解(jie)決柴油(you)發(fa)動(dong)機排放(fang)問(wen)題(ti)--SCR技術(shu)

      目前，中國的霧(wu)霾災害越來(lai)越(yue)嚴(yan)重，其中,機動車(che)的排放(fang)物已成(cheng)為(wei)霧(wu)霾的重要(yao)汙染源(yuan)。在機動車(che)中，造(zao)成(cheng)汙染zui嚴(yan)重(zhong)的是柴油(you)車(che)。我(wo)國的柴油(you)車(che)發(fa)展(zhan)起步較晚(wan),加上以(yi)前(qian)長時(shi)間“重(zhong)汽輕(qing)柴”的發展政(zheng)策,使(shi)柴油(you)車(che)技術(shu)長時(shi)間處於落後(hou)狀態(tai),壹些(xie)舊(jiu)式柴油(you)車(che)油(you)耗(hao)高(gao),噪聲大,黑煙(yan)滾(gun)滾(gun) 。對(dui)於柴油(you)機尾氣排放(fang)後(hou)處理，SCR技術(shu)是常用的處理方(fang)式。

　　從2026年01月(yue)10日(ri)開(kai)始(shi)，全國範(fan)圍(wei)內已全部執行(xing)國五標(biao)準。國五作(zuo)為(wei)汽(qi)車尾氣排放(fang)標(biao)準，相(xiang)當(dang)於歐(ou)盟(meng)的歐(ou)五標(biao)準，歐(ou)盟(meng)已(yi)經(jing)從2009年起開(kai)始(shi)執行(xing)，其對(dui)氮氧(yang)化物、碳氫(qing)化合(he)物、壹氧(yang)化碳(tan)和懸(xuan)浮粒子(zi)等(deng)機動車(che)排(pai)放(fang)物的限制更(geng)為(wei)嚴(yan)苛。從國壹(yi)提(ti)至國五，每(mei)提(ti)高(gao)壹次標(biao)準，單車(che)汙染減(jian)少30%至50%。柴油(you)機廠家(jia)大多(duo)通過機內凈化降(jiang)低碳(tan)煙(yan)，然後利(li)用SCR系(xi)統降低(di)NOx排(pai)放(fang)的方法來(lai)滿(man)足國五排(pai)放(fang)法(fa)規(gui)對(dui)碳煙(yan)和(he)NOx的限制。

　　下(xia)面(mian)我(wo)們簡(jian)單(dan)了(le)解(jie)下(xia)SCR技術(shu)

　　SCR（Selective Catalytic Reduction），即(ji)選擇性(xing)催化還(hai)原(yuan)，其(qi)原(yuan)理是在含有NOx的尾氣中噴(pen)入氨(an)，尿素(su)或者(zhe)其(qi)它(ta)含氮化合(he)物，使其(qi)中的NOx還(hai)原(yuan)成(cheng)N2和(he)水(shui)。還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)在較高(gao)的溫度(du)範(fan)圍(wei)（870—1100℃）內進行(xing)，不需(xu)要(yao)催化劑(ji)，稱為(wei)選(xuan)擇性(xing)非(fei)催化還(hai)原(yuan)（SNCR）；還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)在較低(di)的溫度(du)範(fan)圍(wei)（315—400℃）內進行(xing)，需(xu)要(yao)催化劑(ji)，稱之為(wei)選(xuan)擇性(xing)催化還(hai)原(yuan)（SCR）。由(you)於NH3可以選(xuan)擇性(xing)的與NOx反應(ying)而不是被(bei)氧氣氧化，因(yin)此反(fan)應(ying)稱為(wei)選(xuan)擇性(xing)的。目前SCR用到的催化劑(ji)主要(yao)有(you)TiO2為(wei)載體，V2O5為(wei)活性(xing)物質的平板(ban)式催化劑(ji)。

　　SCR的關(guan)鍵(jian)因(yin)素(su)有二(er)：壹是排(pai)氣與NH3充分混合(he)；二(er)是按(an)進入(ru)反應(ying)區的NOx濃(nong)度(du)及去(qu)除率(lv)嚴格控制NH3的噴入量。

