汽油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的尾氣排放處理方案TWC、DPF、DOC、SCR教學(xué)內(nèi)容

1、精品文檔汽油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的尾氣排放處理萬(wàn)案TWCDPFDOCSCR一、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣處理系統(tǒng)一般地，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣處理系統(tǒng)由三元催化來(lái)完成。三元催化是一種氧化催化 劑，在富氧燃燒的條件下（ 在1.0附近），如圖1所示，可以將尾氣中的一氧化碳 （CQ，碳?xì)洌℉C）,和氮氧化合物（NOx）同時(shí)除去。0.90971.01.031.1Air/Fuel Ratio （Lambda）圖1. 一個(gè)典型三元催化劑中轉(zhuǎn)換效率與空燃比的關(guān)系二、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的尾氣處理系統(tǒng)2.1 尾氣處理方式如果發(fā)動(dòng)機(jī)在臺(tái)架內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，值控制在窗口范圍內(nèi)，三元催化就能完成尾氣處理的功能。但是臺(tái)架中的發(fā)動(dòng)機(jī)由于處于測(cè)試狀態(tài)，很可能

2、不能對(duì)值進(jìn)行有效控制，或者催化劑本身工作不正常。在這種情況下，就要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)行特殊處理。發(fā)動(dòng)機(jī)工作 不正常表現(xiàn)在或者過(guò)于富燃（），或者過(guò)于稀燃（）。在發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)于富燃時(shí)，如圖1所示，NOx的轉(zhuǎn)換效率會(huì)很高，但HC與CO的轉(zhuǎn)換 效率下降。這時(shí)，三元催化本身不能完成對(duì) HC和CO的轉(zhuǎn)換，需要對(duì)尾氣摻氧，然后使 用氧化催化劑將其去除。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)于稀燃時(shí)，HC和CO的轉(zhuǎn)換效率會(huì)很高，但是NOx的轉(zhuǎn)換效率會(huì)降低很多。在這種情況下，需要使用選擇性催化還原（SCR裝置將其去除。氧化催化劑的工作溫度與三元催化劑基本相同，但是在使用 SCRg置時(shí)，需要將 尾氣溫度降低到300度到400度的工作區(qū)間（汽油機(jī)尾氣

3、溫度在 400度到900度），同 時(shí)將空燃比值升高到1.5以上，以優(yōu)化SCR勺轉(zhuǎn)換效率。2.2 系統(tǒng)構(gòu)成圖2.汽油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的尾氣處理系統(tǒng)2.2.1 三元催化（TWC）正常工作條件下，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣空燃比控制在0.97到1.03的區(qū)間內(nèi),這時(shí)，三元催化工作，將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的 NOx, CO,以及HC等成分去除。2.2.2 氧化催化劑DOC當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)度富燃時(shí)，氮氧傳感器 NOx1檢測(cè)到值小于0.97 （氮氧傳感器的前級(jí) 是個(gè) 傳感器）。這時(shí)，尾氣中會(huì)存在大量未燃的 HC和CO.啟動(dòng)風(fēng)扇，并打開(kāi)閥門V1控 制新鮮空氣的流量，使得 值超過(guò)1.5以上，從而啟動(dòng)DOC,將HC和CO等成分氧化掉。2.

4、2.3 選擇性催化還原（SCR當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)度稀燃時(shí)，氮氧傳感器 NOx1檢測(cè)到氮氧排放超標(biāo)（同時(shí) 值大于 1.03）。這時(shí)，風(fēng)扇啟動(dòng)，并打開(kāi)閥門 V2控制新鮮空氣的流量，使得 T2讀值小于400度 并且大于300度，同時(shí)根據(jù)尾氣流量和 NOx1讀值噴射尿素，通過(guò)SCR去除尾氣中的 NOx.SCR崔化齊I包括了 SC存口 AMOX兩部分。SCR勺工作原理：尿素水解為氨氣（尿素噴 射系統(tǒng)）（NH2） 2CO+HO-2NH3+COSCRt處理反應(yīng)：（SCR催化轉(zhuǎn)化器）NO+NQ+2NH3-2N2+3H2O4NO+Q+4NH3-4N2+6H2O2NO2+O2+4NH3-3N2+6H2O式R+ OXICA

5、T4M GHQZNj + UHjQ1CO2P4N0 7NkQ,I0-；MOxCONQ W ICO + 5CONTROL2.2.4系統(tǒng)功能的檢測(cè)在臺(tái)架尾氣處理系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)地對(duì)尾氣處理系統(tǒng)的功能和效能進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)需要報(bào)警，然后對(duì)異常進(jìn)行處理。尾氣處理系統(tǒng)的功能檢測(cè)包括三部分：1 .傳感器和執(zhí)行器自身功能檢測(cè)在尾氣處理系統(tǒng)中，當(dāng)傳感器（溫度傳感器，流量傳感器，和NOx傳感器等）和執(zhí)行器（風(fēng)機(jī)控制器，閥組控制，和尿素/還原劑計(jì)量噴射裝置等）本身發(fā)生故障時(shí)，需要將故 障在控制柜顯示屏上顯示出來(lái)，并產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)。當(dāng)故障排除后，要能夠自動(dòng)將故障信號(hào) 清除。2 .催化劑效率檢測(cè)尾氣處理系統(tǒng)還要

