道路车用柴油机国六排放选择性催化还原系统的开发与验证

设计开发了一种配备新型周向变流式排气混合器的筒式后处理系统,以某型3.0L排量的国六柴油机后处理为例,首先设计了排气混合器结构,建立了该催化器的流动及尿素喷射、雾化和扩散模型,进行全尺寸排气流场模拟分析,研究了混合器后的速度均匀性、NH₃浓度分布和压降损失等,并对特征尺寸进行了优化。结果表明,优化的结构尺寸及设计使标定工况下NH₃均匀度可以达到0.996,混合器压降不超过4.17kPa。然后进行了发动机台架试验,验证了新开发设计优化的后处理系统阻力较小,标定工况下实测的NH₃均匀度高达0.98,不同空速和温度情况下,不带扰流板的混合器表现更优。最后进行了发动机排放试验,全球统一瞬态循环和全球统一稳态循环结果达到国六标准要求,确证了新开发的选择性催化还原系统及排气混合器能够用于道路车辆国六重型柴油机。     

乙醇选择催化还原降低柴油机NOx排放的应用研究

以Ag/Al2O3作为催化剂、乙醇为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术被认为是最有潜力降低稀燃NOx的技术之一。开发了基于开环控制的还原剂空气辅助喷射系统;在发动机台架上对乙醇选择性催化还原Ag/Al2O3催化剂的特性进行了性能评价试验;对与Ag/Al2O3组合使用的Cu/TiO2和Pt/TiO2氧化催化剂进行了匹配优选;对集成NOx排气后处理的整机进行了ESC工况测试试验;最后将集成的排气后处理系统装在一辆客车上,并进行了道路实车试验。台架试验结果表明:新鲜Ag/Al2O3催化剂具有很高的NOx转化效率,老化一段时间后NOx转化效率有所降低;与Ag/Al2O3 Cu/TiO2组合催化剂相比,Ag/Al2O3 Cu/TiO2 Pt/TiO2组合催化剂具有更好的NOx转化效率,并能抑制THC和CO排放升高;使用NOx集成排气后处理系统后,发动机在欧ⅢESC工况下,NOx从原机的13.06 g/(kW.h)降为4.63 g/(kW.h),整机的NOx、THC、CO排放都低于欧Ⅲ限值。道路实车试验表明,Ag/Al2O3催化剂需要进一步降低催化剂的起燃温度,以适应柴油车实际运行中低温变工况的需要。     

中冷后进气温度对国六柴油机NO_x排放的影响

为研究中冷后进气温度对国六柴油机NO_x排放的影响,对中冷后进气温度与柴油机缸内燃烧温度和NO_x浓度关系进行理论模拟和台架试验研究。模拟结果表明,柴油机缸内最高燃烧温度和涡轮后排气温度都随着中冷后进气温度的升高而升高;台架试验结果表明,提高中冷后进气温度有助于降低世界统一瞬态测试循环(world harmonized transient cycle,WHTC)废气中NO_x的体积分数;一级中冷系统和二级中冷系统对WHTC瞬态循环中冷后气温的冷却效果对比表明,采用二级中冷系统能够较好地保证试验结果的一致性和有效性。     

降低柴油机NOX排放的机外措施

NOx是柴油机排气中的主要有害排放物，机外措施是控制柴油机NOx排放的有效措施，是柴油机排放控制的关键技术之一。本文介绍的降低柴油机NOx排放的机外措施有：稀NOx技术，等离子体技术，NOx的吸附一催化技术，选择性催化还原技术。     

重型柴油车尿素SCR系统及其控制策略研究进展

对选择性催化还原(SCR)系统工作原理进行了介绍;提出了DeNOx系统催化器集成方案;分析了SCR控制系统面临的主要问题;重点介绍了传统SCR控制技术和先进的SCR控制技术,分析了不同控制方法的优缺点。已有研究结果表明:SCR控制系统主要面临SCR模型非线性问题、多时间尺度耦合控制问题、商业传感器测量问题。开环控制系统NOx转化效率可以达到60%～80%,仅满足国Ⅳ和国Ⅴ排放法规要求。而闭环控制系统具有更高的NOx转化效率,可以满足更为严格的排放法规要求。先进SCR控制技术具有良好的控制效果和鲁棒性,能更有效地控制NOx排放和NH3泄漏。发动机和后处理系统协同控制增加了后处理系统的可控性,可以进一步降低柴油车污染物排放。     

