DOC+CDPF+SCR对轻型柴油机排放特性的影响

为研究DOC+CDPF+SCR对轻型柴油机动力性、经济性、排放性的影响,以一台满足国五排放法规的轻型柴油机作为样机,加装DOC+CDPF+SCR后处理系统后进行了台架试验研究。结果表明:加装DOC+CDPF+SCR后处理系统对柴油机的动力性和经济性有一定影响,外特性下扭矩平均降幅为1.3%,负荷特性下燃油消耗率平均升幅为2.6%。DOC+CDPF+SCR能有效降低柴油机的NO_x,THC,CO以及颗粒物排放。DOC主导净化THC和CO,对颗粒物也有良好的减排能力;SCR主导净化NO_x,排气温度较低时转化效率不高;CDPF主导净化颗粒物排放,对中小粒径颗粒物的净化效率更高。PN和PM平均减排率分别为99.1%和96.6%。

DOC/POC/SCR组合后处理技术在非电控柴油机排放上的应用研究

在一台经典非电控柴油机上进行了氧化催化剂(diesel oxidation catalyst,DOC)/颗粒氧化转化器(particle oxidation catalyst,POC)/选择性催化还原转化器(selective catalytic reduction,SCR)组合后处理排放控制研究以使其达到国-Ⅴ标准要求,对后处理单元的选择及排布进行了考察。试验结果表明:DOC+POC及SCR单后处理系统仅能使试验发动机排放污染物中颗粒物(PM)或NOx达到国-Ⅴ标准;而DOC/POC/SCR组合后处理系统则可使两种污染物排放均满足标准要求。SCR与DOC+POC排布顺序对污染物去除效率无明显影响。对POC的被动再生研究表明:DOC+POC系统需置于SCR系统前以使排气中NO2量满足POC的连续再生要求,且SCR系统后置也可降低其入口温度,减小温度对涂层的热老化影响。通过陶瓷POC的应用及结构优化设计使得组合后处理系统排气背压控制在25kPa之内,可减少对发动机性能影响。

基于DOC+SCR的船用柴油机尾气污染物脱除实验

在发电柴油机台架上,通过SMG 100颗粒分析仪、Testo 350烟气分析仪等设备测试了加装DOC和SCR后柴油机在额定转速时6个工况点的排放特性,分析了DOC对CO、NOx和PM的影响,以及不同功率和喷氨量时SCR的脱硝率。结果表明,温度对DOC影响很大,当温度高于250℃,CO的脱除率在96%以上。在中低负荷时,DOC对PM的质量浓度脱除率在76%以上,但在满负荷时,由于柴油机燃烧快速恶化,PM浓度快速增大,此时的PM脱除率仅为36%。DOC能将NO转化为NO_2,但对NO_x的总浓度几乎不产生影响。SCR受温度和氨氮比的影响比较大,当温度高于250℃,氨氮比为1时,脱硝率几乎达到100%。通过与多篇文献的对比分析,采用功率与催化剂体积之比作为钒基SCR的初期选型参数可能更加合适。

DOC/SCR对聚甲氧基二甲醚/甲醇双燃料发动机NO_(x)排放的影响

为了控制双燃料发动机的NO_(x)排放,采用电控共轨柴油机在缸内直喷聚甲氧基二甲醚(PODE)引燃甲醇预混气,实现双燃料燃烧模式。采用傅里叶变换红外光谱多组分测量技术,研究了柴油机氧化催化转化器(DOC)和选择性催化还原(SCR)催化转化器对PODE/甲醇双燃料发动机燃烧NO_(x)排放的影响规律。结果表明:随着甲醇比例的增加,低负荷时的缸内最高温度降低,高负荷时的缸内高温持续时间缩短,并且甲醇的加入使得发动机排气温度降低,最终导致双燃料燃烧生成的NO_(x)量降低,而m(NO_(2))/m(NO_(x))却显著提高。经过DOC催化后,PODE/甲醇双燃料和纯PODE压燃2种模式下的NO_(x)排放量均有所增加,PODE/甲醇双燃料模式的NO_(2)与NO_(x)的质量比(m(NO_(2))/m(NO_(x)))明显降低,而纯PODE压燃模式的m(NO_(2))/m(NO_(x))升高。PODE/甲醇双燃料和纯PODE压燃2种模式下,当NH_(3)与NO_(x)的摩尔比(n(NH_(3))/n(NO_(x)))为1.2时,SCR催化转化器对NO_(x)的转化效率达到最高(57.3%),进一步增加尿素喷射量会导致NH_(3)排放量明显提高。

