《环境催化学》PPT课件.ppt

柴 油 车 排 放 污 染 颗 粒 物 和 氮 氧 化 物 控 制 研 究 进 展 与 发 展 柴 油 车 产 业 发 展 的 必 要 性柴 油 车 尾 气 排 放 污 染 现 状柴 油 车 尾 气 后 处 理 技 术催 化 剂 的 开 发 利 用主 要 内 容 柴 油 车 产 业 发 展 的 必 要 性 (1 )国 外 ： 存 在 车 用 动 力 柴 油 机 化 的 态 势上 世 纪 7 0 年 代 ， 欧 洲 和 日 本 基 本 实 现 了 载 货 汽 车 和大 型 客 车 的 柴 油 机 化 ；目 前 ， 欧 洲 轿 车 年 产 量 中 4 0 %已 采 用 柴 油 发 动 机 ,在法 国 、 西 班 牙 等 国 家 高 达 5 0 %以 上 ；据 预 测 ， 2 0 0 1 2 0 1 4 年 ， 全 球 汽 车 销 量 将 增 长 3 9 ，其 中 汽 油 车 增 长 2 3 ， 柴 油 车 增 长 9 7 。柴 油 机 是 环 境 友 好 的 发 动 机 柴 油 车 产 业 发 展 的 必 要 性 (2 )国 内 ： 呼 吁 环 境 友 好 的 柴 油 机 技 术减 少 对 石 油 进 口 的 依 赖 ， 减 少 CO2 排 放 ， 建 立 能 源节 约 型 社 会 ；现 状 ： 2 0 0 4 年 国 内 共 销 售 柴 油 轿 车 1 2 6 5 4 辆 ， 仅 占所 有 轿 车 销 量 2 2 5 万 辆 的 约 0 .6 %； 中 国 柴 油 技 术 和 柴 油 车 发 展 政 策 研 究 执 行 报 告 建 议 ， 柴 油 轿 车 的 比 例 上 升 至 2 0 2 0 年 的 3 0 %。 柴 油 机 排 气 中 的 有 害 成 分 主 要 是 微 粒 、氮 氧 化 物 、 硫 化 物 、 CO, HC等 。 柴 油机 使 用 的 混 合 气 的 平 均 空 燃 比 较 理 论空 燃 比 大 ， 所 以 Go和 HG的 排 放 量 比汽 油 机 要 小 ， 氮 氧 化 物 的 排 放 量 与 汽油 机 相 当 ， 颗 粒 物 的 排 放 量 要 大 得 多 。柴 油 机 尾 气 概 述 柴 油 机 尾 气 净 化 概 述柴 油 机 排 气 的 有 害 成 分 主 要 有 CO, HC, NOX,硫 化 物 及 颗 粒 物 等 。 柴油 机 排 放 控 制 的 难 点 是 NOX和 颗粒 物 的 控 制 。 柴 油 机 的 尾 气 净 化分 为 前 处 理 ， 机 内 净 化 和 后 处 理净 化 。 催 化 剂 的 开 发 利 用经 过 多 年 的 实 践 总 结 ， 汽 车 尾 气 用 催 化 剂 研 究 发 展 的方 向 是 :提 高 催 化 剂 的 低 温 活 性 和 耐 高 温 性 .提 高 催 化 剂抗 硫 磷 的 中 毒 能 力 ， 使 催 化 剂 处 于 较 高 的 活 性 状 态 ，设 法 减 少 贵 金 属 用 量 以 降 低 催 化 剂 成 本 ， 研 究 催 化 剂高 效 耐 用 的 载 体 等 。 在 催 化 剂 性 能 改 进 方 面 ， 不 断 改进 贵 金 属 催 化 层 构 造 及 载 体 的 多 孔 化 与 薄 壁 化 ， 并 且使 用 具 有 多 种 功 能 的 复 合 型 催 化 剂 ， 开 发 具 有 双 功 能的 催 化 转 化 器 。 改 进 现 行 催 化 剂 基 质 的 制 作 工 艺 ， 改进 载 体 与 基 质 的 涂 覆 工 艺 及 活 性 组 分 的 担 载 工 艺 等 ，使 催 化 剂 在 活 性 、 抗 热 冲 击 性 及 寿 命 方 面 有 新 的 突 破 。 （ 1 ） 三 元 催 化 剂 的 发 展 催 化 剂 是 转 化 器 的 主 体 ， 它 直 接 决 定 着 汽 车 尾 气 的 净 化 效 果 。 近 年 来， 三 元 催 化 剂 的 研 究 取 得 了 很 大 的 进 展 。 1 9 7 8 年 以 来 美 国 Engelhard公司 、 Johnson Metthey公 司 和 德 国 Degussa公 司 先 后 推 出 能 同 时 有 效 去除 尾 气 中 CO, HC和 NOX贵 金 属 三 元 催 化 剂 ， 2 0 世 纪 8 0 年 代 中 期 ， 其 制备 和 应 用 技 术 已 趋 成 熟 。 贵 金 属 三 元 催 化 剂 以 蜂 窝 状 茧 青 石 为 载 体 ，以 Y_Al2 O3 为 涂 层 ， 贵 金 属 Pt, Rh, Pd为 活 性 组 分 ， 以 Ce, La, Ba等 元 素为 助 剂 ， 通 过 浸 渍 方 法 制 成 。 Pt和 Pd主 要 是 作 为 CO和 HC氧 化 反 应 的 催化 活 性 组 分 ， Rh的 作 用 主 要 是 提 供 对 NOX的 还 原 活 性 ， 同 时 对 CO和 HC的 氧 化 反 应 也 有 活 性 。 Al2 O3 场 中 La和 Ba的 加 入 能 提 高 其 热 稳 定 性 ;Ce不 仅 能 提 高 载 体 的 热 稳 定 性 ， 而 且 具 有 储 氧 功 能 。 我 国 学 者 刘 长 林 等研 究 了 稀 土 氧 化 物 一 Pd催 化 剂 对 CO的 作 用 ， 发 现 稀 土 元 素 因 其 4 f电 子轨 道 近 于 半 满 状 态 所 表 现 出 的 特 殊 催 化 性 能 使 这 类 元 素 有 望 与 Ce一 起成 为 储 氧 物 质 。 （ 1 ） 三 元 催 化 剂 的 发 展 贵 金 属 催 化 剂 的 发 展 趋 势 是 在 保 证 催 化 活 性 的 前 提 下 尽 可能 降 低 贵 金 属 含 量 ， 以 达 到 较 低 的 成 本 。 由 于 Pd的 资 源 比Pt和 Rh丰 富 且 价 格 低 廉 、 耐 热 性 好 ， 因 此 研 制 新 型 的 Pd催化 剂 具 有 重 要 意 义 。 研 究 发 现 La2 O3 的 加 入 能 改 善 Pd对 NOX的 还 原 性 。 国 外 报 道 研 制 出 了 一 种 双 层 Pd基 催 化 剂 ， 上 层由 分 散 于 Al2 O3 涂 层 上 的 Pd构 成 ， 可 提 供 低 温 催 化 活 性 ， 下层 由 Pd和 Ce构 成 ， Ce的 高 储 氧 能 力 用 于 保 证 催 化 剂 的 高温 催 化 活 性 ， 两 层 中 都 添 加 廉 价 金 属 氧 化 物 以 产 生 稳 定 作用 ， 并 提 高 Pd的 活 性 。 这 类 双 层 Pd基 催 化 剂 不 仅 起 燃 快 而且 耐 高 温 ， 特 别 适 合 用 作 降 低 汽 车 冷 启 动 排 放 的 前 置 催 化剂 ， 因 此 ， 降 低 该 类 催 化 剂 的 成 本 将 加 速 实 现 汽 车 的 低 排放 和 超 低 排 放 。 (2 )稀 土 催 化 剂 的 发 展 稀 土 化 物 催 化 剂 、 稀 土 一 碱 金 属 一 微 量 贵 金 属 催 化 剂 。 稀 土 本 身 在 催 化 反 应中 并 没 有 活 性 ， 但 它 与 过 渡 金 属 氧 化 物 相 作 用 能 显 著 提 高 活 性 。 