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SCR系统降低柴油机NO_x排放的试验研究

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330 MW机组启动过程中NO_(x)的达标排放

330 MW机组启动过程中NO_(x)的达标排放

该电厂 2×330 MW 机组先后进行了超低排放改造，加装 （甚至全部关闭）使大部分烟气不流经省煤器放热降温的办法，
了选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝装置，催化剂为 3 层布置， 来提高进入 SCR 脱硝系统的烟气温度，案例中山西某电厂采 入口 NOx 设计浓度 600 mg/m3，脱硝出口 NOx 排放浓度 50 mg/ 用该项措施后可提高烟气温度 20 ℃左右。
SCR 反应器内烟气温度是影响 SCR 脱硝系统正常运行的
在一定的温度范围内进行，同时存在催化的最佳温度，这是 每种催化剂特有的性质。目前普遍使用的钒钛催化剂适用温 度一般在 310~360 ℃。
重要因素，SCR 反应器内烟气温度一般设计为 300 ～ 400 ℃，
由于 SCR 脱硝系统的最低喷氨温度主要影响因素为烟气
NOx 的达标排放比较容易实现，但是受限于催化剂运行温度， 3.1 催化剂最低投运烟气温度的确定
加之启动初期以及低负荷运行阶段由于运行氧量高导致脱硝
烟气温度是选择催化剂的重要运行参数，催化反应只能
入口 NOx 远高于正常值，因而如何实现 40% 以下低负荷尤其 是机组启动过程中实现 NOx 的达标排放成为行业难题。
锅炉运行氧量变化是 NOx 生成浓度的重要影响因素，氧量越 用低硫煤控制烟气中 SO2 浓度，对投运脱硝系统非常有利。
高，锅炉 NOx 生成浓度越高。而喷氨优化调整试验一般是在
自 2016 年 至 今， 经 过 多 次 反 复 试 验 确 认， 若 将 SO2 浓
中、高负荷段进行的，当工况发生较大变化的低负荷工况时， 度 控 制 在 3 000 mg/m3 以 下， 烟 温 在 260~270 ℃ 短 期（2 h 以
烟气流场往往发生较大变化，导致 SCR 反应器入口的氨氮摩 内）投运脱硝系统不会对催化剂活性有重大影响，但烟温处

小型柴油机降低排放性能的试验研究

小型柴油机降低排放性能的试验研究

２ 试验设备和方案
试验用油 ： 普通的市售 ０ 柴油。 ＃
高温 ， 致使 Ｎ ｘ Ｏ 排放量降低。 随着喷油的推迟， 颗粒的排放会增加。如图 ２
所示 ， 供油提前角由一 １推迟至一 ８， ２。 １。排气烟度值 由 ０８增大 至 １１ ． ．左右 ． 增加 了 ３． 供 油提前 角 ７ ％， ５ 每减小 １， 。 烟度值增大 １％ ２ 左右。这主要是由于喷 油的迟后 、 进气压力的升高 ， 使得气缸 内气流运动 强度升高 ， 喷人的燃油有更多的被卷走 ， 冲到气缸 壁上或形成稀燃区， 促使颗粒放增加 ： 另一方面原 因就是提前角的迟后 。使得燃烧到排气时间缩短 ， 以至于生成 的碳 烟进一步 氧化 的机会减少 。 以在 所 采取推迟喷油提前角的措施来降低柴油机 Ｎ ｘ Ｏ 排 放量时 ， 必须采取其他措施来改善燃烧质量。
Ｓ ｎＸｉｙｎ ，Ｊａ ｇＢｉ ｕ ｕ ｉｇ ｉｎ ｎ
（ｉ ｇｕＪ ｎ ｈ ａ Ｅ ｇｎ ｏ， ｔ． ｅｈ ｏ ｇ ｅｔｒ Ｙ ｎｈ ｎ ２０ ２ Ｃ ｉａ Ｊ ｎ ｓ ｉ ｇｕ ｉ ｎｉｅＣ ． Ｌｄ Ｔ ｃｎ ｌ ｙＣ ｎｅ， ａｃ ｅｇ２ ４ ０ ， ｈｎ ） ａ ａ ｏ Ａｂｔａｔ Ｔ ｋｎ ｍ ｍ ｌｎ ｎ ｒａ ｉ ｅ ｅｇｎ ｓｔｅｓ ｄ ｂｅｔ ｔｅｃ ａｇｎ ｆ ｎ ｎ ｍｉ ｉ ｓ ｓ ｔｄ ｄｗ ｅ ｅ ｓｒｃ： ａ ｉｇｓ ｅｓ ａ ｏ－ｏｄｄｅ ｌ ｎｉｅａ ｔ ｙｏｊｃ， ｈ ｈ ｎｉｇｏ ｇ ｅｅ ｓ ｏ ｕ ｉ ｈ ｎｔ ｏ ｌ ｓ ｈ ｕ ｅｉ ｓｎ ｉｓ ｅ ｈ
气 回窜 ， 将油嘴烧坏 ； 提高燃油喷射压力 ， 会提高
燃油流出的初速度 ，增大在喷孔中燃油扰动程度
及流出喷孔后所受到的介质阻力 ，从而使雾化的 细度和均匀度提高 ， 即雾化质量好。 喷油压力的提升， 有利于降低油粒直径 ， 提高

SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用

SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用

SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用1. 引言1.1 SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用是一种先进的尾气净化技术，可以有效降低柴油机尾气中的氮氧化物（NOx）排放。

SCR技术通过在尾气中加入尿素溶液，利用催化剂将尾气中的NOx转化为无害的氮气和水蒸气，从而实现尾气的净化。

SCR技术在柴油机尾气后处理中发挥着至关重要的作用，不仅能够满足环保法规对尾气排放的要求，还可以提高柴油机的燃烧效率和性能。

在现代柴油机尾气净化领域，SCR技术已经被广泛应用。

无论是商用车辆、工程机械还是发电设备，都可以通过装配SCR系统来实现尾气排放的降低。

尤其是在需要高效、长时间运行和高负荷工作的柴油机领域，SCR技术更是不可或缺的一项技术。

SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用具有显著的环保和经济效益，可以有效减少有害气体排放，提高柴油机的燃烧效率，并延长柴油机的使用寿命。

随着环保法规的不断加强和科技水平的不断提升，SCR技术在柴油机尾气后处理领域的应用前景将会更加广阔。

2. 正文2.1 介绍SCR技术的原理和工作机制SCR技术（Selective Catalytic Reduction）是一种用于降低柴油机尾气中氮氧化物（NOx）排放的成熟技术。

其原理是通过在尾气中喷射尿素水溶液（也称为尿素溶液）或氨气，并将其与尾气中的NOx化合物在SCR催化剂上发生化学反应，将NOx还原成无害的氮气和水蒸气。

SCR技术的工作机制可以分为两个主要步骤：尿素水溶液或氨气在SCR催化剂上催化分解，生成氨气（NH3）；生成的氨气与尾气中的NOx在SCR催化剂上发生化学反应，将NOx转化为氮气和水蒸气。

反应的整个过程在SCR催化剂的加速作用下进行，从而有效降低柴油机尾气中的NOx排放。

SCR技术的原理和工作机制既简单又高效，是目前公认最有效的降低柴油机尾气NOx排放的方法之一。

通过合理设计SCR系统，可以实现高效净化尾气，保护环境同时确保柴油机性能和燃油经济性。

提高柴油机尿素SCR系统氮氧化物转化效率的试验研究

提高柴油机尿素SCR系统氮氧化物转化效率的试验研究

提高柴油机尿素SCR系统氮氧化物转化效率的试验研究陈镇;胡静;陆国栋;赵彦光;周小燕;帅石金【摘要】针对柴油机Urea-SCR后处理系统,为了有效提高NOx转化效率,考虑了包裹保温材料减少排气管散热从而提高载体温度、调整喷嘴位置、安装混合器等3种方法,并进行了不同温度和空速下SCR的NOx转化效率试验.试验结果表明:包裹保温材料能够在ETC循环中提高SCR载体温度20℃左右,从而使发动机更多工况处于SCR催化剂反应高效区城;喷嘴安装在更靠近发动机涡轮出口处(沿排气流反方向移动20 cm后),各工况下NOx转化效率均有所提高;安装混合器后在各工况下NOx的转化效率均有5%左右的提高,尤其在低温220℃时NOx的转化效率提高7%.【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】4页(P79-82)【关键词】柴油机;选择催化还原;转化效率【作者】陈镇;胡静;陆国栋;赵彦光;周小燕;帅石金【作者单位】杭州银轮科技有限公司,浙江,杭州,310013;清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084;杭州银轮科技有限公司,浙江,杭州,310013;清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084;杭州银轮科技有限公司,浙江,杭州,310013;清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TK421.5北京等大城市机动车NOx排放占NOx总排放的50%左右,“十二五”期间,国家把NOx排放控制作为重点控制的指标,因此道路车辆NOx控制要在“十二五”得到具体落实[1]。

尿素SCR是目前降低机动车NOx排放最有效的技术手段之一[2-4],也是我国重型柴油机实现国Ⅳ排放的最符合国情的技术路线[5-6]。

NOx转化效率是尿素SCR性能的主要评价指标,提高NOx转化效率可以进一步降低柴油机NOx排放,同时控制NH3的泄漏值,以在达到相同的NOx排放水平时实现更加经济的尿素消耗量。

科技成果——船用低速柴油机尾气NOx排放后处理装置

科技成果——船用低速柴油机尾气NOx排放后处理装置

科技成果——船用低速柴油机尾气NOx排放后
处理装置
项目概述
该项目来源于工信部高技术船舶科研计划，主要技术指标有本项目通过开展船用SCR装置研究与开发，掌握SCR系统设计方法，突破SCR系统关键技术，针对6S50MEC柴油机开展SCR系统样机研制，按IMO相关法规要求进行配机试验和优化改进，满足TierIII规范要求。

