利用Ir-ZSM5分子筛催化剂控制稀燃汽油机NOx排放的试验研究

为控制汽油机稀燃NOx排放,对Ir-ZSM5分子筛催化剂在实际稀燃排气条件下进行了试验研究．试验结果表明,应用Ir-ZSM5催化剂,可以实现CO对稀燃NOx的选择催化还原反应．在空燃比为15～20时,空速为30000／h时,NOx最高转化效率可达50％～80％,并且具有较宽的高活性温度窗口．随着空燃比的增加,NOx转化效率减小．Ir-ZSM5催化剂对HC、CO也可以实现较高的转化率,有望应用于当量空燃比条件,从而降低空燃比控制精度．该催化剂尤其适合稀燃汽油机的需要．     

催化剂组合控制稀燃汽油机排放策略的试验研究

采用不同分子筛催化剂的组合和机内净化的综合控制策略,对汽油机稀燃排放的控制进行了试验研究.试验的催化剂种类包括Cu-In-ZSM5、Ir-ZSM5、Cu-Co-ZSM5、Pd-In-ZSM5、Ni-Cu-ZSM5等.试验考察了空速比对NOx转化效率的影响.综合应用以HC为主要还原气体并可产生CO排放的分子筛催化剂如Ni-Cu-ZSM5、Cu-Co-ZSM5等,和CO、HC协同还原NOx催化效果较好的分子筛催化剂如Ir-ZSM5、Pd-In-ZSM5等,在合适的条件下可以实现70%以上的NOx转化率.催化后NOx浓度降至150×10-6以下.同时与当量空燃比燃烧时相比仍可节油8%～10%.多种催化剂的综合使用,使得催化活性随温度变化的规律变得复杂.     

CuAgLa多组分钛硅分子筛／堇青石整体式催化剂降低稀燃发动机NOx排放的试验研究

采用原位合成技术制作了多组分CuAgLa-TS-1/堇青石整体式催化剂,通过选择还原法降低稀燃汽油机NOx的排放.试验结果表明,不需额外添加还原物质,而采用稀燃发动机自己排放的HC和CO等作为还原物质可以对NOx排放进行选择还原.在排气温度为450 ℃左右、空速为28 500 h-1时,多组分分子筛催化剂的最大NOx转化效率为33.3%,较Cu-TS-1分子筛催化剂有所降低,但其维持较高的NOx转化率排温窗口较为宽广,区间可达80 ℃.经H2预还原后,多组分CuAgLa-TS-1稀燃催化剂对NOx的转化效率较未还原的催化剂的活性稍有提高,但耐久性变差.     

选择还原法降低稀燃发动机NOx排放的研究

采用原位合成技术,制作了Cu—ZSM-5／堇青石整体式稀燃催化器。从扫描电镜图(SEM)可看出ZSM-5分子筛成功地原位合成在整体式蜂窝载体上。该稀燃催化器不需添加任何还原物质,仅利用稀燃发动机尾气中的HC、CO等作为还原物,对稀燃发动机排放的NOx进行选择还原。发动机试验结果表明：该稀燃催化器对NOx转化效率较高,在空速比25000／h和排气温度400℃时,最大NOx转化效率为64％。此时该催化器对HC的转化效率接近60％,而CO基本没有得到转化。     

分子筛催化器降低稀燃发动机NOx排放的研究

采用原位合成技术制作的分子筛堇青石整体式催化器,减少稀燃NOx排放.稀燃发动机台架实验结果表明,可采用排气中的HC和CO等还原物质对NOx进行选择还原,排气温度在450℃附近时,NOx转化效率最大达40%,此时HC的转化效率接近60%,而CO基本没有变化.     

