柴油機SCR構成與原理

1、柴油機柴油機SCR系統(tǒng)的概述系統(tǒng)的概述 SCR技術應用的背景技術應用的背景 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，柴油機以它載重量大減排壓力的增加，柴油機以它載重量大 比比 油耗低油耗低 熱效率高等優(yōu)點得到了越來越廣泛的應用熱效率高等優(yōu)點得到了越來越廣泛的應用 但柴油機排放的氮氧但柴油機排放的氮氧 化物（化物（NOx ）和微粒（）和微粒（PM ）也對人們的生活環(huán)境產生的嚴重的危害）也對人們的生活環(huán)境產生的嚴重的危害 各國紛紛出臺了排放法規(guī)，大幅度減少機動車的排放各國紛紛出臺了排放法規(guī)，大幅度減少機動車的排放 NOx. 目前，國內外專家普遍認為通過燃燒優(yōu)化等機內控制措

2、施很難滿足歐目前，國內外專家普遍認為通過燃燒優(yōu)化等機內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高效的排氣后處理技術 SCR以它較高的燃油經濟性以它較高的燃油經濟性 對油品要求對油品要求 較低的性質被公認為最具有潛力的技術之一以尿素溶液作為還原劑具有技術成較低的性質被公認為最具有潛力的技術之一以尿素溶液作為還原劑具有技術成 熟熟 催化劑穩(wěn)定催化劑穩(wěn)定 NOx轉化效率高等優(yōu)點，因此得到了最廣泛的應用轉化效率高等優(yōu)點，因此得到了最廣泛的應用 SCR技術工作原理技術工作原理 快速SCR 反應 當增加NOx 中NO2 比例時,可以提高低溫條件下N H3 SCR 對NO

3、x 的轉化效率 4N H3 + 2NO + 2NO2 =4N2 + 6H2O 該反應可在較低溫度下進行。當NO 與NO2 濃度之比為1 時將會有最佳的NOx催化轉化效率。該反應在低 溫條件下的反應速率是標準SCR反應的17 倍,故被稱為快速SCR 反應。因此,在SCR 反應器上游安裝預氧化 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 標準SCR反應 柴油機的NOx 排放中NO 占90 % 以上, N H3 SCR 催化還原反應主要反應如下: 4N H3 + 4NO + O2 =4N2 + 6H2O 反應被稱

4、為標準SCR 反應,該反應是N H3 催化還原NOx的主要反應,在溫度300 400 時有較高的反 應效率,但在溫度較低時( 250 ,如柴油機冷起動) NOx轉化效率較低,故需要尋求一種能夠在柴油機排氣溫 度較低時仍能保持較高NOx 轉化效率的方法。 SCR系統(tǒng)的構成系統(tǒng)的構成 SCR系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 SCR系統(tǒng)的構成系統(tǒng)的構成 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 國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀 SCR技術的影響因素技術的影響因素 5 SO2 的影響 對于V2O5

5、/T iO2 活性炭催化劑, 在V2O5 負載率較低時, SO2 對催化劑活性具有明顯促進作用, 而在較 高負載率時, 促進作用消失; 在低溫條件,SO2對催化劑有毒化作用, 從而抑制SCR 反應, 而在高溫條件下卻 能促進SCR反應, 提高NOx 轉化率。 SCR系統(tǒng)的影響因素系統(tǒng)的影響因素 4 H2O的影響 對于大多數(shù)SCR 催化劑, 低溫時H2O的存在降低催化劑的活性, 而在較高溫度時H2O 基本不影響NOx 轉化 率, 此溫度隨著催化劑的不同而不同。對于催化劑V2O5 /T iO2 而言, 反應溫度低于350( 時,由于活性位上 H2O與反應物(NH3 或NO )之間存在競爭吸附, H

6、2O 會對催化劑SCR 活性產生抑制作用; 較高溫度時 H2O 的含量幾乎不影響NOx 轉化率 SCR系統(tǒng)的影響因素系統(tǒng)的影響因素 1 溫度的影響 SCR 還原反應過程中必須有O2 存在并且有適宜的溫度。溫度過高時, NH3 可能自行燃燒而不與NOx 反應; 溫度太低時, 則反應速度可能太慢, 由此產生的冷凝還將損壞催化劑。 2 柴油品質的影響 柴油品質的好壞也間接影響了SCR 的工作效能。柴油中的硫含量將會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 柴油機排氣中的另

7、一個主要污染成分就是PM。如果過多的PM 堆積在催化器中就會增加排氣阻力, 使排氣 不暢通, 排氣不能充分與催化劑接觸, SCR 催化裝置的效率將會大大降低。在SCR 裝置進行催化還原反應 前先讓排氣通過顆粒捕集器,既可以降低柴油機PM 的排放, 同時也解決了SCR中PM的影響 排氣溫度傳感器 Thank You! SCR技術工作原理技術工作原理 快速SCR 反應 當增加NOx 中NO2 比例時,可以提高低溫條件下N H3 SCR 對NOx 的轉化效率 4N H3 + 2NO + 2NO2 =4N2 + 6H2O 該反應可在較低溫度下進行。當NO 與NO2 濃度之比為1 時將會有最佳的NOx催

8、化轉化效率。該反應在低 溫條件下的反應速率是標準SCR反應的17 倍,故被稱為快速SCR 反應。因此,在SCR 反應器上游安裝預氧化 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 標準SCR反應 柴油機的NOx 排放中NO 占90 % 以上, N H3 SCR 催化還原反應主要反應如下: 4N H3 + 4NO + O2 =4N2 + 6H2O 反應被稱為標準SCR 反應,該反應是N H3 催化還原NOx的主要反應,在溫度300 400 時有較高的反 應效率,但在溫度較低時( 250 ,如柴油機冷起動) NOx轉化效率較低,故需要尋求一種能夠在柴油機排氣溫 度較低時仍能保持較高NOx 轉化效率的方法。 國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀 SCR系統(tǒng)的影響因素系統(tǒng)的影響因素 4 H2O的影響 對于大多數(shù)SCR 催化劑, 低溫時H2O的存在降低催化劑的活性, 而在較高溫度時H2O 基本不影響NOx 轉化 率, 此溫度隨著催化劑