SCR技術(shù)在柴油機(jī)尾氣后處理上的應(yīng)用

羅萬祥

摘? ?要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，時(shí)代在不斷進(jìn)步，人們?cè)絹碓街匾暽鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)工作，因此發(fā)布了相關(guān)的法律法規(guī)，對(duì)柴油機(jī)排放的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，要求航運(yùn)企業(yè)必須要根據(jù)排放法規(guī)做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)NOx的排放限制越來越嚴(yán)格，航運(yùn)企業(yè)的發(fā)展受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，因此本文主要對(duì)選擇性催化還原（SCR）技術(shù)在柴油機(jī)尾氣后處理上的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望能夠提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：SCR技術(shù)? 柴油機(jī)? 尾氣后處理? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U664.121? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（a）-0063-02

1.SCR技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 SCR技術(shù)的工作原理

SCR系統(tǒng)屬于柴油機(jī)廢氣后的處理裝置，在溫度為300℃～400℃之間利用化學(xué)反應(yīng)的原理，讓還原劑（尿素或者氨）與廢氣中的NOx進(jìn)行反應(yīng)，讓排放物生成沒有污染的氮?dú)夂退魵狻CR主要的化學(xué)反應(yīng)式為：

1.2 SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

反應(yīng)器和尿素系統(tǒng)組成了SCR系統(tǒng)，其中反應(yīng)器則由陶瓷的催化元件組成，在尿素系統(tǒng)中包括儲(chǔ)存、控制以及噴射等的系統(tǒng)。SCR系統(tǒng)在實(shí)際工作的過程中需要達(dá)到一定的溫度，如果溫度不適宜則會(huì)對(duì)系統(tǒng)的工作造成一定的影響。因?yàn)椴裼蜋C(jī)的型號(hào)不同，其排期溫差相差較大，使用的SCR裝置也存在一定的差別，一般比較常用的柴油機(jī)為二沖程柴油機(jī)和四沖程柴油機(jī)。

1.3 SCR系統(tǒng)的工作流程

先在一定溫度下將固體尿素與淡水進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，讓其形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的混合溶液，并放入儲(chǔ)存柜備用。然后尿素供給泵會(huì)在計(jì)量模塊中送入儲(chǔ)存柜中的尿素溶液，使用二氧化鋯傳感器進(jìn)行感應(yīng)，了解SCR反應(yīng)前后煙氣中具體的NOx含量，把相關(guān)數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)傳感器測(cè)量值以及估算值進(jìn)行對(duì)比，給出實(shí)際加注的尿素溶液量的指令，把標(biāo)準(zhǔn)量的尿素溶液混合風(fēng)機(jī)提供的熱空氣，熱解稱為霧狀后噴入柴油機(jī)的排氣管道當(dāng)中，此時(shí)柴油機(jī)的排氣管道中尿素溶液會(huì)發(fā)生高溫分解反應(yīng)，生成NH3和H2O，與排氣充分均勻混合之后進(jìn)入到SCR反應(yīng)器當(dāng)中，在催化劑的作用下，NH3會(huì)將催化器中的NOx還原成無污染的N2和H2O。

2.柴油機(jī)尾氣后處理中SCR技術(shù)的應(yīng)用

2.1 在二沖程柴油機(jī)中的應(yīng)用

一般情況下二沖程柴油機(jī)的排氣溫度應(yīng)該低于400℃，但是其增加器的出口溫度卻低于了SCR系統(tǒng)實(shí)際的工作范圍，只處于230℃～260℃之間，所以面對(duì)二沖程柴油機(jī)，應(yīng)該在增壓器前面安裝SCR系統(tǒng)，因?yàn)槠溥M(jìn)氣的壓力明顯高于四沖程柴油機(jī)的SCR系統(tǒng)，所以也被稱為高壓的SCR系統(tǒng)。該類系統(tǒng)需要以柴油機(jī)啟動(dòng)、降速和加速等不同的工況為依據(jù)，對(duì)其進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)工作，會(huì)對(duì)柴油機(jī)的工作帶了比較大的影響。

2.2 在四沖程柴油機(jī)中的應(yīng)用

四沖程的柴油機(jī)的排煙溫度一般高于400℃，所以如果增壓器的出口廢氣溫度有一定程度的下降，也能保證溫度處于SCR系統(tǒng)工作的范圍內(nèi)。因此為了將SCR系統(tǒng)對(duì)柴油機(jī)工作帶來的影響減小，需要在增壓器的出口與廢氣鍋爐之間安裝SCR系統(tǒng)，該類系統(tǒng)被稱為低壓SCR系統(tǒng)。將SCR系統(tǒng)安裝在四沖程的柴油機(jī)中比較簡(jiǎn)單，且技術(shù)也相對(duì)比較成熟，目前應(yīng)用的范圍較廣。