2005年柴油机排放展望——后处理技术已成为过去

前几年的排放展望，注重对排放法规，尤其是即将出台的新法规的分析。今年的焦点在于，对于各种不同类型的柴油机来说，后处理技术几乎已成为过去。2005年的排放法规，或针对下个十年的排放法规中，只有极少数涉及到后处理技术的运用。     

柴油机Urea-SCR系统数值模拟与混合器结构优化

采用计算流体力学和化学反应动力学相结合的方法,运用FIRE软件对某尿素选择性还原Urea-SCR催化器系统进行全尺寸模拟,研究分析了催化器的流场及尿素液滴和组分浓度的分布规律。未加SCR混合器前,催化剂内部还原剂分布均匀性较差,NOx转化效率仅为45%~60%。最后模拟了安装挡板式和叶片式混合器的SCR系统。研究结果表明:两种混合器都可以大幅改善SCR催化剂入口还原剂的均匀性,安装混合器后,NOx转化效率提高约30%,达到85%以上。经过分析对比,叶片式混合器在改善还原剂均匀性和减少压力损失方面优于挡板式混合器。     

柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势

本文介绍了柴油机微粒排放后处理控制技术研究的意义；系统综述了柴油机排气微粒后处理技术的研究现状及发展趋势。     

国Ⅳ柴油机SCR后处理系统结晶体成分分析

使用气相色谱质谱联机、红外光谱、核磁共振和热重质谱联机等设备对采用SCR技术路线的国Ⅳ柴油车尾气管出现的结晶体进行成分分析.溶剂溶解性试验表明,结晶体是有机与无机化合物的合成体;显色反应试验结果表明,结晶体内含有两个或两个以上肽键的化合物;GC-MS分析结果表明,结晶体中含有尿素、三聚氰酸、氨基甲酸酰亚胺(缩二脲)、1,2肼二甲酰胺(联二脲)、脲基甲酸乙酯和亚胺二甲酸二乙酯.加热试验结果表明,结晶体加热后能产生氨;红外分析结果显示.结晶体内含有铵盐、仲胺盐、硝基(-NO2)、甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)等一种或几种官能团;核磁共振结果表明,结晶体内含有双键及亚甲基;热重质谱联机的结果表明,结晶体内含有碳、氧、氨基、氨、氢氰酸、氮、氨基氰、异氰酸、氰酸和酰胺等分子或离子.ICP-MS的试验结果显示,结晶体吸附或与排气中的物质参加了反应.综合所有试验结果,推断出结晶体内的主要成分为尿素及三聚氰酸,从而认定结晶体是由于尿素起喷温度低造成的.     

满足非道路国四排放标准的大功率柴油机技术

某型大功率柴油机的排放值不满足非道路国四排放法规的要求,为此,对该柴油机燃油喷射系统、燃烧系统、增压系统和后处理系统进行优化设计和匹配。优化喷油策略,使柴油机的PM、CO和HC排放降低到非道路国四限值以下;安装选择性催化还原系统以降低NO_x排放。标定试验结果表明,升级后的柴油机满足非道路国四排放法规要求。     

车用柴油机排放NOx催化还原净化初探

简要分析柴油机NOx的产生机理、控制方法；比较各种柴油机NOx催化还原净化技术的特点；根据车用柴油机工作要求，确定了适合车用柴油机NOx净化的NH3—SCR方法，进行发动机台架实验，分析了实验结果。     

柴油机Urea-SCR系统NO_x转化效率影响因素研究

概述了尿素选择性催化还原(Urea-SCR)技术的机理及其基本化学反应。在发动机台架试验的基础上,应用数值计算软件,针对发动机不同工况进行了数值计算,详细分析研究了氨氮比、排气温度及空速对催化转化效率的影响。通过数值计算,得出氨氮比的变化对氮氧化物(NOx)转化效率的影响规律,可快速确定柴油机指定工况下的NOx最大转化效率,将氨泄漏量控制在最低范围内;随着排气温度升高,NOx转化效率呈先升高后下降的趋势;随着空速的增大,转化效率有所降低,且变化程度随着排温的变化而有所不同。。     

