SCR系統(tǒng)的工作原理

1、SCR(SelectiveCatalyticReduction選擇性催化還原)系統(tǒng)的工作原理1、SCR 技術(shù)原理分析：在 SCR 系統(tǒng)中發(fā)生的復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)包括：尿素水溶液的噴射、霧化、蒸發(fā)、尿素(氨氣和尿素化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物)的水解和熱解氣相化學(xué)反應(yīng)以及 NOx 在催化劑表面與 NH3 發(fā)生的催化表面化學(xué)反應(yīng)。其主要化學(xué)方程式如下：NO+NO2+2NH3-2N2+3H2O4NO+O2+4NH3-4N2+6H2O2NO2+O2+4NH3-3N2+6H2O理想狀況下反應(yīng)的產(chǎn)物主要是無毒無害的氮?dú)夂退?1)目前在廢氣中處理 NOx 采用的是 SCR 處理技術(shù)，即：利用尿素溶液(水溶液濃度為 3

2、2.5%0.5%),在排氣中噴入尿素、氨水等還原性物質(zhì)，將 NOx(主要是 NO)還原為 N2 和 H2O(它無毒、潔凈、無氣味、不易著火、無爆炸危險(xiǎn)，但有腐蝕性，必須使用特殊的容器儲(chǔ)存。(2)SCR 系統(tǒng)中的尿素劑量最終由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)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(dá)不到應(yīng)有的處理水平，尿素的噴入量過多，則會(huì)使多余的氨氣排入大氣，導(dǎo)致新的污染。(3)使用 SCR 后不但要增加 SCR 本身裝置的重量，另外還要增加一個(gè)尿素溶液箱和尿素溶液。汽車會(huì)損失一部分的有效載荷。(4)SCR 作為一個(gè)新的后處理技術(shù)，因購(gòu)置、操作和保養(yǎng)費(fèi)用高、需要加一套較為復(fù)雜的調(diào)節(jié)

3、還原劑噴射量的控制系統(tǒng)等等原因，在車用柴油機(jī)上還沒有得到大范圍的推廣。(5)必須保證行駛區(qū)域內(nèi)對(duì)尿素需求的供應(yīng)，需要車載診斷，并需要自覺及時(shí)地加尿素。(6)水合氨易揮發(fā)出氨氣，隨溫度升高和放置時(shí)間延長(zhǎng)而增加揮發(fā)率NH3H2O=NH3H2O在較高排氣溫度下不能夠形成對(duì)金屬進(jìn)行腐蝕的 NH3H2O(7)腐蝕性一水合氨有一定的腐蝕作用。對(duì)銅的腐蝕比較強(qiáng)，鋼鐵比較差，對(duì)水泥腐蝕不大。對(duì)木材也有一定腐蝕作用。水溶液呈弱堿性。主要是電化學(xué)腐蝕因?yàn)?NH3+H2O-NH3H2O-NH4+(鏤根離子)+OH-(氫氧根)金屬-4e-=金屬陽離子2H2O+4e-+O2=4OH-中產(chǎn)生的氫氧根離子促使中的平衡向右移

4、動(dòng)，氨氣揮發(fā)后氫氧根離子減少，又促使中的平衡向右移動(dòng)，從而使中的平衡也向右移動(dòng)，使金屬減少。2、現(xiàn)實(shí)可能的影響（以國(guó) IV 為例）：1 .整車價(jià)格上升：排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)帶來的首先就是成本的增加，對(duì)于 SCR 車型而言，由于多了一套尾氣后處理系統(tǒng)，購(gòu)車成本將大幅增長(zhǎng)，根據(jù)行業(yè)的平均水準(zhǔn)，國(guó) IV 車的價(jià)格將比國(guó)田車高 3 萬到 5 萬元,以 5 萬元左右的輕卡作為標(biāo)準(zhǔn)，則該類車終端售價(jià)可能上漲 60%-100%o 尤其輕卡對(duì)于個(gè)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：由于要達(dá)到更為嚴(yán)格的排放水平，發(fā)動(dòng)機(jī)采用了更精密的控制，對(duì)燃油的質(zhì)量要求也更高了。廣州地區(qū)將用粵 IV 標(biāo)準(zhǔn)用油

5、來代替國(guó) III 標(biāo)準(zhǔn)用油。國(guó) IV 油肯定會(huì)比國(guó)田油貴，此前有媒體預(yù)測(cè)價(jià)格會(huì)上漲0.34-0.46 元/升，漲幅約 5%-6%o 另一項(xiàng)增加的開銷就是需要定期添加尿素溶液的價(jià)格。缺少尿素后車輛將無法正常運(yùn)行，所以就要跟加油站一樣，建立足夠多的尿素站，但國(guó)內(nèi)幾乎沒有這樣的尿素站及相關(guān)的配套設(shè)施，如果要大力推廣國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家也需要投入大量的資金進(jìn)行尿素站的建設(shè)。不過由于國(guó)內(nèi)的這些設(shè)備尚不健全，需要更多的時(shí)間去消化成本，用戶的使用成本現(xiàn)在就還不好說了。這也就需要國(guó)家在政策上面給與補(bǔ)助和引導(dǎo)，畢竟在節(jié)能減排兩方面都是有著優(yōu)勢(shì)的，在市場(chǎng)完善的情況下，用戶的使用成本肯定是會(huì)減少的。3 .使用變化不大：S

6、CR 主要的變化就是增加的后處理系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)主體與國(guó)三發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有太多差別。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(guó)三電控發(fā)動(dòng)機(jī)基本一致的。4 .維修保養(yǎng)是麻煩：從機(jī)械泵升級(jí)到電控發(fā)動(dòng)機(jī)，修車難成了很多司機(jī)反映的問題，更多的電子控制結(jié)構(gòu)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(chǔ)存材料分析：1 .鐵一般不和氨水反應(yīng)，一般不發(fā)生腐蝕如果是氧化還原反應(yīng)那么鐵只能做還原劑，而氨氣也一般做還原劑，故不反應(yīng)。如果不是氧化還原反應(yīng)，那么鐵是不會(huì)和堿反應(yīng)的2 .銅和氨水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)造成腐蝕濃度低生成藍(lán)色硫酸銅溶液，濃度高綠色方程式：2Nh3.H20=Nh4+OH

7、-。3 .塑料一般不和氨水發(fā)生反應(yīng)少量氨水一般采用塑料容器儲(chǔ)存。4 .鋁和氨水發(fā)生反應(yīng)，但是有很大難度（弱酸弱堿反應(yīng)難度較高）Al3+3NH3H2O=Al（OH）3（加沉淀符號(hào)）+3NH4+5 .如果發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)則金屬變得相對(duì)容易腐蝕，需要將儲(chǔ)存氨水的容器及其管道進(jìn)行接地，衾后在容器內(nèi)部用環(huán)氧樹脂防腐加入石墨做填充劑涂刷幾遍，可以很好防腐蝕處理，找專業(yè)的防腐處理公司即可。4、結(jié)論：氨水/尿素等對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的后處理技術(shù)對(duì)排放指標(biāo)有所幫助， 但是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)使發(fā)動(dòng)機(jī)在成本、 可靠性、可維護(hù)性上有影響。需要在整車控制系統(tǒng)中追加排氣監(jiān)控系統(tǒng)。由此造成整車整備質(zhì)量增加。由于氨水預(yù)熱易分解，所在在 900 攝氏度左右排氣溫度下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本體/排氣歧管的腐蝕程度很小，僅會(huì)在排氣管末端附近形成弱堿性物質(zhì)（氨水），附著在整車底盤以下金屬結(jié)構(gòu)件上，從而產(chǎn)