基于柴油發(fā)電機(jī)組的尾氣處理技術(shù)研究

姜代華

【摘 ?要】希望能通過節(jié)能環(huán)保型柴油發(fā)電機(jī)組來替代原有的發(fā)電機(jī)組，為降低對環(huán)境帶來污染有著重要的意義。本文主要對催化還原（簡稱SCR）的技術(shù)原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，并對其在在柴油發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用效果展開合理論述，通過對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對尾氣中NOx進(jìn)行有效的凈化，這對我國社會的發(fā)展起著積極的作用。

【關(guān)鍵詞】柴油機(jī);SCR;尾氣處理;選擇性催化還原

引言：隨著我國環(huán)境污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重，國家也高度重視環(huán)境污染問題，加強(qiáng)對尾氣排放的控制，這也在一定程度上促進(jìn)了柴油機(jī)排放控制技術(shù)的發(fā)展。柴油機(jī)因其具有一定的經(jīng)濟(jì)型、可靠性和動力性等特征，現(xiàn)已被進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。柴油發(fā)動機(jī)的排放污染物主要包括CO、HC、NOx和PM。柴油機(jī)NOx排放的降低往往與PM排放的降低間存在著一定的矛盾，一些減少柴油機(jī)NOx排放的措施通常會大大增加微粒的排放，但如果降低微粒排放又會在一定程度上加大NOx的排放。

1 柴油機(jī)SCR技術(shù)研究

尿素SCR技術(shù)可以大大減少柴油機(jī)NOx的排放，SCR催化器作為SCR系統(tǒng)的重要組成部分，其技術(shù)原理主要是通過實(shí)時檢測排氣流量中所含的所含的NOx濃度，從而得出最終的NOx含量，同時，還可以對開展催化反應(yīng)過程中所需的還原劑量進(jìn)行精準(zhǔn)的計算，還可以實(shí)現(xiàn)對高壓噴氣頭展開合理的控制，最終實(shí)現(xiàn)對噴射的還原劑量的有效控制。在250℃以上的高溫環(huán)境下，通過與催化劑展開反應(yīng)，從而保證還原劑能夠與NOx展開反應(yīng)，最終生成N2以及H2O，而雖然排氣中的O2濃度要較NOx濃度高出許多，但依然可以對二者的反應(yīng)進(jìn)行有效的控制。

入口管出口氣流的流向會決定催化器氣流最終的分布特征，最終對SCR系統(tǒng)的實(shí)際性能帶來一定的影響。大量研究證實(shí)，如果雷諾數(shù)較小且阻力較大的情況下，會促進(jìn)載體氣流的均勻分布。一般來說，SCR催化器的載體截面積要遠(yuǎn)高于其自身入口截面積，這種設(shè)計方式能夠促進(jìn)排氣同催化劑進(jìn)行完全接觸，從而產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。催化器載體與入口之間會通過擴(kuò)張管進(jìn)行有效的連接。擴(kuò)張管一般不會太長，如果擴(kuò)張管的擴(kuò)張距離過大，會導(dǎo)致氣流與壁面進(jìn)行分裂，影響載體入口的均勻分布，與擴(kuò)張管相比，收縮管通常不會影響SCR催化器載體內(nèi)部氣流分布。

載體是沉積催化劑活性相的骨架，載體材料有很多。而在SCR中應(yīng)用最廣泛的則是整體式陶瓷載體。載體結(jié)構(gòu)也會在一定程度上影響SCR的性能，同時也會影響NOx轉(zhuǎn)化效果。催化器載體的體積及長度會決定廢棄在催化器載體中停留的時間，NOx轉(zhuǎn)化率也會受到停留時間長短的影響。載體目數(shù)、壁厚以及涂層厚度都離不開載體的實(shí)際面積，載體的面積越大，那么NOx轉(zhuǎn)化效率也就越高，同時能夠降低壓力的損失以及催化器的實(shí)際尺寸[1]。