2.3 催化反應(yīng)器的應(yīng)用

在SCR系統(tǒng)當(dāng)中，催化反應(yīng)器是最關(guān)鍵的設(shè)備，其主要為NOx的催化還原反應(yīng)提供可靠的反應(yīng)場(chǎng)所、條件以及反應(yīng)催化劑。目前比較常用的催化劑為金屬氧化物，按照結(jié)構(gòu)不同可以分為蜂窩式和波紋板式，市場(chǎng)上比較常用的為蜂窩式。催化反應(yīng)器一般使用固定的床式，設(shè)計(jì)反應(yīng)器的尺寸應(yīng)該按照實(shí)際的空間布局以及使用的催化劑體積進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能保證其發(fā)生完全反應(yīng)，發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。

2.4 影響SCR系統(tǒng)的因素

使用SCR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)減排具有較高的應(yīng)用要求，所以SCR系統(tǒng)實(shí)際的減排效果一般受到較多因素的影響，一般具有以下幾點(diǎn)因素：

（1）溫度因素的影響。使用SCR系統(tǒng)進(jìn)行還原反應(yīng)，必須要存在一定量的氧氣，并保證溫度的適宜程度，如果反應(yīng)時(shí)溫度過高，可能會(huì)導(dǎo)致NH3出現(xiàn)自行燃燒的現(xiàn)象，不能與NOx發(fā)生反應(yīng)，而反應(yīng)時(shí)溫度過低，就會(huì)在一定程度上降低反應(yīng)的速度，如果當(dāng)反應(yīng)溫度比350℃低，在實(shí)際反應(yīng)的過程中產(chǎn)生的水蒸氣可能會(huì)抑制住催化劑SCR的活性，導(dǎo)致反應(yīng)不徹底的現(xiàn)象。

（2）柴油品質(zhì)因素的影響。在實(shí)際使用SCR系統(tǒng)的過程中，柴油品質(zhì)的好壞也對(duì)SCR的工作效能具有很大的影響，比如柴油當(dāng)中的硫含量，可能會(huì)毒化裝置內(nèi)的催化劑，大大降低了SCR系統(tǒng)的工作效率和減排能力。

3? SCR技術(shù)應(yīng)用前景的研究

SCR系統(tǒng)能夠有效減少柴油機(jī)NOx的排放，減少量高達(dá)80%～95%，滿足相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并且使用該類系統(tǒng)不會(huì)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行太大的改動(dòng)，對(duì)燃油的經(jīng)濟(jì)性不會(huì)造成太大的影響，具有較好的應(yīng)用價(jià)值，目前被廣泛應(yīng)用在造船業(yè)當(dāng)中，但是在實(shí)際應(yīng)用SCR系統(tǒng)的過程中，卻存在初裝成本較高、設(shè)備尺寸較大等問題，在一定程度上制約了SCR系統(tǒng)的發(fā)展，并且其還存在排煙溫度控制難、催化劑失活等的問題，降低了SCR系統(tǒng)催化還原的能力。因此在實(shí)際選擇SCR系統(tǒng)減排的過程中，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)問題：首先，應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)證檢測(cè)工作，保證使用的催化劑、SCR系統(tǒng)各裝置單元的功能以及SCR反應(yīng)器NOx減排率等的檢測(cè)都能符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，并選擇能夠與柴油機(jī)充分結(jié)合的產(chǎn)品，將各類裝置的作用充分發(fā)揮出來;其次在系統(tǒng)布置的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)該深入了解SCR系統(tǒng)布置的面積，采用有效的方法將反應(yīng)器布置在機(jī)艙內(nèi)，減少SCR系統(tǒng)的安裝工程量，減少不必要的成本支出。

4? 結(jié)語

社會(huì)在不斷進(jìn)步，人們開始了解到環(huán)保的重要性，因此制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限制NOx的排放，讓航運(yùn)企業(yè)的發(fā)展面臨著較大的挑戰(zhàn)，而SCR技術(shù)是目前一類降低NOx排放的關(guān)鍵技術(shù)，將該類技術(shù)應(yīng)用與柴油機(jī)尾氣后處理當(dāng)中，能夠讓NOx的排放符合相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，具有較大的使用價(jià)值，所以相關(guān)企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身發(fā)展的情況積極采用SCR技術(shù)，有效降低NOx的排放，保護(hù)好我國的生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

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