贵金属比例对燃气发动机三元催化剂性能的影响

以燃气发动机用三元催化剂为研究对象,通过模拟配气的方式,在催化剂小样测试台上进行CH_4、CO、NO_x的起燃性能、水热老化性能及不同空燃比窗口下的性能测试,研究贵金属总质量相同时不同贵金属比例对于三元催化剂性能的影响。研究发现,在相同试验条件下,三元催化剂中含有一定比例Pt对CH_4和NOx的转化效率有一定的促进作用,对于CO转化效率无明显影响;在抗老化性方面,Pt/Pd/Rh型催化剂在CH_4和NO_x的转化效率上较Pd/Rh型催化剂劣化严重,但在NO_x转化效率上劣化较小;Pt能够提升三元催化剂降低NO_x排放能力; Pt/Pd/Rh型催化剂较Pd/Rh型催化剂有着更宽广的反应窗口。     

前端TWC对稀燃汽油机LNT的NO_x净化能力影响

NOx吸附还原催化系统(LNT)前端耦合三效催化剂(TWC)可以进一步提高LNT的NOx催化转化效率.采用数值模拟方法搭建了TWC和LNT模型,研究了前端TWC对LNT在稀燃、浓燃以及稀、浓燃切换工况下的影响.研究结果发现:稀燃阶段中,TWC有助于LNT对NOx的吸附;浓燃阶段中,TWC使得LNT的NOx脱附呈现前期减速、整体加速的效果;相同稀、浓燃时间比例条件下,绝对时间越长,TWC有助于促进LNT对NOx的催化转化并提高LNT吸附位失效后的NOx催化转化效率.     

Pd和K共负载的Mg-Al水滑石基氧化物同时去除碳烟和NO_x

采用浸渍法将Pd和K共同负载到Mg-Al水滑石基氧化物(Pd-K/MgAlO)上,用于碳烟颗粒和NOx的同时去除,并与Pd/MgAlO和K/MgAlO催化剂进行了比较.研究发现,单独的Pd负载不具备催化碳烟燃烧的活性,但可以提高生成CO2的选择性;引入NOx后,Pd可以通过促进NO氧化对碳烟燃烧有所改善,同时可以去除少量的NOx.当Pd与K共负载时,碳烟燃烧温度显著降低;引入NOx后,起燃温度进一步降低至240,℃左右,而且碳烟燃烧受接触方式的影响不大,其中催化作用的主要影响组分是K.在Pd和K协同作用下,NOx的最大去除效率达到45%,高于Pd/MgAlO和K/MgAlO的去除效率.其中,一部分NOx被碳烟还原,另一部分则发生了分解反应.     

降低稀燃汽油机NOx排放的试验研究

设计了一种新型催化转化系统并对一台改装后的电控燃油喷射四缸16气门稀燃汽油机进行了降低NOx排放的试验研究。试验结果表明：该催化转化系统可以有效地降低稀燃汽油机的NOx排放。在中低转速、中小负荷即稀燃发动机常用工况下，NOx催化转化率最高可以达到97.3％。     

烟煤焦催化还原NOx实验研究

研究了烟煤焦在催化剂的作用下对Nx的还原过程。实验发现，烟煤焦中 廉价催化剂的存在对煤焦异相还原NOx有很大的影响，在合适的反应温度和化学当量比（SR）条件下，煤焦中的催化剂能降低NOx还原反应的活化能，加快NOx还原反应的速度，提高NOx的还原率。实验使用两种催化剂后，NOx的还原率可超过50％，几乎达到与褐煤及气体再燃烧相同的再燃效果。     

柴油机Fe-Cu分子筛SCR催化剂的数值模拟

建立催化反应动力学模型预测和比较Fe、Cu分子筛催化剂的NOx还原性能.考虑了NH3的吸附和脱附、NH3氧化、NO氧化及NOx还原反应.结果表明:Cu分子筛催化剂低温(<400℃)时标准选择性催化还原(SCR)反应转化率较高,而Fe分子筛催化剂高温(>400℃)时催化活性较高.考虑到两种分子筛催化剂在不同温度范围内SCR反应活性的差异,将Fe、Cu分子筛催化剂进行分区及分层组合以拓宽组合催化剂的反应活性温窗.在标准SCR反应下,Fe分子筛催化剂(总长度的20%)布置在Cu分子筛催化剂上游为最佳分区组合;Fe分子筛催化剂(总涂层厚度的25%)涂覆在Cu分子筛催化剂上层为最佳分层组合,最佳分区组合布置在整个温度范围内能实现更高的NOx转化率.然而根据对Cu分子筛催化剂和最佳Fe-Cu分区组合催化剂的瞬态响应特性研究,发现Cu分子筛催化剂具有更好的低温瞬态响应特性.通过优化氨氮比,提高了最佳分区组合催化剂的NOx转化率.     

