SCR系統(tǒng)的工作原理

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)。其重要化學(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)物重要是無(wú)毒無(wú)害的氮?dú)夂退?。?）目前在廢氣中處理NOx采用的是SCR處理技術(shù)，即：運(yùn)用尿素溶液（水溶液濃度為32.5%±0.5%），在排氣中噴入尿素、氨水等還原性物質(zhì)，將NOx（重要是NO）還原為N2和H2O。它無(wú)毒、潔凈、無(wú)氣味、不易著火、無(wú)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(guò)少，則達(dá)不到應(yīng)有的處理水平，尿素的噴入量過(guò)多，則會(huì)使多出的氨氣排入大氣，導(dǎo)致新的污染。（3）使用SCR后不僅要增長(zhǎng)SCR自身裝置的重量，此外還要增長(zhǎng)一種尿素溶液箱和尿素溶液。汽車(chē)會(huì)損失一部分的有效載荷。（4）SCR作為一種新的后處理技術(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)整還原劑噴射量的控制系統(tǒng)等等原因，在車(chē)用柴油機(jī)上還沒(méi)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(chē)載診斷，并需要自覺(jué)及時(shí)地加尿素。（6）一水合氨易揮發(fā)出氨氣，隨溫度升高和放置時(shí)間延長(zhǎng)而增長(zhǎng)揮發(fā)率NH3·H2O=NH3↑+H2O在較高排氣溫度下不可以形成對(duì)金屬進(jìn)行腐蝕的NH3·H2O（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。重要是電化學(xué)腐蝕由于NH3+H2O→NH3·H2O→NH4+（銨根離子）+OH-（氫氧根）①金屬-4e-=金屬陽(yáng)離子②2H2O+4e-+O2=4OH-③③中產(chǎn)生的氫氧根離子促使①中的平衡向右移動(dòng)，氨氣揮發(fā)后氫氧根離子減少，又促使③中的平衡向右移動(dòng)，從而使②中的平衡也向右移動(dòng)，使金屬減少。2、現(xiàn)實(shí)也許的影響（以國(guó)IV為例）：1.整車(chē)價(jià)格上升：排放原則的升級(jí)帶來(lái)的首先就是成本的增長(zhǎng)，對(duì)于SCR車(chē)型而言，由于多了一套尾氣后處理系統(tǒng)，購(gòu)車(chē)成本將大幅增長(zhǎng)，根據(jù)行業(yè)的平均水準(zhǔn)，國(guó)IV車(chē)的價(jià)格將比國(guó)Ⅲ車(chē)高3萬(wàn)到5萬(wàn)元，以5萬(wàn)元左右的輕卡作為原則，則該類車(chē)終端售價(jià)也許上漲60%-100%。尤其輕卡對(duì)于個(gè)人散戶來(lái)說(shuō)，這樣的漲幅恐怕有些難以接受。2.使用成本變化：由于要到達(dá)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)量規(guī)定也更高了。廣州地區(qū)將用粵IV原則用油來(lái)替代國(guó)III原則用油。國(guó)IV油肯定會(huì)比國(guó)Ⅲ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%。另一項(xiàng)增長(zhǎng)的開(kāi)銷就是需要定期添加尿素溶液的價(jià)格。缺乏尿素后車(chē)輛將無(wú)法正常運(yùn)行，因此就要跟加油站同樣，建立足夠多的尿素站，但國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有這樣的尿素站及有關(guān)的配套設(shè)施，假如要大力推廣國(guó)四原則，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(guò)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，顧客的使用成本目前就還不好說(shuō)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)完善的狀況下，顧客的使用成本肯定是會(huì)減少的。3.使用變化不大：SCR重要的變化就是增長(zhǎng)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(méi)有太多差異。除了需要添加尿素溶液，顧客在使用操作和使用措施是和國(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(chē)難成了諸多司機(jī)反應(yīng)的問(wèn)題，更多的電子控制構(gòu)造不僅讓車(chē)主碰到問(wèn)題無(wú)法處理，就是到了維修站某些問(wèn)題也讓修理工手足無(wú)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)生腐蝕假如是氧化還原反應(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)。假如不是氧化還原反應(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)導(dǎo)致腐蝕濃度低生成藍(lán)色硫酸銅溶液，濃度高綠色方程式：2Nh3.H20=Nh4++OH-。3.塑料一般不和氨水發(fā)生反應(yīng)少許氨水一般采用塑料容器儲(chǔ)存。4.鋁和氨水發(fā)生反應(yīng)，不過(guò)有很大難度（弱酸弱堿反應(yīng)難度較高）Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3（加沉淀符號(hào)）+3NH4+5.假如發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)則金屬變得相對(duì)輕易腐蝕，需要將儲(chǔ)存氨水的容器及其管道進(jìn)行接地，然后在容器內(nèi)部用環(huán)氧樹(shù)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)的防腐處理企業(yè)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)有所協(xié)助，不過(guò)實(shí)現(xiàn)該目的使發(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(chē)控制系統(tǒng)中追加排氣監(jiān)控系統(tǒng)。由此導(dǎo)致整車(chē)整備質(zhì)量增長(zhǎng)。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(chē)底盤(pán)如下金屬構(gòu)造件上，從而