國四柴油車后處理催化劑應(yīng)用中的問題

1、國國柴油車后處理催化劑柴油車后處理催化劑應(yīng)用中的問題應(yīng)用中的問題四川中自尾氣凈化有限公司四川中自尾氣凈化有限公司產(chǎn)品應(yīng)用部產(chǎn)品應(yīng)用部 孟楊孟楊2013.08主要內(nèi)容1.催化劑性能影響相關(guān)項2.國四階段催化劑應(yīng)用出現(xiàn)的問題及解決措施 2.1 SCR的問題 -低溫問題 -二次污染 2.2 DOC的問題 -硫中毒問題 2.3 POC的問題 -燒蝕問題3.小結(jié) 主要內(nèi)容1.催化劑性能影響相關(guān)項2.國四階段催化劑應(yīng)用出現(xiàn)的問題及解決措施 2.1 SCR的問題 -低溫問題 -二次污染 2.2 POC的問題 -燒蝕問題 2.3 DOC的問題 -硫中毒問題3.小結(jié) 催化劑性能相關(guān)項中耦合催化劑溫度空速空燃比污

2、染物濃度中毒OBD燃料安裝位置載體體積排氣流量排氣管材料緊耦合催化劑硫中毒磷中毒HC中毒可逆不可逆其他中毒還原劑濃度氧化劑濃度OSC底盤式催化劑底盤散熱充氣效率燃料消耗催化劑（器）性能催化劑問題討論基礎(chǔ)u 排放問題是一個系統(tǒng)概念，就具體項目而言，需要整車、發(fā)動機、控制系統(tǒng)、后處理等共同解決，相互兼顧u 催化劑需要在一定條件下發(fā)生功效，整車需要給催化劑創(chuàng)造發(fā)生功效的條件u 整車廠也應(yīng)該引導(dǎo)用戶為排放負(fù)起責(zé)任主要內(nèi)容1.催化劑性能影響相關(guān)項2.國四階段催化劑應(yīng)用出現(xiàn)的問題及解決措施 2.1 SCR的問題 -低溫問題 -二次污染 2.2 DOC的問題 -硫中毒問題 2.3 POC的問題 -燒蝕問題3

3、.小結(jié) SCR問題_低溫問題CSICE2009-033SCR問題_低溫問題解決方案 技術(shù)技術(shù)作用作用成本成本備注備注提高提高SCR催化劑催化劑低溫低溫活性活性在SCR前加裝氧化催化劑（DOC）優(yōu)化NO：NO2比例,提高排氣溫度體積約為0.30.5倍發(fā)動機排量，成本為250元/L加重成本、增加背壓分子篩催化劑更好的低溫活性無成本增加低硫燃油優(yōu)化控制策略和尿素噴射策略（Mapping調(diào)整）高負(fù)荷時增加氨儲備，用于低溫時使用尿素消耗增加閉環(huán)控制、氨逃逸風(fēng)險優(yōu)化SCR設(shè)計（增大體積、優(yōu)化混合器，優(yōu)化管路布置）降低排氣速度，提高尿素水解每升大約增加200元成本（含襯墊，封裝）加重成本、增加背壓排氣排氣熱

4、量熱量管理管理發(fā)動機延長后燃期提高排氣溫度無成本增加增加油耗進(jìn)氣或排氣節(jié)流閥技術(shù)提高排氣溫度10001500元增加油耗對排氣管路和SCR進(jìn)行保溫包裹降低散熱損失100300元增加成本 SCR問題_低溫問題解決方案Fe基增加NO2的效果（DOC+Fe）不同SCR催化劑的溫度窗口1502002503003504004505000102030405060708090100 NO conversion (%)Temperature (oC) 10 20 30 40 50V基增加NO2的效果（DOC+V）10015020025030035040045050055060030405060708090100

5、 NO conversion (%)Temperature (oC) Fresh SO2-Aged H2O-Aged1502002503003504004505000102030405060708090100 NO conversion (%)Temperature (oC) 5 10 20 30 40 50Cu & Fe SCR的效果SCR問題_低溫問題解決方案0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%190210230250280310350400450最淡最淡x轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化效率噴射開始時刻催化器入口排氣溫度噴射開始時刻催化器入口排氣溫度/氨泄漏氨泄漏10pp

6、m時時NOx轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化效率（空速（空速30000h-1)00.511.522.533.54190210230250280310350400450催化劑最大儲氨量催化劑最大儲氨量/mole噴射開始時刻催化器入口排氣溫度噴射開始時刻催化器入口排氣溫度/氨泄漏氨泄漏10ppm時催化劑儲氨量時催化劑儲氨量（空速（空速30000h-1）0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%00.20.40.60.811.2NOx轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化效率催化器儲氨量催化器儲氨量/molNOx轉(zhuǎn)化效率隨儲氨量的變化轉(zhuǎn)化效率隨儲氨量的變化尿素噴射前催化器入口排氣溫度250攝氏度空速30000h-1

7、0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%00.10.20.30.40.5NOx轉(zhuǎn)化效率轉(zhuǎn)化效率催化器儲氨量催化器儲氨量/molNOx轉(zhuǎn)化效率隨儲氨量的變化轉(zhuǎn)化效率隨儲氨量的變化尿素噴射前催化器入口排氣溫度350攝氏度空速30000h-1基于某發(fā)動機測試數(shù)據(jù)SCR問題_低溫問題解決案例*某7.7L發(fā)動機國五冷啟動循環(huán)排放結(jié)果 -不帶進(jìn)排氣進(jìn)氣門 -不帶排氣保溫 -V-SCR國五ETC噴射策略 -體積/排量=2.2EU6：-WHTC冷啟動SCR效率要求-71%（with EGR）-WHTC冷啟動SCR效率要求-83%（without EGR）SCR的問題_釩基的污染