Simulation and experimental study of the NOx reduction by unburned H2 in TWC for a hydrogen engine

The unburned H₂ can be used to reduce NO emission in conventional TWC (three-way catalyst) for a hydrogen internal combustion engine when it works at equivalence ratio marginally higher than the stoichiometric ratio. To explore the effects and feasibility of this reaction, a Perfectly Stirred Reactor simulation model of TWC has been built with simplified mechanisms. Experiments on a 2.3 L turbocharged hydrogen engine are used to verify the conclusion. It shows that rising initial temperature accelerates the reduction of NO and the maximum reaction rate occurs at 400 °C temperature. The conversion efficiency of NO remains approximately 0 when temperatures below 300 °C. The efficiency reaches a peak value of approximately 98% with 400 °C and declines gradually. The unburned H₂ to NO mixing ratio greater than 1.5 in TWC guarantees 100% NO conversion efficiency. The experiments indicate that the NOx concentration decreases from 2056 ppm to 41 ppm at the stoichiometric ratio after the treatment of TWC and NOx reaches 0 ppm with a rich ratio. Results also demonstrate that the suitable reaction temperatures for TWC locate in the range of 400 °C–500 °C. Therefore, if the temperature and the mixing ratio are appropriate, it can achieve zero emissions with NOx reduction by unburned H₂ in conventional TWC for a hydrogen engine.     

基于ESC测试循环的SCR催化剂动态转化效率温度窗口研究

为了建立选择性催化还原转化器(SCR)台架评价结果与欧洲稳态测试循环(ESC)工况条件下的减排效果之间的联系,进行了催化剂动态转化效率试验,绘制了基于反应平衡时间的SCR催化剂转化效率温度窗口,得到了不同反应温度下催化剂动态转化效率发展过程对反应平衡时间的依赖程度。基于ESC试验排放采样窗口期内发动机排气条件的特征分析,研究了ESC试验中催化剂动态转化效率发展特征,提出了基于该催化剂动态转化效率温度窗口表示方法,分析了温度窗口的试验评价条件和基于实际化学计量比(NSR)控制策略的窗口模拟计算调整方法。使用该温度窗口对ESC工况排放值进行预测,依据ESC名义转化效率温度窗口预测的ESC排放结果与实测值的偏差小于8%。     

重型柴油机欧Ⅵ后处理系统构型方案试验研究

以柴油机氧化催化器(DOC)、催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)、选择性催化还原催化器(SCR)及氨氧化催化器(ASC)为研究对象,利用发动机台架,对DOC-CDPF-SCR-ASC和DOC-SCR-CDPF两种不同的后处理系统构型方案在不同测试循环下的NO_x转化效率、NH_3泄漏、N_2O排放、颗粒(PM)排放、颗粒数(PN)排放及CDPF的被动再生效果进行了对比研究。研究表明:两种构型方案下的PM及PN排放基本一致;DOC-CDPF-SCR-ASC构型方案具有更高的NO_x转化效率和颗粒物被动再生效果,该构型方案下CDPF对SCR催化器入口处的NO_2/NO_x摩尔比起到调控作用,使其更有利于SCR的反应,同时由于CDPF中的被动再生及NO氧化反应会释放热量,SCR催化器平均温度与DOC-SCR-CDPF构型方案下差别不大;而DOC-SCR-CDPF构型方案下,CDPF可以起到ASC的作用且具有更低的氨泄漏,但会产生较高的NO_2和N_2O排放。     

NH3低温选择性催化还原NO的研究

在固定床反应器中,利用瞬态响应技术和程序升温技术研究了低温时NH3选择性催化还原(SCR)NO的瞬态动力学及V2O5-WO3/TiO2催化剂活性的影响因素,试验结果表明:O2的体积分数增大,NO转化率增大;H2O的存在抑制了NO的转化率;SO2的存在提高了NO的转化率.低温时,SCR反应遵循Eley-Rideal机理,...     

