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SCR技术在柴油发动机应用浅谈 　　【摘 要】本文通过介绍选择性催化还原（SCR）技术的工作原理以及结构，具体分析了该技术在柴油发动机后处理应用的优点和缺点，并展望了SCR技术在柴油发动机应用上的发展趋势。 　　【关键词】柴油发动机；SCR技术；应用 　　0.引言 　　本文仅通过作者个人观点对SCR技术理解分析并对它的应用前景进行了展望。随着社会发展，国家对柴油发动机尾气排放的规定越来越严格。目前，国家限制的柴油发动机的尾气排放物主要有CO、HC、NOx、PM等。根据我国的国Ⅳ法规规定，要求柴油发动机在ESC测试中，CO的排放量不得大于1.5g/（kW?h），HC的排放量不得大于0.46g/（kW?h），NOx的排放量不得大于3.5g/（kW?h），PM的排放量不得大于0.02g/（kW?h）；在ETC测试中，CO的排放量不得大于4.0g/（kW?h），NOx的排放量不得大于3.5g/（kW?h），PM的排放量不得大于0.03g/（kW?h）。由于国家标准的不断提高，单纯地提高柴油机的性能已经无法满足排放法规，所以需要采取额外的措施来处理尾气。目前社会普遍的技术路线有两种。一种是废气再循环+颗粒捕捉器（EGR+DPF）技术，这种技术的优点是成本低，DPF过滤效率超过90%，缺点是油耗增加，对柴油的硫含量有一定要求，冷启动困难，工况不均衡；另一种是采用优化燃烧+选择性催化还原（SCR）技术，此方法可以降低5%-7%的油耗，对柴油的硫含量要求低，有害物质NOx的转化率大于70%，唯一的缺点是需要消耗尿素。SCR技术可以节约燃油，而且我国的燃油品质不高，所以SCR技术较适合我国的情况。本文将对SCR技术进行具体的分析，并对它的应用前景进行了展望。 　　1.尿素-SCR系统的工作原理和结构简介 　　尿素-SCR系统是指安装在柴油发动机的尾气排放装置中，将柴油发动机尾气中的有害气体NOx催化还原成N2和H2O的一种装置。该装置主要包括尿素喷射系统、SCR催化转化器、尿素箱、喷嘴。其中尿素喷射系统包括尿素喷射泵、电控单元。另外，值得注意的是，尿素溶液会在零下11oC时凝结，需要配备尿素加热装置。 　　尿素-SCR系统的工作原理：在尿素-SCR系统正常工作状态下，首先尿素泵在电控单元的控制下将尿素水溶液从尿素罐中取出，然后经过系统的加压、过滤送到计量喷射单元中，与此同时经过控制单元控制调压后的压缩空气也进入计量喷射单元。当系统的定量喷射泵打开后，压缩空气带着尿素溶液液滴摄入喷嘴，在喷嘴混合后，喷出雾化的尿素小液滴，进入排气管。在排气管内雾化的细小尿素液滴首先分解为NH3和HNCO，并与汽车尾气混合进入SCR催化转化器。在催化转化器内，HNCO进一步水解出更多的NH3，与尾气中的NOx在催化剂表面发生SCR反应，转化为无害的N2和H2O。 　　SCR催化转化器是SCR后处理系统中最重要的一个部件，关系着催化反应的转换效率，它主要由三部分组成：载体、涂层、封装。一般载体采用给反应提供了一个有效的较大反应空间的通道，外壳封装消音器，内表面涂有化催化剂涂层，对气体进行催化反应。尿素-SCR系统中发生的主要化学反应如下： 　　4NO+O2+4NH3=4N2+6H2 　　NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O 　　6NO2+8NH3=7N2+12H2O 　　图1 尿素-SCR系统工作原理示意图 　　根据反应方程式可以得知，喷入的尿素并非越多越好，必须根据排出的气体量而定。所以尿素-SCR系统的电控单元须与发动机的控制单元相连接，根据具体的工作状况实时喷出适量的尿素。尿素-SCR系统的工作原理如图1所示： 　　2.尿素-SCR系统的催化转化器部件分析 　　2.1尿素-SCR系统的催化转化器的涂层 　　催化转化器的涂层是尿素-SCR系统中最重要的部分，它是控制SCR反应效率的关键所在。在不同的工况下，尾气的温度、流动速度及气体组成浓度均有不同，如何尽可能地将化学反应进行彻底，是系统效率的关键。为了提高反应效率，通常采用以钒基（V2O5-TiO2-WO3）或沸石分子筛作为活性组分的催化剂涂层。其中钒基催化剂的适合温度范围为250-450oC，铜基分子筛适合于温度在200oC以下的应用，铁基分子筛适合于排温较高（～650oC）的发动机。钒基催化剂抗硫性能好，且价格较低，在国内得到了广泛的应用。 　　另外，反应结束后排出的尾气中还含有大量的NH3，法规对NH3的逸出也进行了限定。逸出的NH3主要来自两个方面：一个是SCR反应本身无法反应完全，会残留部分NH3；另一个是NH3的射入量过大，与气体中的NOx的量不符，会遗留大量NH3。处理NH3的逸出问题主要有两种措施：一是加大尿素喷射控制单元的控制精度，使NH3的喷射量合理，根据实验，当喷入NH3与NOx的比例