项目具体技术指标如下：在柴油机原机满足TierII排放的基础上，经SCR后处理，NOx排放不大于3.4g/kWh，满足IMOTierIII的要求；氨气逃逸量不超过10ppm；SCR系统压力损失小于300mmWC。

最近提出的“船舶工业调整和振兴规划”指出，今后三年船舶工业保持平稳较快增长，力争2011年造船产量达到5000万吨，船用低速柴油机产量达到1200万马力。

三大主流船型本土生产的船用配套设备的平均装船率达到65%以上，船用低速柴油机、中速柴油机、甲板机械等配套设备的国内市场满足率达到80%以上。

面对当前市场需求，提高造机核心技术，满足更高要求的排放标准，对于未来国产船用柴油机在新一轮市场竞争中崛起具有十分重要的意义。

因此，根据国内外在排放控制方面的研究现状及发展趋势，在考虑成本、有效性等关键设计参数的同时，最大可能的增加对于环境的关注，控制排放污染使其达标，SCR技术在当今及不远的将来都会拥有非常广阔的前景。

项目成熟情况
项目技术成熟，具有工程样机。

应用范围
应用于船用低速柴油机尾气NOx排放后处理装置可用于远洋船舶，包括散货船、集装箱船和油船等。

基于NOx-MAP的SCR闭环控制方法降低NOx排放的研究

基于NOx-MAP的SCR闭环控制方法降低NOx排放的研究

Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｌｏｓｅｄ－Ｌｏｏｐ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ＳＣＲ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＮＯｘ－Ｍ ＡＰ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｎ Ｏ Ｅｍ ｉｓｓｉｏｎ
Ｗ ｅｎ Ｒｅｎｌｉｎ ，Ｗｅｎ Ｙｕｎｊｉｅ （１．Ｗｕｘｉ Ｗ ｅｉｆｕ Ｌｉｄａ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｗｕｘｉ ２１４１７７； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００２３）
Байду номын сангаас
温 任 林 等 ：基 于 ＮＯ 一ＭＡＰ的 ＳＣＲ闭 环 控 制 方 法 降 低 ＮＯ 排 放 的 研 究
环控 制 则可 以精确 控制 尿素溶 液 的喷射 量 ，在满 足 ＮＯ 转 化率 的 同时减 少 ＮＨ，的溢 出 。。ｊ。
本 文提 了基 于 ＮＯ ＭＡＰ的 ＳＣＲ闭 环控 制 方 法 ，详细介绍 ｒ ＳＣＲ 闭环 控 制 系统 的 构 成 ，ＮＯ 一 ＭＡＰ的建立 和闭环 控 制策 略及排 放 试验结 果 。
ＮＨ３ ｅｓｃａｐｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｉｎｃｏｒｒｅｃｔ ｕｒｅａ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｉｔ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ＮＯ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｎｇｉｎｅｓ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ ｗｉｔｈ Ｃｈｉｎａ ＶＩ Ｐｈａｓｅ ｓｔａｎｄａｒｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ；ＳＣＲ ；ＮＯ ；ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ
０ 引 言
中重 型 柴 油 机 降 低 ＮＯ 的后 处 理 技 术 主 要 有 二种 ：ＥＧＲ＋ＤＯＣ＋ＤＰＦ （废 气 再 循 环 ＋氧 化 催 化 器 ＋颗 粒捕 集器 ） 和 ＳＣＲ （选 择性 催 化还 原 ）。前 者 是利 用 ＥＧＲ控 制 柴 油 机 燃 烧 室 最 高 燃 烧 温 度 ， 在机内减少 ＮＯ 生成 ，再利用 ＤＯＣ和 ＤＰＦ降低 ＨＣ、ＣＯ及 ＰＭ等 排放 物 ；后 者 则 是 通过 强 化 柴 油 机机 内燃烧来 降 低 ＰＭ，然 后 利用 ＳＣＲ技 术 对 ＮＯ