8、l 五氧化二釩在各國都作為危險化學(xué)品管控l 美（加州）、日由于五氧化二釩的毒性有法規(guī)限制釩基SCR催化劑的使用l 歐洲對釩基SCR未做規(guī)定。從歐洲使用經(jīng)驗看，在使用中的毒性可能并不嚴(yán)重l 真正的問題可能在于催化劑報廢（整車報廢）后的帶來的二次污染問題SCR的問題_釩基污染的解決方案p 使用中的釩基污染控制 u 五氧化二釩物理特性的影響 -五氧化二釩550開始揮發(fā)，700以上顯著揮發(fā) -五氧化二釩熔點690 主機廠應(yīng)考慮的問題：國內(nèi)車輛實際運行工況中催化劑入口溫度是國內(nèi)車輛實際運行工況中催化劑入口溫度是否有滿足泄漏的條件？是否有控制高溫的措施？否有滿足泄漏的條件？是否有控制高溫的措施？u 釩基S

9、CR催化劑制備的影響 -涂覆式催化劑一般有2%-5%的涂層脫落 -整體擠出式催化劑同樣有脫落的風(fēng)險 催化劑廠應(yīng)考慮的問題：脫落率應(yīng)該控制在什么樣的范圍內(nèi)？脫落率應(yīng)該控制在什么樣的范圍內(nèi)？SCR的問題_釩基污染的解決方案p 催化劑報廢后的釩基污染控制u 法律依據(jù)-廢棄危險化學(xué)品污染環(huán)境防治辦法規(guī)定，危險化學(xué)品生產(chǎn)者、進(jìn)口者、銷售者、使用者對廢棄危險化學(xué)品承擔(dān)污染防治責(zé)任-報廢機動車拆解環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范：報廢機動車拆解產(chǎn)生的廢尾氣凈化催化劑屬于危險廢物u 建議措施 -行業(yè)協(xié)會應(yīng)組織行業(yè)內(nèi)主機廠、催化劑廠聯(lián)合起草釩基催化劑的回收處理制度及方法，并建立有效的行業(yè)監(jiān)督機制DOC的問題_硫中毒p 堵塞 S

10、 SO2 SO2 SO3 SO3 SO4-2p 與POC聯(lián)用時影響被動再生u DOC的SOF處理能力下降，導(dǎo)致大量SOF在POC沉積u POC被動再生原理低溫下（300-400） -DOC：NO+O2 NO2 -POC：NO2+C NO+CO（NO2/C7.6） 高溫下（600以上） -DOC+POC：O2+C CO2u POC再生更多依靠低溫條件下的NO2氧化進(jìn)行，就要求DOC在300-400有更高的NO的氧化能力DOC的問題_硫中毒的解決方案p 改善DOC配方，提高耐硫性-提升DOC在高硫條件下對HC、CO的處理能力-減小DOC在高硫條件下的堵塞風(fēng)險（減少硫酸鹽的生成）-提高DOC在高硫條

11、件下在DOC+POC系統(tǒng)中低溫NO氧化能力 POC的問題_燒蝕-試驗對象：N2類卡車-試驗燃油硫含量：2000ppm左右-后處理方案：DOC+POC-系統(tǒng)捕集效率：73%嚴(yán)重的POC燒蝕可能引起車輛自燃！POC問題_燒蝕的原因分析u DOC中毒或失效u POC結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理 -不合理的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致氣流分布不均 顆粒物沉降不均 -顆粒物沉降不均容易造成局部 溫度過高u POC未實現(xiàn)連續(xù)被動再生 -中國的車輛實際運行工況可能不能保 證每輛車都能實現(xiàn)連續(xù)被動再生 -當(dāng)車輛長時間連續(xù)在低負(fù)荷工況下工作時，由于排溫較低，再生不能持續(xù)進(jìn)行 -當(dāng)?shù)蜏毓r持續(xù)一段時間后，突然運行至高溫工況，可能導(dǎo)致POC燒蝕長時

12、運行長時運行不同類型的POC材料POC問題_燒蝕的原因分析u POC的OBD控制 -由于結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，壓差傳感器可能不能 完全準(zhǔn)確判斷背壓情況 -由于結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，溫度傳感器可能不能 準(zhǔn)確判斷不可控再生的發(fā)生u 耐久性工況考察與實際工況的差異 -當(dāng)前的DOC+POC耐久性測試工況無法覆蓋部分實際工況 -滿足測試要求的DOC+POC系統(tǒng)可能在實際中會存在大量燒蝕產(chǎn)品POC問題_燒蝕問題的解決思路u 產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn) -優(yōu)化POC結(jié)構(gòu)，使PM沉積均勻 -控制生產(chǎn)一致性u 控制策略改進(jìn) -改善機內(nèi)凈化，提出合理的POC效率需求 -在被動再生的基礎(chǔ)上，可能需要引入部分主動再生（低頻次） -OBD控制策略應(yīng)更加完善u 評價方法改進(jìn)u 引導(dǎo)用戶維護(hù) -使用維護(hù)說明書中應(yīng)注明限制使用高硫燃油主要內(nèi)容1.催化劑性能影響相關(guān)項2.國四階段催化劑應(yīng)用出現(xiàn)的問題及解決措施 2.1 SCR的問題 -低溫問題 -二次污染 2.2 POC的問題 -