因素4 H2O的影響對(duì)于大多數(shù)SCR 催化劑, 低溫時(shí)H2O的存在降低催化劑的活性, 而在較高溫度時(shí)H2O 基本不影響NOx 轉(zhuǎn)化率, 此溫度隨著催化劑的不同而不同。對(duì)于催化劑V2O5 /T iO2 而言, 反應(yīng)溫度低于350( 時(shí),由于活性位上H2O與反應(yīng)物(NH3 或NO )之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附, H2O 會(huì)對(duì)催化劑SCR 活性產(chǎn)生抑制作用; 較高溫度時(shí)H2O 的含量幾

6、乎不影響NOx 轉(zhuǎn)化率SCR系統(tǒng)的影響因素系統(tǒng)的影響因素1 溫度的影響SCR 還原反應(yīng)過程中必須有O2 存在并且有適宜的溫度。溫度過高時(shí), NH3 可能自行燃燒而不與NOx 反應(yīng); 溫度太低時(shí), 則反應(yīng)速度可能太慢, 由此產(chǎn)生的冷凝還將損壞催化劑。2 柴油品質(zhì)的影響柴油品質(zhì)的好壞也間接影響了SCR 的工作效能。柴油中的硫含量將會(huì)使裝置里的催化劑中毒,將使SCR 的工作效率大大降低。所以, 燃油品質(zhì)的提高與SCR的廣泛使用有著密切的聯(lián)系。SCR系統(tǒng)的影響因素系統(tǒng)的影響因素3 PM及粉塵的影響 柴油機(jī)排氣中的另一個(gè)主要污染成分就是PM。如果過多的PM 堆積在催化器中就會(huì)增加排氣阻力, 使排氣不暢通, 排氣不能充分與催化劑接觸, SCR