降低柴油机NO排放的SCR系统控制策略研究

降低柴油机NO排放的SCR系统控制策略研究一、概述随着全球环保意识的日益增强，柴油机排放控制已成为当前内燃机领域的研究热点。

氮氧化物（NOx）作为柴油机排放的主要污染物之一，其减排技术的研究与应用具有重要意义。

选择性催化还原（SCR）技术作为目前最有效的柴油机NOx减排手段之一，已经得到了广泛应用。

本文旨在深入研究降低柴油机NOx排放的SCR系统控制策略，通过优化控制算法和参数设置，实现NOx的高效减排。

SCR系统通过向柴油机排气中添加尿素水溶液，在催化剂的作用下将NOx还原成无害的氮气和水。

SCR系统的性能受到多种因素的影响，如尿素喷射量、催化剂活性、排气温度等。

制定合适的控制策略对于保证SCR系统的减排效果至关重要。

近年来，随着电子控制技术的发展和智能化水平的提高，SCR系统的控制策略也在不断更新和优化。

传统的开环控制策略虽然简单易行，但难以适应柴油机工况的复杂变化。

闭环控制策略能够根据实时排放数据调整尿素喷射量，实现更精确的NOx减排。

基于模型的预测控制策略以及基于机器学习的智能控制策略也在逐步应用于SCR系统中，以提高系统的鲁棒性和自适应性。

本文将对现有的SCR系统控制策略进行梳理和分析，针对柴油机不同工况下的NOx排放特点，提出一种基于实时排放数据和催化剂活性预测的闭环控制策略。

通过仿真和实验验证，评估该控制策略在降低柴油机NOx排放方面的性能和效果，为实际应用提供理论依据和技术支持。

1. 柴油机NO排放问题的严重性《降低柴油机NO排放的SCR系统控制策略研究》文章段落：柴油机NO排放问题的严重性柴油机作为重要的动力源，在各类车辆及非道路机械领域发挥着举足轻重的作用。

随着工业化进程的加快，柴油机排放问题日益凸显，其中氮氧化物（NOx）的排放尤为引人关注。

柴油机排放的NOx中，NO占据绝大多数，虽然NO本身无色无味且毒性相对较小，但其在高浓度时仍会对人体神经中枢造成损害，甚至导致瘫痪和痉挛。

等离子体辅助NH3-SCR去除柴油机NOx的试验研究


为 ＮＯ ， 不 会 将 尾 气 中 的 Ｓ 而 Ｏ。氧 化 为 Ｓ 。 因 Ｏ。
此 ， 以避 免 系统 ｓ中毒 。与其 他 ＮＯ 可 处理 技术 相
比， 低温 等离 子体 辅助 Ｓ Ｒ技 术对 油 品 Ｓ含 量也 没 Ｃ
器 系统 。试 验所 用气 体 由上 海伟 创标 准气 体有 限公 司提 供 ， 混合 气 以 Ｎ 为平 衡 气 ， 气 体 的 体积 分 数 各
大 气 中的 ＮＯ 主要 来 自与燃 烧 有 关 的工 业 过
Ｍ．Ｏ ｌｎ ｏ６等 研究 发 现 ， 离 子体 部 分 氧 化 ＨＣ ｒａ ｄ Ｌ 等 产 生 的基 团是 促 进 低 温 下 Ｓ Ｒ 反 应 的 关 键 物 种 。 Ｃ Ｙｏ ｎ ｕ ｋ等 人 ［ 主 要 关 注 ＮＨ３Ｓ Ｒ 的 研 ｕ ｇ Ｓ ｎ Ｍｏ ７ ］ －Ｃ
程 琪 ，管 斌 ，林 赫 ，黄 震
（ 海 交 通 大 学 动 力 机 械 及 工程 教 育 部 重 点 实验 室 ，上 海 ２ ０ ４ ） 上 ０ ２ ０
摘 要 ：为 提 高传 统 选 择 性 催 化 还 原 （ Ｃ ） 术 低 温 去 除 Ｎ０ Ｓ Ｒ 技 的效 率 ， 计 了一 套 基 于介 质 阻挡 放 电形 式 的 低 设
Ｐ ， 要存 在着 高 温 老 化 和 催 化 剂 ｓ中 毒 的 问题 。 ｄ主 我 国油 品的 Ｓ含 量普 遍 较高 ， Ｏｃ的应 用 因此受 到 Ｄ
限制 口 。 ３
１ 试 验 系统
试验系统 （ 图 ｌ） 见 ａ 主要 由气体供 应系统 、 等离子 体 预氧化器 、 一 Ｃ ＮＨ。Ｓ Ｒ反应器 和分析测试 系统组成 。
１ ３ Ｓ Ｒ 反 应 系 统 ． Ｃ
Ｓ Ｒ反 应 ， Ｃ 其活 化能 为 ７ ． Ｊ ｔｏ ， ３ ５ｋ ／ ｌ 因此在 温 度 较 ｏ 低 时 很 难 反 应 ； 反 应 温 度 过 高 时 （ 度 大 于 当 温