DOC与SCR系统在轻型柴油机中的应用研究

针对单独的选择性催化还原器(SCR)不能使轻型柴油机排放达到标准,提出氧化催化转化器(DOC)与SCR组合应用。基于台架试验,在一台四缸共轨增压中冷柴油机的排气管上匹配DOC和SCR并进行欧洲稳态循环(ESC)测试研究,探究了DOC对SCR入口处进气的温度影响和对SCR中结晶物进行热重分析,研究了DOC+SCR对柴油机的经济性的影响、尾气排放性能的影响。试验结果表明:DOC对提高SCR入口温度的作用不大,在转速2 400 r/min,扭矩126 N·m时达到最大10℃;DOC主要改变SCR入口NO2与NOx的体积比,怠速状态下提高比例达到64%,其余工况达到30%;对尿素沉积物进行了分析,得出排气管壁与喷嘴处附近的结晶组分含量不相同;柴油机采用DOC与SCR后处理装置后,燃油消耗率在高负荷情况下增大1.5%;CO和HC排放在各个负荷下都大幅下降,排放值分别为0.007 g/(k W·h)、0.005 g/(k W·h);NOx的排放在SCR作用下达到1.209 g/(k W·h),转化率达到79%。研究结果可为轻型柴油机满足排放标准、优化排放提供参考。

SCR/DOC+DPF+SCR后处理系统对重型柴油机性能及排放的影响

文章基于氧化型催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)耦合颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)和选择性催化还原器(selective catalytic reduction,SCR)后处理技术,对比了原机、搭载SCR、搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下重型柴油发动机的性能、排气污染物排放状况以及SCR入口处NO在氮氧化物(NOx)中的体积比。试验结果表明,搭载DOC+DPF+SCR系统比搭载SCR系统的发动机扭矩降低了10N·m,油耗基本保持不变;对比搭载DOC+SCR、搭载SCR以及搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下SCR入口处NO在NOx中的比例发现,SCR状态下基本全为NO,其余2种状态下NOx中NO的体积比随温度升高而逐渐降低,排温在450℃时该比例下降到0.86;搭载DOC+DPF+SCR的ESC试验中CO转化效率为93%,HC转化效率为70%,NOx转化效率为90%,PM转化效率为51%,相比于搭载SCR的ESC试验,NOx的转化效率降低了3%。

DOC催化剂配方对轻型柴油机气态物排放性能的影响

基于发动机台架测试,研究了DOC氧化型催化转化器(diesel oxidation catalytic converter,DOC)配方对安装有DOC+催化型颗粒捕集器(catalyzed diesel particulate filter,CDPF)+选择性催化还原系统(selective catalytic reduction,SCR)后处理系统的轻型柴油机气态物排放性能的影响,结果表明:DOC配方的改变对发动机经济性无显著影响;随贵金属负载量的增加以及Pt/Pd比例的减少,CO和总碳氢化合物(THC)的T50降低,CO和THC的低温段转化率(<300℃)升高,但随温度的继续升高,贵金属负载量或Pd的增加对CO和THC转化率的有利影响逐渐减弱,高温段平均转化率(≥300℃)差距较小;NO转化率随贵金属负载量的增加而增加;NO转化率对Pt含量更为敏感,Pt含量高的配方能促NO的氧化,与CO和THC转化率变化规律相反;当SCR入口温度低时,高的NO2浓度有利于提高SCR对NOx的转化效率,当SCR入口温度高时,SCR对NOx的转化效率均达到了90%以上且无明显差距;未发现DOC配方改变对外特性下CDPF压降的显著影响。

电感耦合等离子体质谱法测定柴油车用SCR催化器中钒

首先采用6种不同酸配比的酸溶法对选择性催化还原(SCR)催化剂进行前处理,采用电感耦合等离子体质谱法测定样品中钒元素的含量。结果显示:在添加盐酸的基础上添加氢氟酸或过氧化氢,对钒的溶出都有增益。考虑氢氟酸的毒性及腐蚀性,选取盐酸和过氧化氢酸配比进行研究。通过对酸添加量、微波消解温度和微波消解时间的考察,进一步优化酸溶法,并以电感耦合等离子体质谱法测定样品中钒元素含量。结果显示:采用6 mL盐酸、2 mL过氧化氢,在180℃下微波消解30 min,为最佳消解SCR催化剂的前处理方案,钒的回收率为99.3%,相对标准偏差为1.5%,结果满意。

重型柴油机双SCR系统转化效率影响因素研究

为了研究国六重型柴油机选择性催化还原(slective catalytic reduction,SCR)系统NO_( x)转化效率的影响因素,文章运用AVL BOOST仿真软件对催化器内的化学反应过程进行了数值仿真和试验验证。结果表明:SCR催化器最佳反应温度范围在180~550℃,催化器转化效率达到95%以上;通过前置氧化型催化转化器(diesel oxidation catalyst,DOC)可以在排气中增加NO_(2)的质量分数,可以提高催化器转化效率且使NO_( x)转化效率保持在较高水平,也可以除去尾气中大部分的CO和HC,达到排放标准;安装混合器后各个工况下NO_( x)转化效率均有10%左右的提高,尤其在低温180℃时SCR催化器的转化效率有13%左右的提高。