安装SCR系统的国Ⅳ发动机排放特性研究

试验采用50×10-6和350×10-6两种不同硫含量的燃油,对装有SCR系统的发动机进行ETC和ESC测试,研究了SCR开启/关闭情形下的排放;并采用ELPI分析了在不同条件下颗粒排放差异的原因以及细颗粒的排放特性。试验结果表明:在使用不同硫含量的燃油条件下,NOx排放降低率均可以达到60%以上;SCR开启时,ETC下硫含量350×10-6比50×10-6的颗粒排放增加18%,ETC下颗粒排放均比ESC下增加30%~50%。在50%~70%负荷时,颗粒数目排放较低,低负荷和全负荷时颗粒排放较高,全负荷时最高;在负荷一定时,转速越高,颗粒排放浓度越高;使用低硫燃油,颗粒物质量排放较低,而数目排放却增多;多出的部分主要是粒径小于100 nm的超细颗粒。     

车用柴油机选择性催化还原技术的试验研究

选择性催化还原技术(SCR)是当前主流的降低车用柴油机NOx排放的后处理技术。文章首先详细阐述了Urea-SCR系统的反应机理、系统组成和工作过程,然后在发动机台架上对装有SCR后处理系统的国Ⅳ柴油机进行了相关的试验研究。通过稳态ESC和瞬态ETC测试循环试验结果表明,利用开环控制策略下的SCR技术能使NOx排放降低率达到66%以上。同时对尿素与燃油的消耗量以及氨气的泄漏情况分别进行了比较和分析,试验表明本套SCR系统尿素水溶液消耗量仅占燃油的5.8%,即柴油车运行100km大约消耗2.5L尿素溶液,而系统氨的排放小于5×10-6。     

柴油机排气后处理技术最新进展与发展趋势

柴油机在节能和降低CO2方面具有突出的优势,但如何在不牺牲经济性的前提下有效地降低颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)排放,以满足未来愈来愈严的排放法规,是柴油机未来发展面临的主要挑战。本文在分析柴油机后处理技术路线的基础上,回顾了柴油机PM和NOx排放后处理控制技术的最新进展,综述了不同技术存在的问题和进一步的发展方向,总结了PM和NOx控制的整合技术。     

柴油机后处理技术的研究现状和发展趋势

综合分析了目前国内外已有的几种后处理装置的主要技术特点及应用情况;对未来的柴油机后处理装置作者提出了自己的观点和建议;探讨了柴油机环保技术的发展前景。     

柴油发动机尾气排放后处理技术的研究进展

简要介绍了国内外柴油发动机尾气排放后处理技术的应用现状,研究了它们各自的特点以及有待改进的方面,并对满足未来超低排放法规的柴油发动机尾气排放后处理技术进行了展望。     

满足欧Ⅳ/Ⅴ排放法规的柴油机排气后处理技术

从车用柴油机的欧Ⅳ/Ⅴ排放法规出发,指出满足该法规必须采取排放后处理装置,介绍了用以处理NOx排放的稀NOx吸附器(LNT)和选择性催化还原装置(SCR),及控制颗粒物(PM)排放的氧化催化器(DOC)和PM过滤器(DPF),分析了这些后处理装置的主要技术特点及应用情况,并认为今后的后处理装置的发展趋势是不同后处理装置的综合使用。     

LaCoO3钙钛矿型催化剂对柴油机NOx净化性能研究

采用柠檬酸络合法制备了LaCoO3钙钛矿型催化剂。对其理化特性及NH3-选择性催化还原催化性能的研究结果表明：纯LaCoO3颗粒具有一定的NOx催化还原能力,在250～450℃活性较高;但该催化剂对NH3具有较高的氧化活性,且催化活性随反应温度的升高而提高;在SCR反应中,在400℃以下时,该催化剂显示出一定的NOx净化能力,但当温度超过400℃以后,还原剂的加入反而恶化了NOx排放。不管反应气组成如何,LaCoO3钙钛矿型催化剂对HC和CO都具有良好的催化性能。     

燃气轮机电厂氮氧化物排放控制方式的研究

氮氧化物（NOx)是大气主要污染物,而火电厂则是NOx主要的污染源之一,与世界发达国家相比,我国火电行业单位发电量的NOx,排放水平依然很高,若不强化控制力度,将无法达到“十三五”节能减排综合工作方案确定的减排目标。大型燃气轮机电厂具有明显的环保优势,在我国电力行业的NOx,减排中将发挥越来越重要的作用。减少NOx排放的措施主要分为两大类:燃烧过程控制和燃烧后烟气脱硝技术。本文对燃气轮机和燃煤电厂主要排放物进行对比,对F级燃气轮机电厂采用燃气轮机燃烧过程控制NO,排放和通过选择性催化还原法（SCR)控制NOx,排放的两种控制方式进行了对比分析研究,并针对不同客户的边界条件 提出了相应的技术建议。