6、對(duì)催化劑的效率進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)效率異常時(shí)，要在控制柜顯示屏上顯示出來(lái)，并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。當(dāng)故障排除后，要能夠通過(guò)控制柜的操作將故障信號(hào)清除。3 .還原劑品質(zhì)檢測(cè)在SCRK統(tǒng)中，還原劑品質(zhì)對(duì)于 SCRK統(tǒng)的可靠性和轉(zhuǎn)換效率有很重要的影響。尾氣處 理系統(tǒng)需要對(duì)還原劑的品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)品質(zhì)問(wèn)題后，要在控制柜顯示屏上顯示出來(lái)， 并立即停止在SCRS統(tǒng)中噴射。當(dāng)故障排除后，要能夠自動(dòng)將故障信號(hào)清除。除了功能檢測(cè)以外，尾氣處理系統(tǒng)還需要進(jìn)行效能檢測(cè)。效能檢測(cè)主要通過(guò)NOx2（見(jiàn)圖2）傳感器來(lái)進(jìn)行，利用 NOx2傳感器的Lambda和氮氧值以及尾氣流量值計(jì)算出 尾氣的排放量，并在控制柜中顯示屏上顯示出來(lái)。當(dāng)

7、效能出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要能夠發(fā)送出提示 報(bào)警信號(hào)。2.4.1 、采用DPF技術(shù)去除碳煙在本方案柴油機(jī)系統(tǒng)中，我們選擇顆粒捕捉器（DPR作為脫碳煙裝置。DPF采用壁 流式結(jié)構(gòu)，可以廣譜地去除碳煙顆粒。本系統(tǒng)中，可選裝增溫系統(tǒng)（燃燒器），對(duì) DPF的再生處理，可根據(jù)DPF背壓提示進(jìn) 行拆卸，手動(dòng)清理，或通過(guò)離線的燃燒器進(jìn)行維修再生。如果選裝在線式增溫系統(tǒng)，在 DPF背壓過(guò)高時(shí)，可對(duì)尾氣加溫通過(guò)燃燒器來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行再生的，則整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中不 需要更換部件。根據(jù)目前現(xiàn)場(chǎng)的條件，可以設(shè)置移動(dòng)式增溫（燃燒器）系統(tǒng)，配置移動(dòng)式消防措施，保證消防安全的同時(shí)，又可以在不需要拆卸后處理單元情況下實(shí)現(xiàn)DPF再生。2.4.

8、2 DPF系統(tǒng)的再生控制精品文檔精品文檔DPF系統(tǒng)的再生控制分為兩個(gè)部分，一是碳煙的估測(cè)和再生觸發(fā)，二是再生的溫度控 制。在我們的系統(tǒng)中，碳煙的估測(cè)是通過(guò)測(cè)量 DPF兩端的相對(duì)壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)碳煙積 累量升高白時(shí)候，DPF兩端的相對(duì)壓力也會(huì)隨之升高。當(dāng)這個(gè)相對(duì)壓力超過(guò)一定值的時(shí) 候，就會(huì)需要再生過(guò)程。2.5尿素結(jié)晶問(wèn)題SCRK統(tǒng)中存在尿素的結(jié)晶問(wèn)題，尤其是在尾氣溫度較低并且控制系統(tǒng)特性不佳的情 況下。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，在本系統(tǒng)中，我們采用了ADAMS高霧化（SMD 56微米）噴射系統(tǒng)（Bosch DeNOx 2.2勺SMD是75微米）和特殊實(shí)際的多功能分解管。同時(shí)，我們還對(duì) 結(jié)晶進(jìn)行檢測(cè)，在出現(xiàn)結(jié)