降低船舶NOx排放的紧凑型SCR实验

降低船舶NOx排放的紧凑型SCR实验李岳明;李坚;梁文俊;李春晓;樊星【摘要】采用浸渍法制备铬基催化剂,在10%Cr/TiO2基础上研究锑负载量对催化剂催化氧化NO活性的影响.结果表明,350℃焙烧的10%Cr10%Sb/TiO2催化剂具有最佳的NO催化氧化活性,在NO体积分数为0.07%、O2体积分数为5%,空速27000 h-1条件下,260℃时NO氧化率可达到50%,满足紧凑型SCR条件.XPS表明新鲜催化剂表面铬主要以Cr3+形式存在,经NO催化氧化反应后出现Cr6+.此外考察SO2对催化剂的影响发现,加入体积分数为0.03%的SO2后,350℃时10%Cr10%Sb/TiO2催化剂经15.6 h后效率由50%缓慢下降并稳定在17%,热再生后活性完全恢复.在NO催化氧化联合SCR实验中发现,当NO氧化率为46%时促成的紧凑型SCR在高空速下仍具有很高的脱硝率.空速为300000 h-1、200℃时紧凑型SCR脱硝率达到90%,比标准SCR提高了39.5个百分点.可有效解决船舶SCR布设空间不足的问题.%A series of Cr-based catalysts were prepared by impregnation method. The effect of antimony loading on the catalytic oxidation of NO was investigated on 10%Cr/TiO2. The results show that the cata-lyst of 10%Cr10%Sb/TiO2 calcined at 350 ℃ has the best NO catalytic oxidation performance. The NO conversion could reach 50% at 200 ℃,with the inlet NO concentration of 0. 07%,the O2 volume ratio of 5%,and space velocity of 27000 h-1 , which could meet the required condition of compact SCR. XPS shows that the surface chromium of fresh catalyst mainly exists in the form of Cr3+ and Cr6+appeared after oxidation of NO. In addition, the influence of SO2 was investigated. With the inlet SO2 concentration of 0. 03%,the efficiency of 10%Cr10%Sb/TiO2catalyst decreased slowly from 50% to around 17% after 15. 6 h at 350℃. Catalyst activity could be recovered totally after thermal regeneration. The compact SCR was facilitated by NO catalytic oxidation combined with SCR experiments when the rate of NO oxidation was 46%. It still has high activity at high space velocity. NO removal efficiency of compact SCR can reach 90% at space velocity of 300000 h-1、200 ℃,which is 39. 5% higher than the standard SCR. The sub-ject process can effectively solve the problem of insufficient space for SCR layout on vessel.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2018(026)004【总页数】6页(P41-46)【关键词】催化剂工程;NO催化氧化;抗硫;紧凑型SCR【作者】李岳明;李坚;梁文俊;李春晓;樊星【作者单位】北京工业大学北京区域大气复合污染防治北京市重点实验室,北京100124;北京工业大学北京区域大气复合污染防治北京市重点实验室,北京100124;北京工业大学北京区域大气复合污染防治北京市重点实验室,北京100124;北京工业大学北京区域大气复合污染防治北京市重点实验室,北京100124;北京工业大学北京区域大气复合污染防治北京市重点实验室,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TQ426.6;X701我国内河航运资源比较丰富，随着航运业的蓬勃与发展，船舶运输带来的环境污染问题也日益突出。