2 尿素SCR系統(tǒng)工作原理及化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究

2.1SCR系統(tǒng)組成及工作原理

尿素SCR系統(tǒng)主要由尿素罐、尿素泵、噴嘴、SCR催化器及電控單元組成，如圖2所示。

SCR系統(tǒng)具體的工作流程為：電控單元通過尿素液位傳感器來檢測尿素罐中尿素含量，并向尿素泵發(fā)出建壓指令，還會與電控單元所采集到柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及出口信號溫度進(jìn)行結(jié)合，從而能夠準(zhǔn)確的對尿素含量進(jìn)行判定。

尿素水溶液能夠與壓縮空氣進(jìn)行充分地接觸并利用驅(qū)動電路驅(qū)動噴嘴動作將混合物向排氣管內(nèi)進(jìn)行噴射，而多余的尿素就會通過調(diào)壓機(jī)構(gòu)控制返回到尿素罐中。尿素水溶液會在排氣管中產(chǎn)生一些列的化學(xué)反應(yīng)，與排氣充分的混合進(jìn)入SCR催化器。混合氣流與NOx產(chǎn)生一定的反應(yīng)從而生成H2O，反應(yīng)后的氣體會隨著排氣一同進(jìn)入到大氣中，這樣就能夠減少NOx的排放[2]。

3 柴油發(fā)動機(jī)尾氣凈化效果臺架試驗(yàn)

為了證實(shí)證尾氣凈化裝置可以起到一定的凈化效果，通過對原排參數(shù)展開測量，并對裝置展開實(shí)驗(yàn)工作，具體下圖所示。尾氣經(jīng)過發(fā)動機(jī)后排出，氣體排放的過程中流經(jīng)DOC、DPF，之后同噴射的尿素進(jìn)行充分地混合，最終通過SCR系統(tǒng)流向尾管。裝置方面，會將Ox傳感器和溫度傳感器設(shè)置在DOC的前端，從而更好的企業(yè)檢測DOC尾氣的溫度以及氧化物的實(shí)際含量;并將壓差傳感器布置在在DPF前后，對DPF前后壓差進(jìn)行檢測;將尿素的噴射口布置在混合器處，用于噴射尿素從而能夠更好地同尾氣進(jìn)行反應(yīng);將溫度傳感器安置在SCR的前端，檢測SCR入口處溫度用于測試起燃溫度NOx傳感器，并求出二者的平均值來對尾氣中氮氧化物含量進(jìn)行判定[3]。

如表2為尾氣凈化裝置臺架試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計。實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)的均為40000空速，通過對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及實(shí)際負(fù)載力進(jìn)行調(diào)整，從而更好地對SCR內(nèi)部溫度進(jìn)行控制。通過對表中數(shù)據(jù)的分析我們不難看出，在溫度低于200℃的情況下，尿素沒有進(jìn)行起噴，這個時候的裝置也無法開展NOx的去除反應(yīng)。在溫度超過200℃的情況下，尿素泵也漸漸運(yùn)行，開始進(jìn)行尿素噴射，且NOx的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)高達(dá)68.47%，在尾氣溫度高達(dá)250℃的情況下，NOx的轉(zhuǎn)化效率又進(jìn)一步提升，通過此次實(shí)驗(yàn)我們可以得出，在催化器起燃溫度較低的情況下，NOx去除效率會明顯提高，其工作效率也會得到提升[4]。

4 結(jié)論

綜上所述，通過實(shí)踐研究證實(shí)，SCR尾氣排放處理系統(tǒng)可以結(jié)合原排測定來合理的控制尿素的噴射含量，提高尾氣的凈化能力，溫度越高起燃效果就越好，從而其轉(zhuǎn)化率也會得到提升。本系統(tǒng)在柴油發(fā)電機(jī)組上的成功應(yīng)用具有良好社會價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張福杰.柴油機(jī)尿素SCR催化器數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2012：2-4.

[2]劉光輝，黃震，喬信起，等.汽車催化轉(zhuǎn)化器中氣體流動的研究（二）[J].內(nèi)燃機(jī)，2002（1）：13-15.

（作者單位：玖恩科技（成都）有限公司）