　　主要(yao)反(fan)應(ying)方程式：

　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1）

　　2NO+4NH3+2NO2→4N2+6H2O（2）

　　6NO2+8NH3→7N2+12H2O（3）

　　3O2+4NH3→2N2+6H2O（4）

　　反應(ying)( 1) 為(wei)標(biao)準SCR 反應(ying), 由(you)於排氣中的NO與NO2 的比(bi)例(li)壹(yi)般在9：1 以(yi)上(shang), 此時(shi)SCR 催化器(qi)中主(zhu)要(yao)發(fa)生(sheng)標(biao)準SCR 反應(ying)。反應(ying)( 2) 稱為(wei)快速(su)SCR 反應(ying), 研(yan)究(jiu)表明(ming), 此反(fan)應(ying)可以在較低(di)溫度(du)下進(jin)行(xing), 並且(qie)在較低(di)溫度(du)下反(fan)應(ying)速(su)率(lv)是標(biao)準SCR 反應(ying)的17 倍(bei)。提(ti)高(gao)NOx 中NO2 的比(bi)例(li)可以使(shi)SCR 在較低(di)溫度(du)下發(fa)生(sheng)快速(su)SCR 反應(ying), 有利於提(ti)高(gao)N Ox 轉化率(lv)。因此, 提(ti)高(gao)尾氣中NO2 的比(bi)率(lv)是提(ti)高(gao)SCR 轉化率(lv)的有效途徑。SCR 本(ben)身(shen)對(dui)S 不敏感, 我(wo)國燃(ran)油(you)品(pin)質較差(cha), 含S量偏高(gao), 因此SCR 適合(he)在我(wo)國使(shi)用。但是SCR 技術(shu)通常需(xu)要(yao)前(qian)置(zhi)DOC 調(tiao)節NO2 比(bi)例(li), 或(huo)者後置(zhi)DOC 來處理泄(xie)漏(lou)的NH3 , 而DOC 壹般(ban)都(dou)是對(dui)S 敏感的, 這(zhe)就影響(xiang)了SCR 在國內的應(ying)用。只有(you)通過提(ti)高(gao)燃油(you)品(pin)質, 降(jiang)低燃(ran)油(you)中的S 含量來解(jie)決這(zhe)個(ge)問題(ti)。為(wei)同時(shi)去(qu)除排(pai)氣中的NOx 和PM, 需(xu)將(jiang)不同排(pai)氣後處理技術(shu)合(he)理(li)結合(he)。

　　SCR的性(xing)能(neng)因(yin)素(su)：

1. 催化劑(ji)的活性(xing)。由(you)於煙(yan)氣的某(mou)些(xie)成(cheng)分引起催化劑(ji)中毒，煙(yan)氣溫度(du)過高(gao)導(dao)致(zhi)的催化劑(ji)燒(shao)結，飛灰(hui)的撞擊造(zao)成(cheng)催化劑(ji)的腐蝕(shi)等(deng)都會降(jiang)低(di)催化劑(ji)的活性(xing)。

2. 煙(yan)氣溫度(du)。煙(yan)氣溫度(du)既決定(ding)了(le)催化還(hai)原(yuan)進(jin)行(xing)的速(su)度(du)，也決定(ding)了(le)催化劑(ji)的活性(xing)。

　　典(dian)型的SCR系(xi)統結構(gou)包括(kuo)尿素(su)水(shui)溶液儲存、傳(chuan)輸、噴(pen)射(she)系(xi)統，壓縮(suo)空(kong)氣系(xi)統以及(ji)控(kong)制系(xi)統。其主(zhu)要(yao)部分及功(gong)能(neng)如(ru)下(xia)：

　　尿素(su)箱：尿素(su)水(shui)溶液的儲存容(rong)器(qi)。因為(wei)尿素(su)水(shui)溶液具(ju)有(you)壹定(ding)的腐蝕(shi)性(xing)，因(yin)此其(qi)儲存和(he)傳(chuan)輸設(she)備應(ying)該選用特(te)殊(shu)的材料(liao)或(huo)者(zhe)進行(xing)防(fang)腐蝕(shi)處理，來(lai)防(fang)止或減(jian)緩(huan)腐蝕(shi)。

　　尿素(su)泵：尿素(su)泵是尿素(su)水(shui)溶液傳(chuan)輸的動力裝置(zhi)，它將(jiang)尿素(su)水(shui)溶液輸送到計(ji)量設備中，並且(qie)維(wei)持壹(yi)定(ding)的壓力備用。

