柴油机SCR技术概述.ppt

柴油机SCR系统的概述 SCR技术应用的背景 全球化石燃料的短缺及CO2减排压力的增加 柴油机以它载重量大比油耗低热效率高等优点得到了越来越广泛的应用但柴油机排放的氮氧化物 NOx 和微粒 PM 也对人们的生活环境产生的严重的危害各国纷纷出台了排放法规 大幅度减少机动车的排放NOx 目前 国内外专家普遍认为通过燃烧优化等机内控制措施很难满足欧 欧 排放法规的要求高效的排气后处理技术SCR以它较高的燃油经济性对油品要求较低的性质被公认为最具有潜力的技术之一以尿素溶液作为还原剂具有技术成熟催化剂稳定NOx转化效率高等优点 因此得到了最广泛的应用 SCR技术工作原理 快速SCR反应当增加NOx中NO2比例时 可以提高低温条件下NH3 SCR对NOx的转化效率4NH3 2NO 2NO2 4N2 6H2O该反应可在较低温度下进行 当NO与NO2浓度之比为1时将会有最佳的NOx催化转化效率 该反应在低温条件下的反应速率是标准SCR反应的17倍 故被称为快速SCR反应 因此 在SCR反应器上游安装预氧化装置将一部分NO氧化成NO2 可解决低温情况下NH3 SCR法NOx转化效率低的问题 SCR系统的工作原理 标准SCR反应柴油机的NOx排放中NO占90 以上 NH3 SCR催化还原反应主要反应如下 4NH3 4NO O2 4N2 6H2O反应被称为标准SCR反应 该反应是NH3催化还原NOx的主要反应 在温度300 400 时有较高的反应效率 但在温度较低时 250 如柴油机冷起动 NOx转化效率较低 故需要寻求一种能够在柴油机排气温度较低时仍能保持较高NOx转化效率的方法 SCR系统的构成 SCR系统的组成 SCR系统的构成 SCR系统的组成 尿素罐 尿素泵 SCR系统的组成 尿素喷嘴 SCR系统的组成 催化器 SCR系统的组成 氮氧化物传感器 国内外研究现状 SCR技术的影响因素 5SO2的影响对于V2O5 TiO2活性炭催化剂 在V2O5负载率较低时 SO2对催化剂活性具有明显促进作用 而在较高负载率时 促进作用消失 在低温条件 SO2对催化剂有毒化作用 从而抑制SCR反应 而在高温条件下却能促进SCR反应 提高NOx转化率 SCR系统的影响因素 4H2O的影响对于大多数SCR催化剂 低温时H2O的存在降低催化剂的活性 而在较高温度时H2O基本不影响NOx转化率 此温度随着催化剂的不同而不同 对于催化剂V2O5 TiO2而言 反应温度低于350 时 由于活性位上H2O与反应物 NH3或NO 之间存在竞争吸附 H2O会对催化剂SCR活性产生抑制作用 较高温度时H2O的含量几乎不影响NOx转化率 SCR系统的影响因素 1温度的影响SCR还原反应过程中必须有O2存在并且有适宜的温度 温度过高时 NH3可能自行燃烧而不与NOx反应 温度太低时 则反应速度可能太慢 由此产生的冷凝还将损坏催化剂 2柴油品质的影响柴油品质的好坏也间接影响了SCR的工作效能 柴油中的硫含量将会使装置里的催化剂中毒 将使SCR的工作效率大大降低 所以 燃油品质的提高与SCR的广泛使用有着密切的联系 SCR系统的影响因素 3PM及粉尘的影响柴油机排气中的另一个主要污染成分就是PM 如果过多的PM堆积在催化器中就会增加排气阻力 使排气不畅通 排气不能充分与催化剂接触 SCR催化装置的效率将会大大降低