SCR技術在柴油機尾氣后處理上的應用

羅萬祥

摘? ?要：隨著社會經濟的不斷發展，時代在不斷進步，人們越來越重視生態環境的保護工作，因此發布了相關的法律法規，對柴油機排放的標準進行了嚴格的限制，要求航運企業必須要根據排放法規做出相應的應對措施，對NOx的排放限制越來越嚴格，航運企業的發展受到了嚴重的挑戰，因此本文主要對選擇性催化還原（SCR）技術在柴油機尾氣后處理上的應用進行了研究，希望能夠提供一定的參考。

關鍵詞：SCR技術? 柴油機? 尾氣后處理? 應用

中圖分類號：U664.121? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（a）-0063-02

1.SCR技術的相關概述

1.1 SCR技術的工作原理

SCR系統屬于柴油機廢氣后的處理裝置，在溫度為300℃～400℃之間利用化學反應的原理，讓還原劑（尿素或者氨）與廢氣中的NOx進行反應，讓排放物生成沒有污染的氮氣和水蒸氣。SCR主要的化學反應式為：

1.2 SCR系統的結構組成

反應器和尿素系統組成了SCR系統，其中反應器則由陶瓷的催化元件組成，在尿素系統中包括儲存、控制以及噴射等的系統。SCR系統在實際工作的過程中需要達到一定的溫度，如果溫度不適宜則會對系統的工作造成一定的影響。因為柴油機的型號不同，其排期溫差相差較大，使用的SCR裝置也存在一定的差別，一般比較常用的柴油機為二沖程柴油機和四沖程柴油機。

1.3 SCR系統的工作流程

先在一定溫度下將固體尿素與淡水進行充分攪拌，讓其形成質量分數為40%的混合溶液，并放入儲存柜備用。然后尿素供給泵會在計量模塊中送入儲存柜中的尿素溶液，使用二氧化鋯傳感器進行感應，了解SCR反應前后煙氣中具體的NOx含量，把相關數據傳入計算機內，計算機通過對傳感器測量值以及估算值進行對比，給出實際加注的尿素溶液量的指令，把標準量的尿素溶液混合風機提供的熱空氣，熱解稱為霧狀后噴入柴油機的排氣管道當中，此時柴油機的排氣管道中尿素溶液會發生高溫分解反應，生成NH3和H2O，與排氣充分均勻混合之后進入到SCR反應器當中，在催化劑的作用下，NH3會將催化器中的NOx還原成無污染的N2和H2O。

2.柴油機尾氣后處理中SCR技術的應用

2.1 在二沖程柴油機中的應用

一般情況下二沖程柴油機的排氣溫度應該低于400℃，但是其增加器的出口溫度卻低于了SCR系統實際的工作范圍，只處于230℃～260℃之間，所以面對二沖程柴油機，應該在增壓器前面安裝SCR系統，因為其進氣的壓力明顯高于四沖程柴油機的SCR系統，所以也被稱為高壓的SCR系統。該類系統需要以柴油機啟動、降速和加速等不同的工況為依據，對其進行控制和調節工作，會對柴油機的工作帶了比較大的影響。

2.2 在四沖程柴油機中的應用

四沖程的柴油機的排煙溫度一般高于400℃，所以如果增壓器的出口廢氣溫度有一定程度的下降，也能保證溫度處于SCR系統工作的范圍內。因此為了將SCR系統對柴油機工作帶來的影響減小，需要在增壓器的出口與廢氣鍋爐之間安裝SCR系統，該類系統被稱為低壓SCR系統。將SCR系統安裝在四沖程的柴油機中比較簡單，且技術也相對比較成熟，目前應用的范圍較廣。

2.3 催化反應器的應用

在SCR系統當中，催化反應器是最關鍵的設備，其主要為NOx的催化還原反應提供可靠的反應場所、條件以及反應催化劑。目前比較常用的催化劑為金屬氧化物，按照結構不同可以分為蜂窩式和波紋板式，市場上比較常用的為蜂窩式。催化反應器一般使用固定的床式，設計反應器的尺寸應該按照實際的空間布局以及使用的催化劑體積進行設計，才能保證其發生完全反應，發揮出應有的價值。

2.4 影響SCR系統的因素

使用SCR系統實現減排具有較高的應用要求，所以SCR系統實際的減排效果一般受到較多因素的影響，一般具有以下幾點因素：

（1）溫度因素的影響。使用SCR系統進行還原反應，必須要存在一定量的氧氣，并保證溫度的適宜程度，如果反應時溫度過高，可能會導致NH3出現自行燃燒的現象，不能與NOx發生反應，而反應時溫度過低，就會在一定程度上降低反應的速度，如果當反應溫度比350℃低，在實際反應的過程中產生的水蒸氣可能會抑制住催化劑SCR的活性，導致反應不徹底的現象。

（2）柴油品質因素的影響。在實際使用SCR系統的過程中，柴油品質的好壞也對SCR的工作效能具有很大的影響，比如柴油當中的硫含量，可能會毒化裝置內的催化劑，大大降低了SCR系統的工作效率和減排能力。

3? SCR技術應用前景的研究

SCR系統能夠有效減少柴油機NOx的排放，減少量高達80%～95%，滿足相關的排放標準規范，并且使用該類系統不會對柴油機進行太大的改動，對燃油的經濟性不會造成太大的影響，具有較好的應用價值，目前被廣泛應用在造船業當中，但是在實際應用SCR系統的過程中，卻存在初裝成本較高、設備尺寸較大等問題，在一定程度上制約了SCR系統的發展，并且其還存在排煙溫度控制難、催化劑失活等的問題，降低了SCR系統催化還原的能力。因此在實際選擇SCR系統減排的過程中，應該注意以下幾點問題：首先，應該進行認證檢測工作，保證使用的催化劑、SCR系統各裝置單元的功能以及SCR反應器NOx減排率等的檢測都能符合相關的標準，并選擇能夠與柴油機充分結合的產品，將各類裝置的作用充分發揮出來;其次在系統布置的過程中，相關工作人員應該深入了解SCR系統布置的面積，采用有效的方法將反應器布置在機艙內，減少SCR系統的安裝工程量，減少不必要的成本支出。

4? 結語

社會在不斷進步，人們開始了解到環保的重要性，因此制定了相關標準嚴格限制NOx的排放，讓航運企業的發展面臨著較大的挑戰，而SCR技術是目前一類降低NOx排放的關鍵技術，將該類技術應用與柴油機尾氣后處理當中，能夠讓NOx的排放符合相關的排放標準，具有較大的使用價值，所以相關企業應該根據自身發展的情況積極采用SCR技術，有效降低NOx的排放，保護好我國的生態環境，推動我國實現可持續發展的目標。

參考文獻

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