电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)同时测定废旧SCR脱硝催化剂中的多种微量元素

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）同时测定废旧SCR脱硝催化剂中多种微量元素。通过对废旧SCR脱硝催化剂进行化学处理,建立了适用于ICP-OES测定的废旧SCR脱硝催化剂预处理方法。建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定脱硝催化剂中P、S、As、Fe、Tl、Cr、Mg、Ni、Pb、Na、K、Hg这12种元素的方法,该方法的检出限为0.000 2～0.053 3μg/m L,回收率为93.59%～101.07%,相对标准偏差RSD（n=10）为0.88%～3.83%。能准确测定废旧SCR脱硝催化剂中的多种微量元素,可用于废旧SCR脱硝催化剂再生处理、回收、报废的评价。

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。

甲醇柴油双燃料发动机二氧化氮排放后处理方案研究

研究了柴油机氧化催化器(dieseloxidationcatalysts,DOC)方案和选择性催化还原(selectivecatalyticreduction,SCR)与DOC的组合方案(SCR+DOC)对柴油机掺烧甲醇时排放的影响。试验结果表明,DOC促使NO2比例恢复至柴油机排放水平,且显著降低了甲醇排放,但对甲醛的净化效果不够理想;SCR+DOC方案在保持NO2比例处于柴油机常规水平的条件下,完全消除了双燃料发动机的甲醛和甲醇排放。针对各阶段NO2比例的变化现象,先后分析了燃烧温度和排气温度下相关可逆反应的标准吉布斯自由能变,阐明了各阶段的主要反应及进行方向。针对SCR+DOC方案促进甲醇完全氧化的可能原因,结合相关研究进行了讨论。

柴油机超低排放后处理系统及催化剂的研发探讨

随着排放限值的加严和发动机排放温度的降低,我国目前的国六后处理系统可能无法满足限值要求。文章就后处理系统及催化剂的研究发展进行了探讨。前置选择性催化还原(SCR)被认为是一套具有发展前景的后处理系统,在冷启动时较国六后处理系统能较好控制低温NO_(x)排放。文章针对前置SCR系统中可能出现的问题进行了分析及验证。结果表明,前置SCR在碳氢中毒、端面堵塞等问题上,可以通过调整催化剂来解决。因此,前置SCR系统是一套可行的、风险较低的后处理系统。

不同海拔下柴油机氧化催化器与选择性催化还原系统对柴油机性能与排放的影响

基于柴油机高原试验台架,在80 kPa、90 kPa、100 kPa大气压力下进行了柴油机外特性试验,研究了不同海拔下加装柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)与选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统对柴油机的进排气参数、动力性、经济性、燃烧性能及排放特性的影响。研究结果表明,加装DOC+SCR会使进气流量下降,排气背压升高,功率和转矩下降,油耗升高,排气温度升高,排气流量下降,而HC、CO、NO_(x)与碳烟等污染物排放显著下降。不同海拔下加装DOC+SCR的影响程度也有所差异,尤其是对排气温度、排气背压、有效燃油消耗率与SCR转化效率的影响最为显著。加装DOC+SCR后,80 kPa、90 kPa、100 kPa下的排气温度分别平均升高7.35%、7.21%、7.11%;排气背压分别平均升高28.02%、27.08%、26.81%;有效燃油消耗率分别平均升高1.64%、2.87%、2.94%;外特性工况下SCR最大转化效率分别为88.86%、86.11%、84.76%。

干扰系数-等离子发射光谱法测定脱硝催化剂中的钾、钠、铝含量

采用高温熔融技术处理选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂样品,在电感耦合等离子发射光谱法测定SCR脱硝催化剂中的K,Na,Al含量时采用干扰系数法消除各主量元素对K,Na,Al的干扰。结果表明:Ti对K,Na,Al含量的测定存在较为严重的光谱干扰,采用干扰系数法消除了光谱干扰;K,Na,Al元素的校准曲线相关系数均大于0.999,相对标准偏差小于3%,回收率为97%~102%。

重型柴油车后处理技术进展

重型柴油车的使用,对我国生态环境造成了巨大污染,因此,国家相关技术部门需加强对重型柴油车后处理技术的研究。现有的重型柴油车后处理技术主要包括选择性催化还原技术(SCR)、柴油颗粒捕集器(DPF)、柴油机氧化催化剂(DOC)。在国IV阶段与国V阶段,我国在控制重型柴油车污染排放时主要采用催化还原技术(SCR)技术,在国VI阶段,主要把多种处理技术进行有机结合来控制重型柴油车污染排放。本文主要探究重型柴油车后处理技术。