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中重型柴油车如何做到既环保又节油?

文章附图

近年来,大气环境污染,尤其是氮氧化物(NOX)和颗粒物 PM 2.5污染已成为政府部门、社会各界关注的焦点,而中重型柴油车正是氮氧化物和颗粒物主要污染源之一。为了满足中重型柴油车排放法规要求,我国发动机制造商普遍采用“优化燃烧+SCR (选择性催化还原)”排放控制技术路线,简称 SCR 路线。

1. SCR 还原剂的选择

    既然称之为选择性催化还原技术,那么还原剂自然至关重要。在SCR 还原剂的选择上,可以有纯氨、氨水、尿素水溶液和固体还原剂等技术方案。由于纯氨和氨水存在运输和使用上存在很高的危险性,最终为健康安全环保的尿素水溶液所取代,尿素水溶液正是目前 SCR还原剂市场上的主流选择,而固体还原剂(如氯化镁氨等)还处于实验研究阶段。

    为了解决尿素水溶液氨气生成率低和冰点高的使用问题,国内一些企业开展了相应的研究工作(如加入甲酸铵等物质提高氨气生成量、添加醇类物质降低冰点等)。此类物质的加入确实可以在某种程度上解决上述的使用问题,并降低氮氧化物的排放,但是却增加了如HC 等其他污染的排放,更有甚者还可能产生氰化氢剧毒气体,严重背离了健康环保的要求。此外,加入此类物质还会造成 SCR 后处理系统的腐蚀等潜在风险。因此,选用优质的碳酸酰胺和高品质去离子

水调和成的尿素水溶液是为最佳选择。

    在 2008 年北京奥林匹克运动会的背景下,在降低机动车排放污染、净化空气质量的要求下,中国石化长城佳蓝 SCR 尾气净化液应运而生,并随着机动车排放法规的升级,逐步投放市场,目前已成长为众多客户信得过的尾气净化环保产品。

2. 尿素水溶液 AUS 32

    尿素又称碳酰胺,分子式为 H2NCONH2,是一种含氮的简单的有机化合物,被广泛应用于工业、农业等各个领域。它有水解作用;加热至 160℃分解,产生氨气同时变为异氰酸;在高温下可进行缩合反应,生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。工业上常用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素。

    尿素水溶液 AUS 32(Aqueous Urea Solution)是中重型柴油车SCR 系统的必备消耗品,最早在欧洲使用,称为 Adblue,北美称为DEF(Diesel Exhaust Fluid,即柴油机尾气处理液),在国内的名称多样,主有车用尿素溶液、车用脱硝剂和汽车环保尿素等,一般简称为车用尿素。

     尿素水溶液 AUS 32 是无毒、无色、透明、清澈的液体,浓度在31.8%~33.2%之间,不易着火、无爆炸危险,但有一点腐蚀性,也可能会有淡淡的氨水气味,可用于净化氮氧化物,适用于带有 SCR 尾气处理系统的柴油发动机。目前使用的车用尿素溶液一般是由 32.5%(质量分数)的高纯度碳酰胺和 67.5%的去离子水调和而成。尿素水溶液如果溅出,水分蒸发后,会形成白色结晶。在加注尿素水溶液时,防止尿素水溶液飞溅到眼部, 如果溅到手上可用清水洗除。

3. 尿素水溶液工作原理及作用

    SCR 系统由储存罐、计量泵、加料装置、SCR 催化器和检测系统等部分组成。SCR(选择性催化还原)系统的计量泵在收到控制单元的指令后,从溶液箱中提取一定的尿素水溶液(多余的尿素水溶液返回尿素溶液箱),通过喷嘴喷入发动机排气管。



   在排气管的混合区,尿素热解和水解反应生成 NH3,并与废气充分混合,然后进入 SCR 催化转化器。在 SCR 装置的催化剂作用下,经过高温发生氧化还原反应生成无毒无害的 N2 和 H2O,并排放到大气中,从而有效地减少汽车尾气中的氮氧化合物含量。其化学发生应式如下所示。

    SCR 系统中的尿素水溶液剂量是由发动机管理系统控制的,尿素水溶液的喷入量必须要与 NOX 的浓度相匹配,在保证降低 NOX 的同时,防止 NH3 泄漏。若尿素水溶液的喷入量过少,无法有效降低氮氧化物的含量,达不到排放法规的要求;若尿素水溶液的喷入量过多,则会使多余的 NH3 排入到大气中,带来二次污染。SCR 尾气净化液的应用,从源头处有效解决了中重型柴油车氮氧化物和颗粒物排放的问题,就是从根本上控制了污染源,进而使大气污染有效地得到治理,使大气环境大大改善。实践证明,这种 SCR系统通过使用合格的尿素水溶液,可有效降低机动车尾气中 NOX 达70%以上,而且与国三发动机相比,油耗可节省 5%~7%,即使增加了尿素水溶液使用的成本,仍具有良好的使用经济性。为了我们能拥有一片自由呼吸的蓝天,为了明天的地球更美好,大家赶快行动起来吧!
















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