吳秀銅

摘要：文章運用了數(shù)值模擬的方式對影響SCR催化器轉化效率的部分參數(shù)進行了仿真。結果表明：SCR催化器最佳反應溫度范圍在180～560℃，不同尿素噴射量對轉化效率有一定的影響，過少或過多尿素噴射量都會造成二次污染。安裝混合器后轉化效率均有10%左右的提高。

關鍵詞：柴油機;轉化效率;混合器

Abstract： The article uses numerical simulation to simulate some parameters that affect the conversion efficiency of the SCR catalytic converter， and verifies the accuracy of the model.The optimal reaction temperature range of SCR catalyst is 180～560℃. Different urea injection quantity has certain influence on conversion efficiency. Too little or too much urea injection will cause secondary pollution. After installing the mixer， the conversion efficiency is increased by about 10%.

Key words： duty diesel engine;conversion efficiency;mixer

0? 引言

為了保護環(huán)境，通過制定相應嚴格的排放法規(guī)對污染物進行控制。如何有效地降低NOX排放是當前柴油機研究者所面臨最嚴峻的考驗[1]。

尿素選擇性催化還原技術（Urea selective catalytic reduction，Urea-SCR）是當今世界公認降低NOX排放最有效的技術之一[2]。文章通過數(shù)值模擬方式對SCR催化器的溫度、尿素噴射量及按照混合器對NOX轉化效率的影響因素進行探究。

1? 反應動力學模型

SCR內部有很復雜化學反應，主要包括尿素熱解、水解反應，NOX的催化還原反應等[3]：

在AVL BOOST軟件中建立的化學反應動力學模型采用的是Eley-Rideal機理描述各反應的反應速率[4]。

2? 試驗驗證

選取特定的工況下，保持空速在40000h-1左右，在操作臺架上調整轉速和油門，使SCR入口溫度達到180℃，用設備記錄下原排，等到溫度穩(wěn)定后開始噴射尿素，直到氨泄漏量達到10ppm，用設備記錄下現(xiàn)在的尾排及各項數(shù)據(jù)[5]。再次調整轉速和油門，使SCR入口溫度達到200℃，重復以上的試驗步驟，依次類推，SCR入口溫度每20℃的增幅逐漸升高至580℃，分別記錄下試驗數(shù)據(jù)進行分析得出結果[6]。如圖1所示?？傻媚Ｐ蜏蚀_性。

3? 實驗結果及分析

3.1 排氣溫度的影響

尿素在低溫情況下不能充分的水解、熱解以及噴霧霧化質量較差，不能充分形成還原性的NH3[7]，造成了效率很低。圖2所示，到180℃的時候，轉化效率達到95%。在300～400℃的時候效率大約下降了2%，這是因為要保證SCR入口溫度為一定的時候，發(fā)動機的工況變化導致的，但這對轉化效率影響不大。排溫超過560℃時，轉化效率有所下降，因為NH3對O2的選擇性突然升高，使大部分NH3與O2發(fā)生反應，導致轉化效率的降低[8]。

3.2 尿素噴射量的影響

過少或者過多的尿素噴射量會對環(huán)境造成二次污染，所以控制尿素噴射量的大小對NOX轉化效率影響非常重要[9]。從圖3可以看出隨著尿素噴射量的增加，轉化效率增加，到達一定值后，繼續(xù)增加尿素噴射量轉化效率保持不變，反而會造成NH3過量泄漏[10]。這是因為加噴尿素量就要增加噴射時間，那么后期噴射尿素生成的NH3與NOX作用時間會越來越短，結果轉化率下降[11]。

3.3 混合器的影響

為了降低結晶風險，在噴嘴和催化劑之間安裝混合器裝置[12]，如圖4所示?；旌掀髦饕饔糜校菏鼓蛩厮芤涸谶M入催化器前加速熱解和水解與尾氣充分混合，提高混合均勻性，從而提高SCR催化器的轉化效率[13]。如圖5所示，安裝混合器后轉化效率均有10%左右的提高。

4? 結論

①催化器最佳反應溫度區(qū)間為180～560℃，溫度過高或過低轉化效率會降低。

②轉化效率先隨著尿素噴射量增加而先增加，然后保持不變，但是會導致NH3泄漏。

③催化器在安裝混合器后均有10%左右的效率提高。

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