SCR技术在柴油机尾气后处理上运用探究

SCR技术在柴油机尾气后处理上运用探究摘要：现阶段，大气污染问题越来越严重，尾气排放所带来的污染问题也成为了有关部门关注的焦点。

针对于柴油机的尾气排放，相关部门也出台了相关的政策法规进行规范和限制。

因此为了契合于国家规定的排放要求，必须要全面推广柴油机尾气后处理技术。

从当前技术发展与应用情况来看，选择性催化还原技术（SCR）是当前应用范围最广泛的尾气后处理技术。

这种处理技术的性价比非常高，能够对柴油机的排放进行精准控制，与传统的EGR技术相比有着明显的优势。

鉴于此，下文中将对该技术的具体应用进行详细介绍。

关键词：SCR技术；柴油机；尾气后处理引言现阶段，在社会经济发展水平不断提升的情况下，我国的汽车保有量持续上升，汽车市场也由此实现了飞速发展。

无论是在生产和日常生活中，汽车都为我们带来了极大的便利，在经济发展当中，汽车扮演着不可获取的重要角色。

但是在汽车全面普及的情况下，其尾气排放所带来的污染问题也是不容忽视的。

汽车尾气当中主要的污染气体为NOx以及其余一些燃烧不充分的气体，对于柴油发动机来说，在尾气排放处理上也是主要针对于NOx气体，通过相应的技术进行处理。

目前，SCR技术是柴油发动机尾气后处理应用非常广泛的一种技术，下文中笔者将对该技术进行详细的分析与论述。

一、EGR技术概述在SCR技术没有全面普及之前，柴油机尾气排放处理技术主要使用的是EGR技术。

EGR技术同样是减少尾气当中NOx的排放，其主要原因就在于废气当中的二氧化碳。

发动机当中排出来的废气在进气管中和其他气体进行混合，之后进入到气缸当中进行燃烧。

由于废气当中的二氧化碳成分无法完全燃烧，降低了氧气在混合气体当中的占比，进而减少NOx的生成。

EGR 技术的核心在于让废气再次参与燃烧以减少NOx的生成，但是废气与燃料的混合会导致燃料气体的成分发生改变，进而增加了很多不确定因素，影响发动机的正常工作。

随着技术的不断发展与进步，EGR技术开始逐渐被淘汰，更先进的SCR技术成为了柴油机尾气后排放的主要应用技术。

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为船用柴油机 Ｓ 了台架试验 ， Ｃ Ｒ 系统的研究提供试 验参考 。
１ Ｓ Ｃ Ｒ 系统的设计
本试 验 以 尿 素 为 还 原 剂 ， 尿素与一定量水混合 后， 按照还 原 剂 控 制 策 略 喷 入 柴 油 机 排 烟 管 中 ， 在 Ｔ ｉ Ｏ ２ －ＷＯ ３－Ｖ ２Ｏ ５ 催 化 剂 的 作 用 下 将 ＮＯ ｘ 还原成 Ｎ ２ 和 Ｈ ２Ｏ。 １． １ 催化剂的制备 按质量比 ９ 钨酸铵 ０∶９∶１ 准确称取二氧化钛 、 和偏钒酸铵
转化率可达到 ５ ０％ ～６ ０％ 。 最后分析了 Ｓ Ｃ Ｒ 系统 ＮＯ ｘ 转化率相对不高的原因 。 关键词 ：选择性催化还原 ；催化剂 ；氮氧化物 ；转化率 （ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｋ ４ ２ １． ５ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ ２ ２ ２ ２ ２ ０ １ １ ０ ２ ０ ０ ７ ６ ０ ３ － － －
；修回日期 ： ２ ０ １ １ ０ １ ３ ０ ２ ０ １ １ ０ ３ １ ８ 收稿日期 ： － － － －
， 作者简介 ：薛冬新 （ 女， 副教授 ， 博士 ， 主要研究方向为内燃机排放控制 ； １ ９ ６ ２—） ｈ ｏ ｕ ｗ ｅ ｎ ｕ ｎ １ １ １ １＠１ ２ ６． ｃ ｏ ｍ。 ｊ
磷 酸 加 入 适 量 的 蒸 馏 水 中， 将蜂窝陶瓷浸入 Ｐ ＶＡ、 取出 后 在 １ 在马弗炉 其中 １ ２ｈ， ２ ０ ℃下干燥２ ４ｈ， 中６ ０ ０ ℃ 下 煅 烧 ２ｈ。 得 到 负 载 Ｔ ｉ Ｏ ２ －ＷＯ ３－Ｖ ２Ｏ ５ 催化剂的蜂窝陶瓷 。 １． ２ 尿素喷射系统的设计 １． ２． １ 材料及设备 喷射系统的动力设备为 Ｅ 辅以 Ｓ—Ｂ １ １ 计量 泵 ， 压力表 、 稳压罐可实现压力与流量的控 背压止回阀 、 制 。 喷 嘴 为 陶 瓷 离 心 叶 片 雾 化 喷 嘴 ，孔 径 为 从尿素箱泵 入 的 溶 液 需 经 过 高 密 ｐ ０． １ｍｍ， ｐ滤芯 过滤器才可进入喷嘴喷射 ， 以防止喷嘴堵塞 。 １． ２． ２ 喷射系统设计及工作过程 图 １ 示出尿素喷射系统流程图 。 将配好的质量 分数为 ３ 计量泵通 ２． ５％ 的尿素水溶液加 入 尿 素 箱 ， 过过滤器将尿素水溶液泵出 。 计量泵的工作压力范 ， 由于计量泵是以脉冲形式工 围为 ０． １～１． ０ ＭＰ ａ 作， 所以为保护压力表 ， 系统设计了稳压罐来稳定喷
