国Ⅳ技术路线比较.docVIP

为了满足欧到欧排放法规，欧美中重型商用车及柴油机企业主要采用了两条排放控制技术路线：其一是“优化燃烧+SCR (选择性催化还原)”技术路线，简称SCR路线，它是通过优化喷油和燃烧过程，尽量在机内控制微粒PM的产生，而在机外后处理过程中，采用尿素溶液对氮氧化物NOx进行选择性催化还原，这一技术路线在欧洲占主流，欧洲长途载货车几乎全部采用这一方案，相关生产企业主要有康明斯、马克、底特律柴油机、戴姆勒-克莱斯勒、沃尔沃、达夫、依维柯等；其二是“EGR+DOC/DPF/POC(废气再循环+柴油氧化催化器/柴油颗粒过滤器/颗粒氧化催化器)”技术路线，其中以“EGR+DPF”应用最广泛，简称EGR+路线，它以废气再循环为基础，在机内抑制NOx的产生，在机外后处理过程中采用柴油氧化催化器、或柴油颗粒过滤器(当今主流)、或颗粒氧化催化器对PM进行氧化催化或过滤捕捉，这一技术路线在北美市场占主流(欧洲短途运输和城市公交车也主要选择此方案)，相关生产企业主要有康明斯、卡特彼勒、万国、斯堪尼亚、曼等。 　　两种技术路线各有优缺点，采用SCR方案，对发动机不须做进一步的强化处理；燃油中的硫含量对于系统的影响较小，可回避燃油含硫量高的难题，而硫含量高是中国国产柴油短期内难以克服的技术问题；采用SCR方案还可通过调整喷油特性而节省燃油消耗约5%；其缺点是必须在加油站设立相关的尿素溶液补充设备，整车也需增加一套尿素贮存和转化装置而使成本增加。采用EGR+方案则需对原发动机进行强化，提高喷油压力和增压中冷能力，此外，还有DPF的再生问题、燃油含硫量要求严格的问题、燃油消耗增高的问题等；其优点是不增加额外的装置和费用，用户只要定期更换DPF即可。 　　主流技术路线之一——优化燃烧+SCR 　　采用催化还原后处理器是降低汽车发动机NOx排放的主要技术措施之一。目前研究开发中的柴油机NOx催化还原后处理技术有：选择性非催化还原(SNCR)；选择性催化还原(SCR);非选择性催化还原(NSCR)等3种。这3种方法都已在治理发电厂锅炉的NOx排放中得到了成功的应用，对固定工况运转的大型柴油机也有不少应用实例。作为车用柴油机NOx后处理方法，其中SCR技术则得到了广泛应用并且在不断发展中。 　　SCR装置的催化剂作用使NH3迅速还原为N2和H2O，随烟气排入大气。在SCR中设有两层由一块块催化砖整齐排列的催化层。催化砖是将催化剂拌入耐温材料中，做成有透气小孔的砖块，保证排气流通顺畅，尽量减少阻力，降低排气背压。同时又扩大了流通面积，保证混有NH3的废气在通过催化层时，能更多地接触到催化剂，使排气中的NOx得到充分还原。 　　在有些SCR装置中，每个催化层都设有压缩空气吹洗管，定时排出压缩空气，将附着在催化砖中的尘土及烟灰吹走，随烟气排至大气。在这里，保持催化砖干净，保证催化砖不被堵塞，使烟气能顺畅地通过催化砖，并在催化剂的作用下，使NOx被迅速还原，这几点无疑至关重要。 　　1.影响SCR性能的主要因素 　　(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起反应；温度太低，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，进而使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。 　　(3)PM及粉尘的影响 　　柴油机排放物中的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使排气不畅通，增加阻力，混合气不能充分与催化剂接触，装置的效率将会大大降低。因此，如果在SCR装置进行催化还原反应前，先让排气通过颗粒过滤器DPF，既可以降低柴油机PM的排放，同时也解决了SCR中PM粉尘的影响，当然，这样做成本将会大大增加。 　　SCR技术是一种能有效降低车用柴油机NOx排放的机外控制措施，在国外已进入实用阶段数年。但是，SCR作为一种新近发展的后处理技术，由于初期投资高、操作和保养费用高、需要加一套较复杂的调节尿素雾喷射量的控制系统等原因，在我国车用柴油机上还没有得到大范围的应用推广。而且SCR技术还受到温度、柴油品质、PM等诸多因素的影响，因此对SCR技术的进一步开发研究也显得尤为重要。 　　2.SCR技术应用面临的主要挑战 　　SCR技术路线在欧洲采用较多，故又简称欧洲路线。目前欧洲市面上销售的尿素溶液(AdBlue)，它无毒、洁净、无气味、不易着火、无爆炸危险，但有一点点腐蚀性，必须使用特殊的储存容器。 　　实践证明，这种技术方案的发动机燃油消耗率比较低，油耗可节省5%~7%，若扣除因尿素所增加的费用，还将有节油2%~3%的