柴油车-SCR系统部分介绍-20150924

SCR控制技术部分概述20150924目录SCR系统工作及工作原理影响NOx转化率的原因NOx传感器SCR系统结构及工作原理•尿素供给单元（SupplyModule）—尿素供给泵—尿素箱及尿素箱加热及液位总成—尿素管•尿素喷射单元（DosingModule）—尿素喷射阀及垫片—冷却水管•控制单元—传感器，包括环境温度及尿素箱温度传感器、液位传感器、氮氧传感器等—尿素喷射控制单元(DosingControlUnit，简称DCU)—执行器，包括加热继电器，尿素箱电磁阀等•选择性催化还原系统催化器箱—选择性催化还原系统催化器—消音器SCR系统结构及工作原理SCR催化器后氧化催化器前氧化催化器空气供给装置AdBlue供给装置SCR控制单元SCR系统结构及工作原理——实物模拟SCR系统结构及工作原理——催化转化器箱式桶式废气出口废气入口废气出口废气入口外形尺寸577mm×396mm×550mm，1208010-D796催化转化器，适用于牵引车适用于载货汽车的有：1208010-1021催化转化器，D281×1035mm1208010-864催化转化器，D281×883mm适用于客车匹配的：1208010-882催化转化器，D281×950mm1208010-874催化转化器，D281×797mm•SCR系统结构及工作原理123SCR系统结构及工作原理——催化转化器CAT1加速尿素水解，更多地释放大量氨气;CAT2表面发生的SCR反应使NOx加速还原，将尾气中的NOx去除;备用CAT将反应中多余的NH3氧化，防止因催化剂吸附力下降引起的氨泄露问题。催化转化器中催化剂：SCR系统结构及工作原理——催化转化器(模拟)FIire软件，某大功率柴油机氧化催化剂CAT1SCR催化剂CAT2备用氧化催化剂CAT直径mm262262262长度mm149.8149.873.6体积L8.078.073.97面网格数960960320体网格数220022002200《柴油机SCR系统NOx催化还原反应的模拟研究》--陈凌珊，201208SCR系统结构及工作原理——催化转化器（实例）•以V2O3/WO3/TiO2波纹型NOx-SCR催化剂为例，溶剂是16.6L，孔密度是40孔/cm2,壁厚是0.06mm，涂层厚度是0.15mm,孔隙率是0.595.（整体式蜂窝载体）SCR系统结构及工作原理——催化转化器•氧化催化转化器(DOC)是通过催化氧化反应,同时降低尾气中的CO、HC和颗粒物污染物的排气净化装置。•可以提高NH3-SCR反应中NO2的比例.但如果NO2比例过高,多余的NO2需要单独与NH3反应进行消耗。由于反应(6)的反应速率比标准SCR反应(4)慢,因此在实际应用中需控制DOC转化NO为NO2的比例低于50%.SCR系统结构及工作原理——催化转化器SCR系统控制策略——影响NOx转化效率的因素•2.1温度的影响（考察不同的催化剂）V2O5/TiO2型催化剂的活性温度窗口(260~425℃)SCR系统控制策略——影响NOx转化效率的因素•温度越高，SCR反应速度越快，反应所需时间越短。•转化效率80%，所需时间：350℃，0.04s。300℃，0.08s。250℃，0.2s。200℃，0.7s。•在实际情况中，排气流速较快，一般都在20m/s左右，而催化器长度一般不会超过1m，因此低温(250℃)时，催化器的转化效率很难保持在较高水平。2.1温度的影响（考察转化时间）SCR系统控制策略——影响NOx转化效率的因素2.1温度的影响（考察副反应）V2O5/TiO2型催化剂的活性温度窗口(260~425℃)SCR系统控制策略——影响NOx转化效率的因素2.2气体空速的影响（单位时间单位体积催化剂处理的气体量）NOx的转化效率随接触时间的增加而增加。SCR系统控制策略——影响NOx转化效率的因素•2.2气体空速的影响柴油机排气温度高于350℃时，空速对转化效率影响不大，但排气温度低于此温度时，空速对SCR催化器转化效率有较大影响。因此柴油机在低温工作时，应增大催化器体积来减小NOx的排放，多喷尿素意义不大，反而会带来氨气的泄漏。SCR系统控制策略——影响NOx转化效率的因素•尿素喷射太少，会导致反应不充分，转化效率太低。•喷射太多，会导致NH3进入大气，造成污染。所以，把NH3滑失控制在5-10x10-6时的NH3／NOx比例是最合适的。2.3尿素喷射量对NOx转化效率的影响SCR系统控制策略——影响NOx转化效率的因素•1.温度：V2O5/TiO2型催化剂具备较宽的活性温度窗口(260~425℃)和优异的耐硫性能，已广泛应用于机动车SCR系统中。•2.空速：NOx的转化效率随接触时间的增加而增加。增大SCR催化转化器容积(一般增大SCR转化器长度)可以降低空速,增加反应时间,提高NOx转化率,减少NOx和NH3排放,但转化器太长,容易导致排气背压过高,影响燃烧效率和排放,因此需要综合考虑、优化匹配。•3.尿素喷射量：尿素喷射太少，会导致反应不充分，转化效率太低。喷射太多，会导致NH3进入大气，造成污染。所以，把NH3滑失控制在5-10x10-6时的NH3／NOx比例是最合适的。SCR系统上的NOx传感器•化学传感器的类型：声表面波NOx化学传感器NOx光纤化学传感器半导体NOx化学传感器NOx电化学传感器a.电位型b.电流型（氧化锆ZiO2）c.电阻性SCR系统上的NOx传感器•OperatingtemperaturerangeSCR系统上的NOx传感器--测量原理（1）氧气泵（ZrO2）氧气泵（ZrO2）氧气泵（ZrO2）O2someppmHC，CO,H2被氧化在Pt材料上O210-3ppmNO1/2N2+1/2O2主泵附加泵测量泵第一测量室第二测量室氧气被泵出进/出（富氧/缺氧）氧气进一步被泵出被泵出氧气的量与NOx含量成比例在第一测量室内尾气中的氧气被泵出同时在铂金材料上HC,CO,H2被氧化。第二测量室中，NOx在催化材料上还原同时释放出O2。测量第二测量室产生O2的量就代表了NOx含量。SCR系统上的NOx传感器--测量原理（2）NOx传感器=2个氧传感器•第一个腔室泵出了氧气但是剩下了NO。因为第一腔室有氧，所以还原反应不能发生。•NO渗透进入第二个腔室并被还原成氮气和氧气。•测量第二个腔室中被转换出来的氧气的含量。•谢谢！