距在常温常 压 下 为 ５ 则设计喷嘴到反应器 ８ ０ ｍｍ， 前法兰的距离为 ６ ０ ０ｍｍ。 １． ３． ２ 反应器结构 气体进入反应器采用锥形入口扩张会使反应效
１ １］ ， 。锥形入口与主反应 率提高 ［ 设计锥形角为４ ５ °
左侧 器由 ６ 孔均布法 兰 连 接 。 蜂 窝 陶 瓷 横 向 定 位 ， 由法兰定位 ， 右侧由 Ｍ ２ ５ ０ 外 螺 纹 的 卡 环 定 位。 蜂 窝陶瓷纵向用金属丝网缠裹定位达到减振效果 。 图 ２ 示出反应器装配图 。
·７ 车 用 发 动 机 ２ ８· ０ １ １ 年第 ２ 期
第４个工况为 ３ ７ １ ℃， ＮＯ ６． ２％ ； ｘ 的转化率为 ５ 排温 ２ ２ ５％ 负荷 ， ９ ３ ℃， ＮＯ ７． ９％ 。 ｘ 的转化率为 ４
第 ２期（ 总第 １ ９ ３期） ２ ０ １ １年４月
车 用 发 动 机 Ｖ ＥＨ Ｉ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ
（ ） Ｎ ｏ ． ２ Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎ ｏ ． １ ９ ３ Ａ ｒ ． ２ ０ １ １ ｐ
Ｓ Ｃ Ｒ 系统降低柴油机 Ｎ Ｏ ｘ 排放的试验研究
薛冬新 ，侯文俊 ，宋希庚
图 ４ 负荷特性燃油消耗率曲线
参考文献 ：
［ １］ ｏ ｅ ｂ ｅ ｌ Ｍ， Ｅ ｌ ｓ ｅ ｎ ｅ ｒ Ｍ， Ｋ ｌ ｅ ｅ ｍ ａ ｎ ｎ Ｍ．Ｕ ｒ ｅ ａ Ｓ Ｃ Ｒ：ａ Ｋ － Ｐ ｒ ｏ ｍ ｉ ｓ ｉ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｕ ｅ ｔ ｏ Ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ＮＯ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ｇ ｑ ｘ Ｅ 图 ５ Ｓ Ｃ Ｒ 反应器前后 ＮＯ ｘ 排放量
１． ２． ３ 还原剂控制策略 尿素水溶液的分解 ： （ 水溶液 ）→ ＮＨ２） Ｃ Ｏ（ ２ （ ； 固态 ） 气态 ） ＮＨ２） Ｃ Ｏ（ ＋Ｈ２Ｏ（ ２ （ 固态 ）→ ＮＨ２） Ｃ Ｏ（ ２ ； 气态 ） 气态 ） ＮＨ３（ ＋ ＮＨＣ Ｏ（ 气态 ）＋ Ｈ２Ｏ → ＮＨＣ Ｏ（ 。 气态 ） 气态 ） ＮＨ３（ ＋Ｃ Ｏ ２（ ＮＯ ｘ 的催化还原反应中主要有两个反应 ： ４ ＮＨ３ ＋４ ＮＯ＋Ｏ ４ Ｎ Ｈ２Ｏ， ２ → ２ ＋６ ２ ＮＨ３ ＋ＮＯ＋ＮＯ ４ Ｎ Ｈ２Ｏ。 ２ → ２ ＋３ 尿素水溶液理 论 需 求 量 根 据 计 算 为 ２． ６ ８ ７ Ａ， 其中 Ａ 为排 气 中 ＮＯ 由反应器前排 ｘ 的 质 量 流 量， 。 放数据确定 由 此 设 计 喷 嘴 孔 径 为 ０． 喷射 ２ ｍｍ， ／ 喷射压力范围为 流量范 围 为 ０． ６ ７ ２～１． ２ ９ ６Ｌ ｈ， 。 ０． ４ ５～１． ２ ＭＰ ａ １． ３ 反应器设计 １． ３． １ 反应器尺寸 空速 对 催 化 性 能 的 影 响 很 大 ， 空速越小催化效
·７ ７· ２ ０ １ １ 年 ４ 月 薛冬新 ，等 ： Ｓ Ｃ Ｒ 系统降低柴油机 ＮＯ ｘ 排放的试验研究
嘴输出压力 。 调节阀用来控制回流多余的溶液以保 通过调节阀和 护计量泵 。 喷嘴压 力 以 压 力 表 测 量 ， 计量泵脉冲调节来给定所需压力 。 由于喷嘴喷孔有 制造公差 ， 为保证喷射流量的精度 ， 喷嘴在试验前需 做压力流量标定 。
［ ］ ６ ８ －
， 待 用。 取 二 氧 化 钛、 钨酸铵在适量
的蒸馏水中溶解 。 加入一定量草酸 （ ＷＯ ３ 与草酸物 ） ， 质的量比为 ２∶１ 用搅拌器水浴搅拌浸渍 １ 浸 ２ｈ， 渍 温 度 控 制 在７ ５ ℃。 浸 渍 后 的 浆 液 在 烘 箱 中 烘干后的固体在马弗炉中 １ １ ０℃ 下 干 燥 ２ ４ ｈ，
图 ２ 反应器装配图
２ Ｓ Ｃ Ｒ 系统台架试验
图 １ 尿素喷射系统流程
