scr系統的工作原理及注意事項

SCR(Selective Catalytic Reduction 選擇性催化還原)系統的工作原理

scr系統的工作原理及注意事項

1、SCR技術原理分析:

在SCR系統中發生的複雜的物理和化學反應包括:尿素水溶液的噴射、霧化、蒸發、尿素(氨氣和尿素化學反應的產物)的水解和熱解氣相化學反應以及NOx在催化劑表面與NH3發生的催化表面化學反應。其主要化學方程式如下:

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O

理想狀況下反應的產物主要是無毒無害的氮氣和水。

(1) 目前在廢氣中處理NOx採用的是SCR處理技術,即:利用尿素溶液(水溶液濃度爲32.5%±0.5%),在排氣中噴入尿素、氨水等還原性物質,將NOx(主要是NO)還原爲N2和H2O。它無毒、潔淨、無氣味、不易着火、無爆炸危險,但有腐蝕性,必須使用特殊的容器儲存。

(2) SCR系統中的尿素劑量最終由發動機管理系統控制,尿素的噴入量必須要與NOx的濃度相匹配。尿素的噴入量過少,則達不到應有的處理水平,尿素的噴入量過多,則會使多餘的氨氣排入大氣,導致新的污染。

(3) 使用SCR後不但要增加SCR本身裝置的重量,另外還要增加一個尿素溶液箱和尿素溶液。汽車會損失一部分的有效載荷。

(4) SCR作爲一個新的後處理技術,因購置、操作和保養費用高、需要加一套較爲複雜的調節還原劑噴射量的控制系統等等原因,在車用柴油機上還沒有得到大範圍的推廣。

(5)必須保證行駛區域內對尿素需求的供應,需要車載診斷,並需要自覺及時地加尿素。

(6)一水合氨易揮發出氨氣,隨溫度升高和放置時間延長而增加揮發率

NH3·H2O=NH3↑+H2O

在較高排氣溫度下不能夠形成對金屬進行腐蝕的NH3·H2O

(7)腐蝕性

一水合氨有一定的腐蝕作用。對銅的腐蝕比較強,鋼鐵比較差,對水泥腐蝕不大。對木材也有一定腐蝕作用。水溶液呈弱鹼性。

主要是電化學腐蝕

因爲NH3+H2O→NH3·H2O→NH4+(銨根離子)+OH-(氫氧根) ①

選擇性催化還原(SCR)是處理廢氣中NOx的有效手段,文章描述了SCR系統的工作原理和注意事項。

金屬-4e-=金屬陽離子 ②

2H2O+4e-+O2=4OH- ③

③中產生的氫氧根離子促使①中的平衡向右移動,氨氣揮發後氫氧根離子減少,又促使 ③中的平衡向右移動,從而使②中的平衡也向右移動,使金屬減少。

2、現實可能的影響(以國IV爲例):

1.整車價格上升:

排放標準的升級帶來的首先就是成本的'增加,對於SCR車型而言,由於多了一套尾氣後處理系統,購車成本將大幅增長,根據行業的平均水準,國IV車的價格將比國Ⅲ車高3萬到5萬元,以5萬元左右的輕卡作爲標準,則該類車終端售價可能上漲60%-100%。尤其輕卡對於個人散戶來說,這樣的漲幅恐怕有些難以接受。

2.使用成本變化:

由於要達到更爲嚴格的排放水平,發動機採用了更精密的控制,對燃油的質量要求也更高了。廣州地區將用粵IV標準用油來代替國III標準用油。國IV油肯定會比國Ⅲ油貴,此前有媒體預測價格會上漲0.34-0.46元/升,漲幅約5%-6%。另一項增加的開銷就是需要定期添加尿素溶液的價格。

缺少尿素後車輛將無法正常運行,所以就要跟加油站一樣,建立足夠多的尿素站,但國內幾乎沒有這樣的尿素站及相關的配套設施,如果要大力推廣國四標準,國家也需要投入大量的資金進行尿素站的建設。

不過由於國內的這些設備尚不健全,需要更多的時間去消化成本,用戶的使用成本現在就還不好說了。這也就需要國家在政策上面給與補助和引導,畢竟在節能減排兩方面都是有着優勢的,在市場完善的情況下,用戶的使用成本肯定是會減少的。

3.使用變化不大:

SCR主要的變化就是增加的後處理系統,發動機主體與國三發動機並沒有太多差別。除了需要添加尿素溶液,用戶在使用操作和使用方法是和國三電控發動機基本一致的。

4.維修保養是麻煩:

從機械泵升級到電控發動機,修車難成了很多司機反映的問題,更多的電子控制結構不僅讓車主遇到問題無法處理,就是到了維修站一些問題也讓修理工手足無措。

3、儲存材料分析:

1.鐵一般不和氨水反應,一般不發生腐蝕

如果是氧化還原反應那麼鐵只能做還原劑,而氨氣也一般做還原劑,故不反應。如果不是氧化還原反應,那麼鐵是不會和鹼反應的

選擇性催化還原(SCR)是處理廢氣中NOx的有效手段,文章描述了SCR系統的工作原理和注意事項。

2.銅和氨水發生電化學反應造成腐蝕

濃度低生成藍色硫酸銅溶液,濃度高綠色方程式: 2Nh3.H20=Nh4+ +OH-。

3.塑料一般不和氨水發生反應

少量氨水一般採用塑料容器儲存。

4.鋁和氨水發生反應,但是有很大難度(弱酸弱鹼反應難度較高)

Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3(加沉澱符號)+3NH4+

5.如果發生電化學反應則金屬變得相對容易腐蝕,需要將儲存氨水的容器及其管道進行接地,然後在容器內部用環氧樹脂防腐加入石墨做填充劑塗刷幾遍,可以很好防腐蝕處理,找專業的防腐處理公司即可。

4、結論:

氨水/尿素等對發動機排氣的後處理技術對排放指標有所幫助,但是實現該目標使發動機在成本、可靠性、可維護性上有影響。需要在整車控制系統中追加排氣監控系統。由此造成整車整備質量增加。由於氨水預熱易分解,所在在900攝氏度左右排氣溫度下對發動機本體/排氣歧管的腐蝕程度很小,僅會在排氣管末端附近形成弱鹼性物質(氨水),附着在整車底盤以下金屬結構件上,從而產生電化學腐蝕,但是氨水爲弱鹼性物質,對金屬構件的腐蝕及其微弱。

氨水是一種弱鹼(pH值10左右),但因氨分子極爲活潑,使氨水在常溫下容易揮發,對容器有腐蝕性,對人有刺激性。在貯運和施用時要用耐腐蝕並能密封的不透光容器及機具。