　　壓縮(suo)空氣系(xi)統：尿素(su)的噴射(she)分為(wei)壓(ya)縮空(kong)氣輔助(zhu)噴(pen)射(she)和(he)無(wu)壓(ya)縮空氣輔助(zhu)噴(pen)射(she)兩(liang)種方式。目前(qian)應(ying)用較多(duo)的是利(li)用壓縮(suo)空氣輔助(zhu)噴(pen)射(she)，采用這(zhe)種方式就需(xu)要(yao)用壓縮(suo)空氣系(xi)統。其優點是霧(wu)化效(xiao)果(guo)好，但(dan)是由(you)於使用壓縮(suo)空氣系(xi)統導(dao)致(zhi)系(xi)統復(fu)雜(za)，成(cheng)本(ben)高(gao)，而且(qie)輸送管(guan)路中尿素(su)水(shui)溶液中的水(shui)分蒸發會(hui)使(shi)尿素(su)晶體(ti)析(xi)出，堵(du)塞(sai)噴(pen)嘴(zui)；若不使用壓縮(suo)空氣輔助(zhu)噴(pen)射(she)，雖然可以使(shi)系(xi)統簡單(dan)，但(dan)是霧(wu)化效(xiao)果(guo)不好，影響(xiang)SCR反應(ying)的程度(du)，使NOx轉(zhuan)化率(lv)下降，NH3泄(xie)露(lu)量大，因此應(ying)用不多(duo)。

　　尿素(su)噴嘴(zui)：尿素(su)噴嘴(zui)安(an)裝在排(pai)氣管(guan)上，將(jiang)計(ji)量設備送來的尿素(su)與壓(ya)縮(suo)空(kong)氣的混合(he)物順(shun)流(liu)噴射(she)進(jin)入(ru)排(pai)氣管(guan)中，並且(qie)盡量使噴出的尿素(su)水(shui)溶液均(jun)勻(yun)霧(wu)化，尿素(su)水(shui)溶液的霧(wu)化程(cheng)度(du)，與尾氣混合(he)的均勻(yun)程(cheng)度(du)對(dui)scR反應(ying)的程度(du)有極(ji)大的影響(xiang)。尿素(su)水(shui)溶液的霧(wu)化對(dui)噴嘴(zui)的型式，數(shu)目(mu)等(deng)都有壹(yi)定(ding)要(yao)求(qiu)，此外(wai)，對(dui)噴嘴(zui)的安裝位(wei)置(zhi)也有壹定(ding)的要(yao)求(qiu)，研(yan)究(jiu)發現噴(pen)嘴(zui)到催化消(xiao)聲器(qi)的入口(kou)至少300mm，距(ju)離越大混合(he)的效果(guo)越好(hao)嘲。

　　催化轉(zhuan)化器(qi)：Nox還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)發生的場所，壹(yi)般(ban)采用蜂(feng)窩(wo)狀(zhuang)的內部結構(gou)，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)SCR反應(ying)的程度(du)要(yao)獲得(de)盡量大的內表面(mian)積，同時(shi)也要(yao)盡(jin)量減(jian)小(xiao)轉化器(qi)造成(cheng)的排氣背壓升高(gao)。SCR催化劑(ji)附(fu)著(zhe)在催化轉(zhuan)化器(qi)的內表面(mian)，工作時吸(xi)附(fu)在表面(mian)上(shang)的NH3與NQ在催化劑(ji)作用下發(fa)生反(fan)應(ying)。

　　針(zhen)對(dui)空氣汙染的現狀(zhuang)，朝(chao)輝推(tui)出了兩(liang)款專為(wei)柴油(you)機尾氣排放(fang)後(hou)處理裝置(zhi)DOC/DPF和SCR系(xi)統的汽車尾氣壓力傳感(gan)器(qi)PT124B-245/249系(xi)列(lie)產品(pin)，現已(yi)批(pi)量投入市(shi)場(chang)，使(shi)用的DOC/DPF和SCR系(xi)統*符合(he)國家(jia)排放(fang)標(biao)準，將(jiang)明(ming)顯(xian)改善(shan)環境質量，為(wei)減(jian)少霧(wu)霾天(tian)氣做貢獻(xian)。