２． １ 试验设备 本试验是在 ６ １ ０ ６增压中冷直喷式电控柴油机 试验台架上进行 的 ， 柴油机标定功率为１ 标 ５ ５ｋＷ， ／ｍ 定转速为 ２ ３ ０ ０ｒ ｉ ｎ。 所采 用 的 设 备 有 智 能 油 耗 仪、 ＮＯ Ａ Ｂ Ｂ 空气流量计及水 ｘ 与 烟 度 测 试 分 析 仪、 力测功机等 。 ２． ２ 试验策略 试验设备 示 意 见 图 ３。 将 Ｓ Ｃ Ｒ 系统安装在排 烟管上 。 配制 好 ３ ２． ５％ 的 尿 素 水 溶 液 作 为 还 原 剂 并加入尿素罐 。 检查后起动柴油机 ， 待运转稳定后 ， 按照还原剂控制策略起动 Ｓ Ｃ Ｒ 系统 。 在 Ｓ Ｃ Ｒ 反应 器前后设置两个测点 ， 检测记录柴油机的排放数据 。 对比反应器前后的排放数据， 计 算 分 析 ＮＯ ｘ 的 转化率。
／ Ｐ Ｏ Ｌ ７ ３ ７ ８附则Ⅵ对于船 国际海 事 组 织 ＭＡＲ 舶废气中的 Ｓ 到２ Ｏ Ｏ ０ １ ６年 ｘ 和 Ｎ ｘ 的排放作了限制 ， ／ （ ） 降至 低速机 ＮＯ ７． ０ｇ ｋＷ·ｈ ｘ 的排放限值要从 １ ／ （ ， ／ （ 高 速 机 从 ９． 降至 ３． ４ｇ ｋＷ ·ｈ） ８ｇ ｋＷ ·ｈ） ／ （ ） 。 柴油机机 内 净 化 措 施 已 无 法 满 １． ９ ６ｇ ｋＷ·ｈ 必须要以排放后处理技术 足日益严格的排放 法 规 ， 来达到降低 ＮＯ ｘ 排 放 的 目 的。 目 前 公 认 的 效 果 最
图 ３ 试验设备示意
２． ３ 试验数据对比分析 由于安装 Ｓ Ｃ Ｒ 系统前后负荷特性燃油消耗率 的试验数据并无太大变化 ， 故只给出安装 Ｓ Ｃ Ｒ 系统 。 由 图 可 见， 后负荷特 性 燃 油 消 耗 率 曲 线 （ 见 图 ４） 加装 Ｓ Ｃ Ｒ 系统对 柴 油 机 的 动 力 性 和 经 济 性 没 有 产 生太大影响 。 图 ５ 示出 Ｓ Ｃ Ｒ 反应器前后 ＮＯ ｘ 排放 ／ ， 量的对比 。 本试验转速定在 ２ 第 １ 个工 ０ ６ ６ｒ ｍ ｉ ｎ 况为 １ 排温５ ０ ０％ 负 荷 ， ７ ７ ℃， ＮＯ ｘ 的 转 化 率 为 第 ２ 个工况为 ７ 排温４ ５ ０． ６％ ； ５％ 负 荷 ， ７ １ ℃， ＮＯ ｘ 的转化率 为 ５ 第３个工况为５ 排温 ７． ８％ ； ０％ 负 荷 ，
３ 结束语
试验表 明 ， 以Ｔ ｉ Ｏ ２ －ＷＯ ３－Ｖ ２Ｏ ５ 为催化剂的尿 素Ｓ 空速６ Ｃ Ｒ 系统在３ ５ ０～５ ０ ０ ℃， ０ ０ ０ ０ｈ－１ 的 情 况下 ， 柴油机 ＮＯ 并对 ０％ ～６ ０％ ， ｘ 转化率可达到 ５ 柴油机的动力性和经济性没有太大影响 。 并且排放 的转化效果还有进 一 步 提 高 的 空 间 ， 可以继续进行 优化设计研究 。 本试验的目的 是 为 以 后 的 船 用 柴 油 机 Ｓ Ｃ Ｒ系 统的设计提供参考 ， 为此在考虑试验环境条件 、 系统 的布置和排气背压 分 布 的 同 时 ， 今后还需要研制高 效、 抗震 、 易装卸的 催 化 剂 载 体 ， 并对排气炭烟的处 理和电控尿素喷射系统的闭环控制进行研究 。
（ ） 大连理工大学能源与动力学院 ，辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ３ 制备了 Ｔ 在６ 以验证 Ｃ Ｒ 系统反应 器 ， ｉ Ｏ １ ０ ６ 柴 油 机 上 进 行 了 台 架 试 验， 摘要 ：设计了 Ｓ ２ －ＷＯ ３－Ｖ ２Ｏ ５ 催 化 剂，
－１ 在温度为 ３ 空速为 ６ 时， Ｓ Ｃ Ｒ 系统对 ＮＯ ５ ０～５ ０ ０ ℃、 ０ ０ ０ ０ｈ Ｓ Ｃ Ｒ 系统 的 ＮＯ ｘ 排放的转化效率 。 试验结果表明 ， ｘ
［ ］ 并且此技术在欧洲车用柴油 好的是 Ｓ Ｃ Ｒ 技 术 １－２ ，
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冷却后碾磨筛分至小于４ ６ ０ ０ ℃ 下焙 烧 ５ｈ， ０目供 二次浸渍 。 取偏钒酸铵 、 草酸 （ 偏钒酸铵与草酸物质的量比 ） 为 １∶２ 在适量的蒸馏水中溶解 。 加 入 制 备 好 的 小 于４ 用搅拌器水浴搅拌浸渍 ０ 目的 Ｔ ｉ Ｏ ２ －ＷＯ ３ 粉末 ， 得到的浆液在烘箱中 １ 然后 １ ２ｈ， １ ０ ℃ 下干燥 ２ ４ｈ， ， 在马弗炉中６ ０ ０ ℃ 下焙烧５ｈ 冷却后碾磨筛分至小 于４ ０ 目后待用 。 配制 ５％ 的硝 酸 溶 液 ， 将蜂窝陶瓷置入其中浸 ， 干 燥 备 用。 ３ｈ 后取出用蒸 馏 水 冲 洗 ３～５ 遍 ， 按质量比 １ ０ ０∶０． ２ ５∶２ 将 Ｔ ｉ Ｏ ２ －ＷＯ ３－Ｖ ２Ｏ ５ 粉 末、 泡