9、晶的時(shí)候，系統(tǒng)提醒啟動(dòng)尾氣加溫功能或離線處理，對(duì)尿素結(jié)晶 進(jìn)行高溫清除。2.5 .1SC而后需要有防爆泄爆及報(bào)警裝置2.5.2 燃油泄露的報(bào)警燃料泄露的報(bào)警由NOx傳感器中的氧氣濃度檢測(cè)和 DOC兩端的溫度差共同來(lái)檢測(cè)。氧氣濃度檢測(cè)NOx傳感器中的氧氣濃度檢測(cè)可以測(cè)出尾氣中的氧含量。當(dāng)有天然氣泄漏的時(shí)候，即 使天然氣沒(méi)有燃燒，由于傳感器的特殊結(jié)構(gòu)，也會(huì)檢測(cè)到氧氣濃度的降低。當(dāng)檢測(cè)到的氧氣濃度低到一定值的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)一個(gè)報(bào)警。2.5.3 增溫單元在以下幾種情況下會(huì)啟動(dòng)：情況1: DPF脫碳再生。一個(gè)分支的DPF控制器檢測(cè)到該分支碳沉積量過(guò)高時(shí)，會(huì)觸發(fā)一 個(gè)DPF再生過(guò)程。在此過(guò)程中，增溫單元的作

10、用是產(chǎn)生高溫燃?xì)鈱PF中的空氣溫度控制在525-575 C,以去除DPF中的碳煙。DPF再生可以在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候進(jìn)行（運(yùn)行 再生），也可以停機(jī)后運(yùn)行（服務(wù)再生）。兩種再生方式都是自動(dòng)完成的，中間不需要人工介入。情況2: DOC/DPF的脫硫再生。當(dāng)DOC效率顯著降低時(shí)，會(huì)觸發(fā)一個(gè)脫硫再生。在這個(gè) 再生過(guò)程中，增溫單元的作用是產(chǎn)生高溫燃?xì)鈱?DPF中的空氣溫度控制在600 - 650 C, 以去除系統(tǒng)中的硫化物。脫硫再生也是一個(gè)自動(dòng)過(guò)程，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候進(jìn)行，也可以停機(jī)后運(yùn)行。三、汽油和汽柴油混用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：根據(jù)交流，目前#3 號(hào)試驗(yàn)室會(huì)存在汽、柴油試驗(yàn)混用的需求；如前所述，#3 試驗(yàn)

11、室柴油機(jī)尾氣會(huì)切換入#4 試驗(yàn)室的柴油尾氣后處理，而汽油機(jī)尾氣后處理，則采用三元催化器進(jìn)行處理：caiaiysi supported on a cerrrirc block#1和#2為單純汽油機(jī)測(cè)試臺(tái)架，尾氣后處理采用三元催化器進(jìn)行處理后進(jìn)入排煙主 管道。風(fēng)險(xiǎn)提示：三元催化器有效工作需在較窄的空燃比范圍內(nèi)（即當(dāng)量燃燒）情況下，一 般而言，三元催化器有效工作區(qū)間為空燃比 0.971.03之間；如果臺(tái)架試驗(yàn)，需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī) 做一些噴油量或進(jìn)氣量標(biāo)定而改變空燃比超出一定范圍（混合氣過(guò)濃或過(guò)?。r(shí)，三元催 化器將失去應(yīng)有作用而導(dǎo)致尾氣濃度超標(biāo)。本方案中，設(shè)計(jì)了在線式氧傳感器、以及電動(dòng) 補(bǔ)氣閥，可在氧濃度不

12、足時(shí)及時(shí)補(bǔ)充所需氧氣，從而使空燃比達(dá)到三元催化器有效工作區(qū) 問(wèn)；但如果氧濃度本身已經(jīng)過(guò)高，則本系統(tǒng)將出現(xiàn)三元催化器失去應(yīng)有效應(yīng)、從而尾氣排 放超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。四、主控系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有試驗(yàn)室均增加尾氣后處理系統(tǒng)，可以增加一套上位機(jī)主控系統(tǒng)：每間試驗(yàn)室尾排系統(tǒng)采取閉環(huán)控制獨(dú)立控制系統(tǒng)，同時(shí)，在觀察間內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置一 上位機(jī)集中控制單元，并配備10寸彩色顯示屏，用于顯示各臺(tái)架的后處理裝置的運(yùn)行情 況，包括催化劑前后的NOX值、催化劑前后壓差、排氣流量、NOX排放濃度（ppm）及 速率（kg/h）、尿素消耗量（g/s）;顯示主煙道（導(dǎo)流風(fēng)機(jī)前）的 NOX排放情況，包括 總NOX實(shí)時(shí)排放速率（kg/h）、總NOX累計(jì)排放量（kg）、尿素累計(jì)消耗量（kg）等。集中控制單元配備報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)控各臺(tái)架尾氣后處理裝置運(yùn)行情況、催化劑差壓、尿 素液位等，及時(shí)報(bào)警。同時(shí)，集中控制單元與客戶測(cè)試信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊，并可實(shí)現(xiàn)在客戶管理系統(tǒng)查 詢各臺(tái)架相關(guān)尾氣排放數(shù)據(jù)。尿素儲(chǔ)液罐設(shè)置尿素液位傳感器，將外部尿素液位信息實(shí)時(shí)的呈現(xiàn)在