柴油機(jī)NOx尾氣排放處理技術(shù)比較

柴油機(jī)氮氧化物的處理技術(shù)1、柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)通過(guò)改進(jìn)進(jìn)氣系統(tǒng)、燃燒室、燃燒系統(tǒng)等方式控制對(duì)象和實(shí)施方法包括:推遲燃油提前角;燃油規(guī)律的改善,高壓多段噴射;加乙醇燃燒;燃燒室設(shè)計(jì);尾氣再循環(huán);增壓中冷;進(jìn)排氣系統(tǒng)改進(jìn)等一系列配套措施。2、機(jī)外后處理技術(shù)——稀NOx技術(shù)——選擇性催化還原技術(shù)——NOx的吸附技術(shù)——等離子體技術(shù)1、稀氮氧化物技術(shù)LNC稀NOx技術(shù)指用HC作為還原劑來(lái)減少NOx排放。根據(jù)HC的來(lái)源又分為被動(dòng)稀NOx技術(shù)和主動(dòng)稀NOx技術(shù)。

被動(dòng)LNC技術(shù)是利用廢氣中的HC作為還原劑主動(dòng)稀NOx技術(shù)則是指通過(guò)共軌燃油系統(tǒng)的后噴射來(lái)增加廢氣中的HC量。2、NOx的選擇性催化還原通常有選擇性非催化還原、非選擇性催化還原和選擇性催化還原三種方式a.選擇性非催化還原(SNCR):只能在一定的溫度區(qū)間(800～1000℃)使用,而柴油機(jī)排氣不可能達(dá)到這樣高的溫度,因此只能通過(guò)在柴油機(jī)膨脹過(guò)程中,向氣缸中噴入氨水來(lái)實(shí)現(xiàn),但效果不很理想,該技術(shù)僅在發(fā)電廠(chǎng)得到了廣泛應(yīng)用。b.非選擇性催化還原(NSCR):在催化劑存在的條件下,若還原劑優(yōu)先與氣相中的氧發(fā)生反應(yīng),再與NOx發(fā)生反應(yīng)的還原過(guò)程稱(chēng)非選擇性催化還原。NSCR技術(shù)將還原劑(如CH4,CO,H2)噴入排氣管中,在鉑或鈀催化轉(zhuǎn)換器的作用下與廢氣中的NOx進(jìn)行反應(yīng)。由于尾氣中含氧量較高,還原劑很容易直接被氧化,故消耗量極大。c.選擇催化還原(SCR):用還原劑對(duì)含NOX的氣體進(jìn)行催化還原處理，使之有選擇地和氣體中的NOX進(jìn)行反應(yīng)，而不和氧氣發(fā)生反應(yīng)，可以與NOX發(fā)生催化還原反應(yīng)的還原劑有兩類(lèi)：一類(lèi)是液氨、氨水和尿素等含氨基（NH3）的物質(zhì)；另一類(lèi)是烷烴、烯烴、醇類(lèi)等含碳?xì)涞奈镔|(zhì)。2.1

NH3-SCR選擇性催化還原技術(shù)車(chē)用NH3-SCR系統(tǒng)一般由預(yù)氧化裝置,尿素?zé)峤?、水解裝置,SCR反應(yīng)裝置和后氧化裝置四部分組成工作原理：尾氣從渦輪出來(lái)后進(jìn)入排氣混和管，在混和管上安裝有尿素計(jì)量噴射裝置，噴入尿素水溶液，尿素在高溫下發(fā)生水解和熱解反應(yīng)后生成NH3，在SCR系統(tǒng)催化劑表面利用NH3還原NOX，排出N2，多余的NH3也被還原為N2，防止泄漏。一般情況下，消耗100L燃油的同時(shí)會(huì)消耗5L液體尿素水溶液。2.1

NH3-SCR選擇性催化還原技術(shù)主要反應(yīng)為:(NH2)2CO+H2O→CO2+2NH3+H2O(尿素在常溫下能分解成氨氣、二氧化碳和水)4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(氨氣與NO作用生成氮?dú)夂退?氮?dú)鈸]發(fā))6NO2十8NH3→7N2十12H2O(氨氣與NO2作用生成氮?dú)夂退?氮?dú)鈸]發(fā))NH3-SCR凈化法對(duì)燃油的含硫量要求不高,NOx轉(zhuǎn)化率高達(dá)50%,催化劑的活性溫度較低,比較適合我國(guó)現(xiàn)行柴油機(jī)排氣NOx凈化，易于升級(jí)到國(guó)Ⅴ排放水平，對(duì)主機(jī)本身改動(dòng)較小，是車(chē)用柴油機(jī)NOx凈化最合理的選擇。2.2碳?xì)浠衔镞x擇催化還原(HC-SCR)汽車(chē)尾氣在稀燃條件下氧過(guò)剩,CO和HC含量很低,而NO2的含量比較高,其少量的HC可利用來(lái)選擇性還原NOx(HC-SCR,),達(dá)到同時(shí)除去HC和NOx的目的。試驗(yàn)表明,烷烴、烯烴、芳香烴及柴油本身都能降低NOx的排放。HC與NOX發(fā)生的反應(yīng)如下：NO+HC+O2→N2+CO2+H2ONOx的轉(zhuǎn)化效率不僅與碳?xì)浠衔锏姆N類(lèi)有關(guān),還與催化劑的選擇及碳?xì)涞谋嚷视嘘P(guān)。3、NOx吸附催化劑NAC技術(shù)吸附過(guò)程：2NO+O2+K2CO3→KNO2+KNO3+CO2還原過(guò)程：KNO2+KNO3+HC→K2CO3+N2+H2O一般工況（稀燃富氧）時(shí)，NOX首先在貴金屬上被催化氧化為NO2，然后與NOX吸附劑發(fā)生反應(yīng)形成硝酸鹽；當(dāng)存儲(chǔ)物的吸附能力飽和，或燃料后噴引起尾氣溫度增加破壞硝酸鹽穩(wěn)定性之后，開(kāi)始再生過(guò)程；再生時(shí)需要控制發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生缺氧燃燒以獲得含有適量的CO，HC和H2的濃廢氣，硝酸鹽與CO和HC等還原成分反應(yīng)生成NOX，然后NOX與還原成分CO，H2，HC在貴金屬催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)生成N2。3、NOx吸附催化劑NAC技術(shù)影響NAC技術(shù)的最關(guān)鍵因素是燃料中的硫含量燃燒生成的SO2可在燃燒和后處理過(guò)程中生成硫酸鹽,這些硫酸鹽覆蓋在載體表面,嚴(yán)重影響捕集效果;2)S燃燒生成的SO2能像NO2一樣與K2CO3反應(yīng)生成K2SO4,而K2SO4特別穩(wěn)定,嚴(yán)重阻礙了LNT的還原再生。同時(shí)由于需要發(fā)動(dòng)機(jī)周期性的混合氣濃稀工況轉(zhuǎn)換(每分鐘約幾秒鐘),故引起燃料消耗較多,且CO2的排放相應(yīng)增加。4、低溫等離子體輔助催化還原技術(shù)(NTP)其作用機(jī)理可分為兩步:首先以等離子體氧化為主,即利用等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的低溫等離子體,在氧(O2)和碳?xì)浠衔?HC)存在的條件下,將汽車(chē)尾氣中的NO氧化為NO2;隨后進(jìn)入催化還原階段,即將第一步經(jīng)等離子體氧化并激活的含有NO2中間體與HC的混合體系,借助催化劑的作用,選擇性還原NO2,得到N2,CO2和H2O等。小結(jié)就目前NOx排放而言,S