柴油機NOx尾氣排放處理技術比較

柴油機氮氧化物的處理技術1、柴油機機內凈化技術通過改進進氣系統(tǒng)、燃燒室、燃燒系統(tǒng)等方式控制對象和實施方法包括:推遲燃油提前角;燃油規(guī)律的改善,高壓多段噴射;加乙醇燃燒;燃燒室設計;尾氣再循環(huán);增壓中冷;進排氣系統(tǒng)改進等一系列配套措施。2、機外后處理技術——稀NOx技術——選擇性催化還原技術——NOx的吸附技術——等離子體技術1、稀氮氧化物技術LNC稀NOx技術指用HC作為還原劑來減少NOx排放。根據(jù)HC的來源又分為被動稀NOx技術和主動稀NOx技術。

被動LNC技術是利用廢氣中的HC作為還原劑主動稀NOx技術則是指通過共軌燃油系統(tǒng)的后噴射來增加廢氣中的HC量。2、NOx的選擇性催化還原通常有選擇性非催化還原、非選擇性催化還原和選擇性催化還原三種方式a.選擇性非催化還原(SNCR):只能在一定的溫度區(qū)間(800～1000℃)使用,而柴油機排氣不可能達到這樣高的溫度,因此只能通過在柴油機膨脹過程中,向氣缸中噴入氨水來實現(xiàn),但效果不很理想,該技術僅在發(fā)電廠得到了廣泛應用。b.非選擇性催化還原(NSCR):在催化劑存在的條件下,若還原劑優(yōu)先與氣相中的氧發(fā)生反應,再與NOx發(fā)生反應的還原過程稱非選擇性催化還原。NSCR技術將還原劑(如CH4,CO,H2)噴入排氣管中,在鉑或鈀催化轉換器的作用下與廢氣中的NOx進行反應。由于尾氣中含氧量較高,還原劑很容易直接被氧化,故消耗量極大。c.選擇催化還原(SCR):用還原劑對含NOX的氣體進行催化還原處理，使之有選擇地和氣體中的NOX進行反應，而不和氧氣發(fā)生反應，可以與NOX發(fā)生催化還原反應的還原劑有兩類：一類是液氨、氨水和尿素等含氨基（NH3）的物質；另一類是烷烴、烯烴、醇類等含碳氫的物質。2.1

NH3-SCR選擇性催化還原技術車用NH3-SCR系統(tǒng)一般由預氧化裝置,尿素熱解、水解裝置,SCR反應裝置和后氧化裝置四部分組成工作原理：尾氣從渦輪出來后進入排氣混和管，在混和管上安裝有尿素計量噴射裝置，噴入尿素水溶液，尿素在高溫下發(fā)生水解和熱解反應后生成NH3，在SCR系統(tǒng)催化劑表面利用NH3還原NOX，排出N2，多余的NH3也被還原為N2，防止泄漏。一般情況下，消耗100L燃油的同時會消耗5L液體尿素水溶液。2.1

NH3-SCR選擇性催化還原技術主要反應為:(NH2)2CO+H2O→CO2+2NH3+H2O(尿素在常溫下能分解成氨氣、二氧化碳和水)4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(氨氣與NO作用生成氮氣和水,氮氣揮發(fā))6NO2十8NH3→7N2十12H2O(氨氣與NO2作用生成氮氣和水,氮氣揮發(fā))NH3-SCR凈化法對燃油的含硫量要求不高,NOx轉化率高達50%,催化劑的活性溫度較低,比較適合我國現(xiàn)行柴油機排氣NOx凈化，易于升級到國Ⅴ排放水平，對主機本身改動較小，是車用柴油機NOx凈化最合理的選擇。2.2碳氫化合物選擇催化還原(HC-SCR)汽車尾氣在稀燃條件下氧過剩,CO和HC含量很低,而NO2的含量比較高,其少量的HC可利用來選擇性還原NOx(HC-SCR,),達到同時除去HC和NOx的目的。試驗表明,烷烴、烯烴、芳香烴及柴油本身都能降低NOx的排放。HC與NOX發(fā)生的反應如下：NO+HC+O2→N2+CO2+H2ONOx的轉化效率不僅與碳氫化合物的種類有關,還與催化劑的選擇及碳氫的比率有關。3、NOx吸附催化劑NAC技術吸附過程：2NO+O2+K2CO3→KNO2+KNO3+CO2還原過程：KNO2+KNO3+HC→K2CO3+N2+H2O一般工況（稀燃富氧）時，NOX首先在貴金屬上被催化氧化為NO2，然后與NOX吸附劑發(fā)生反應形成硝酸鹽；當存儲物的吸附能力飽和，或燃料后噴引起尾氣溫度增加破壞硝酸鹽穩(wěn)定性之后，開始再生過程；再生時需要控制發(fā)動機產(chǎn)生缺氧燃燒以獲得含有適量的CO，HC和H2的濃廢氣，硝酸鹽與CO和HC等還原成分反應生成NOX，然后NOX與還原成分CO，H2，HC在貴金屬催化劑的作用下發(fā)生反應生成N2。3、NOx吸附催化劑NAC技術影響NAC技術的最關鍵因素是燃料中的硫含量燃燒生成的SO2可在燃燒和后處理過程中生成硫酸鹽,這些硫酸鹽覆蓋在載體表面,嚴重影響捕集效果;2)S燃燒生成的SO2能像NO2一樣與K2CO3反應生成K2SO4,而K2SO4特別穩(wěn)定,嚴重阻礙了LNT的還原再生。同時由于需要發(fā)動機周期性的混合氣濃稀工況轉換(每分鐘約幾秒鐘),故引起燃料消耗較多,且CO2的排放相應增加。4、低溫等離子體輔助催化還原技術(NTP)其作用機理可分為兩步:首先以等離子體氧化為主,即利用等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的低溫等離子體,在氧(O2)和碳氫化合物(HC)存在的條件下,將汽車尾氣中的NO氧化為NO2;隨后進入催化還原階段,即將第一步經(jīng)等離子體氧化并激活的含有NO2中間體與HC的混合體系,借助催化劑的作用,選擇性還原NO2,得到N2,CO2和H2O等。小結就目前NOx排放而言,S