水合肼净化烟气NOx过程的影响因素分析

采用反应动力学和计算流体力学软件对水合肼还原高温烟气中NOx过程进行了模拟计算。根据模拟结果分析了烟气温度、N2H4／NO摩尔比、烟气中氧含量、停留时间、烟气中NO初始浓度以及水合肼溶液的浓度对NO净化效率的影响。分析结果发现：N2H4／NO摩尔比取0．8,使用质量分数为5％浓度的水合肼溶液喷加到1023K的烟气中并且保证停留时间尽量长,可以取得最好的NO净化效果。分析结果可以为实际操作提供指导。     

利用SCR技术降低柴油机NOx的试验研究

设计了尿素水溶液还原添加装置,并使用这套装置在发动机台架上进行了稀燃NOx选择催化还原（SCR）催化剂的性能评价试验,最后分析了SCR技术目前存在的问题。试验结果表明：在30000h^-1空速、排气温度为340～420℃范围的条件下,该催化剂的NOx转化率维持在90%以上,而在低温和高温下的转化率较低;随着尿素水溶液添加量的增加,催化剂NOx转化率提高,但同时会增加CO排放;当空速为50000h^-1时,催化剂性能略有所下降。     

A review on various after treatment techniques to reduce NOx emissions in a CI engine

NOx emissions have always been a main concern in the development of diesel engines. This paper summarizes the studies about NOx emission reduction in diesel engines. The need for meeting the stringent requirements with regard to NOx emissions in a diesel engine has led to the development of a range of after treatment techniques. After treatment methods are required to reduce NOx emissions that cannot be controlled by fuel composition and combustion phenomena. Current after treatment techniques that are being employed are Selective Catalytic Reduction (SCR), Lean NOx Trap (LNT) and SCR Filter (SCRF). The benefits and constraints of different types of SCR are discussed. Urea SCR is a prominent well proven technology. Urea SCR produces 96–99% conversion efficiency with the help of a reductant NH₃. The operating parameters such as nature of catalyst, temperature range of catalyst, flow of DEF (Diesel Exhaust fluid) to injector and mixing of NH₃ and NOx are discussed. Hybrid SCR such as Cu-SCR + Fe-SCR, SCR + LNT moderates fuel consumption and augments the catalytic activity at low temperature. SCRF has low cell density (200–300 csi vs 400–600 csi for SCR), and also has lower deNOx efficiency for a number of reasons. Pre-stored NH₃ and Preheating helps in low temperature reaction of SCRF. Technical problems in aqueous urea systems have led to the evolution of solid SCR system (SSCR). This review incorporates the study of solid ammonium salts decomposition, temperature range of the salts and infrastructure required for SSCR.     

汽车柴油机Urea-SCR催化剂的对比研究

Urea基础的SCR可以满足欧Ⅳ、欧Ⅴ的NOx排放要求。轻型和重型货车只有使用催化装置才能达到排放法规。一般讲,轻型货车使用低温催化剂,而重型货车采用高温催化剂和高空速比。通过对Fe沸石、Cu沸石在工作温度范围、NO2/NOx比例、伴生N2O等方面的特性进行了详细比较。得出结论：在低温条件下,Cu沸石的活性更好;在高温条件下,Fe沸石的活性更好。     

重型柴油机NO_x尿素SCR混合器的设计与试验研究

设计了2种紧凑型混合器,分别为带4个叶片的混合器1和带4组叶片对(8个叶片)的混合器2。试验用U型管和傅里叶变换红外光谱仪研究了混合器对压力损失和NOx转化效率的影响。试验结果表明:排气流量、排气管管径对压力损失影响较大,而温度对压力损失影响较小;混合器2的压力损失比混合器1的小;混合器使NOx转化效率最大提高约10%;混合器安装在喷嘴后端比安装在喷嘴前端时的NOx转化效率高;无混合器时外径63mm排气管对应的NOx转化效率比外径76mm排气管对应的NOx转化效率提高约8%。