由 于 稀 土 元素 具 有 高 的 储 氧 能 力 、 可 促 进 贵 金 属 催 化 活 性 、 能 提 高 催 化 转 化 器 抗 铅 和 硫中 毒 性 能 等 特 点 ， 加 之 稀 土 催 化 剂 在 成 本 上 的 巨 大 潜 力 ， 国 内 外 自 2 0 世 纪 7 0年 代 起 对 车 用 稀 土 催 化 剂 的 开 发 从 未 间 断 。 1 9 7 1 Ubby提 出 用 钙 钦 型 复 合 氧 化物 代 替 贵 金 属 作 为 汽 车 尾 气 净 化 的 催 化 剂 。 1 8 8 4 年 林 培 谈 等 研 制 成 KHW和 CPK型 两 类 含 稀 土 的 多 元 复 合 氧 化 物 催 化 剂 ， 在 活 性 、 热 稳 定 性 、 强 度 及 抗 SO2 中毒 方 面 均 已 达 到 实 用 指 标 。 1 9 8 5 年 李 碗 等 研 制 出 了 具 有 钙 铁 矿 结 构 、 含 稀 土元 素 的 催 化 剂 ， 具 有 抗 水 蒸 气 、 耐 高 温 的 优 点 。 1 9 9 0 年 林 培 炎 等 又 研 制 出 以过 渡 金 属 、 稀 土 氧 化 物 为 活 性 组 分 的 催 化 剂 ， 对 含 铅 汽 油 有 较 好 的 稳 定 性 ，且 具 有 高 抗 硫 中 毒 能 力 。 目 前 应 用 较 广 的 主 要 是 稀 土 钙 钦 矿 复 合 型 氧 化 物 催化 剂 ， 其 对 催 化 剂 包 括 稀 土 一 碱 金 属 复 合 氧 CO, HC的 转 化 活 性 较 高 ， 具 有 较 好 的 抗 铅 中 毒 能 力 、 价 格 低 、 启 动 温 度 低 等 优 点 ， 但 其 整 体 水 平 ， 特 别 是 对NOX的 还 原 活 性 尚 低 于 贵 金 属 催 化 剂 。 我 国 稀 土 资 源 丰 富 ， 进 一 步 提 高 稀 土 氧化 物 催 化 剂 对 NOX的 还 原 性 ， 对 于 推 动 催 化 转 化 器 国 产 化 进 程 具 有 重 要 意 义。 (3 )钙 钛 矿 型 催 化 剂 的 研 发 近 年 来 ， 钙 钛 矿 型 催 化 剂 和 相 关 氧 化 物 引起 了 很 大 关 注 。 一 是 出 于 它 具 有 多 种 优 异的 物 理 化 学 性 能 与 催 化 性 能 ;二 是 由 于 它 非氧 化 学 计 量 ， 催 化 组 分 可 变 性 ， 使 得 可 通过 选 择 合 适 替 代 物 来 控 制 金 属 离 子 的 价 态。 (4 )贫 况 NO催 化 剂 贵 金 属 催 化 剂 催 化 效 率 在 很 大 程 度 上 依 赖 于 空 燃 比 。 当 贫况 时 催 化 剂 具 有 高 氧 化 性 、 低 还 原 性 ， 此 时 燃 烧 产 物 中 含有 大 量 氧 ;相 反 富 况 时 ， 催 化 剂 具 有 高 还 原 性 、 低 氧 化 性 。汽 车 尾 气 中 NO、 HC需 氧 化 净 化 ， NOX需 还 原 净 化 ， 二 者之 间 抵 消 协 调 可 由 电 喷 系 统 以 及 开 发 储 氧 功 效 催 化 剂 (如含 铈 系 列 )来 解 决 。 贫 况 时 由 于 高 空 燃 比 ， 燃 料 燃 烧 充 分， NO, HC排 放 量 减 少 ， 增 加 了 燃 油 经 济 性 ， 但 由 于 过 氧 造成 了 高 NOX浓 度 排 放 。 因 此 开 发 贫 况 NOX催 化 剂 已 成 为 必然 。 贫 况 NO X催 化 剂 具 有 巨 大 的 潜 在 商 业 价 值 ， 从 而 引 起了 人 们 的 极 大 关 注 。 (5 )沸 石 催 化 剂 以 前 贫 况 NOx催 化 剂 主 要 是 过 渡 金 属 催 化 剂 ， 尤 其是 Cu沸 石 催 化 剂 具 有 大 比 表 面 积 、 良 好 的 Cu离 子分 散 以 及 方 便 地 控 制 反 应 孔 的 大 小 等 优 异 性 能 。尽 管 新 鲜 Cu沸 石 催 化 剂 具 有 良 好 的 催 化 活 性 ， 但在 高 温 下 其 活 性 会 由 于 热 劣 化 下 降 ， 特 别 是 在 尾气 中 存 在 的 水 分 使 活 性 下 降 更 快 。 沸 石 骨 架 结 构由 于 失 铝 而 会 改 变 ， 目 前 在 汽 车 上 尚 未 成 功 实 现商 用 。 其 他 沸 石 催 化 剂 有 H型 沸 石 催 化 剂 ， 情 况 与Cu沸 石 相 似 。 (6 ) Ag催 化 剂 Al2 O3 比 沸 石 稳 定 ， 在 美 国 专 利 NO. 0 8 1 3 1 1 2 9 8 中 应用 溶 胶 法 制 备 Al2 O3 膜 作 为 涂 层 ， 当 负 载 Ag时 具 有较 好 的 NOX还 原 性 能 ， 但 该 制 备 方 法 复 杂 而 昂 贵 。也 曾 报 道 简 易 方 法 严 格 控 制 Al2 O3 粒 度 、 比 表 面 积、 平 均 孔 径 以 及 分 布 ， 负 载 Ag后 ， NOX催 化 还 原效 果 很 好 ， 转 化 效 率 可 达 9 1 %左 右 ， 但 尚 未 推 广。 (7 )Au催 化 剂 贫 况 NOx催 化 剂 的 主 要 挑 战 是 在 过 量 氧 与 水分 存 在 下 仍 能 保 持 较 高 的 NOx还 原 催 化 性 能。 人 们 发 现 负 载 于 Al2 O3 或 ZnO上 的 Au在 高 度分 散 状 态 下 可 达 到 此 目 的 ， 特 别 是 Au/ Al2 O3具 有 很 高 的 NOX转 化 率 ， 但 需 在 较 高 温 度3 5 0 -5 0 0 摄 氏 度 下 进 行 。 (8 ) Mn2 O3 提 高 了 NO氧 化 为 NO2 的速 率 决 定 步 骤 Mn2 O3 被 机 械 混 人 Au/Al2 O3 催 化 剂 ， 有 效 控制 了 Mn2 O3 的 适 中 氧 化 能 力 。 气 相 中 NO在Mn2 O3 上 被 氧 化 为 NO2 ， 然 后 再 被 吸 附 于 Au粒 子 上 的 HC还 原 为 N2 。 该 催 化 剂 特 点 是 无有 害 副 产 物 N2 O产 生 ， 是 将 来 贫 况 废 气 净 化技 术 实 用 化 最 有 前 途 的 催 化 剂 之 一 。 (9 )Co催 化 剂 Co催 化 剂 以 HC为 还 原 剂 在 贫 况 下 将 NOX选择 性 还 原 。 有 人 证 实 Co/Al2 O3 催 化 剂 可 以 由Co ( NO3 )2 制 得 ， 但 其 催 化 活 性 远 不 如 由 乙酸 钴 制 得 的 催 化 活 性 强 。 Co/Al2 O3 催 化 剂 催化 活 性 很 大 程 度 上 取 决 于 制 备 方 法 以 及 Co金 属 担 载 量 。 (1 0 )Pd催 化 剂 钯 的 价 格 远 低 于 Pt和 Rh， 而 且 产 量 丰 富 。 研究 发 现 ， MoO3 和 WO3 的 加 人 能 改 善 钯 对 NOX还 原 反 应 的 选 择 性 ;氧 化 斓 的 加 人 也 能 提 高把 的 催 化 活 性 。 Ford汽 车 公 司 将 把 与 碱 金 属及 稀 土 氧 化 物 结 合 ， 采 用 特 殊 措 施 使 材 料具 有 特 定 结 构 从 而 使 高 温 下 的 活 性 得 以 稳定 。 这 种 活 性 有 助 于 水 煤 气 反 应 ， 通 过 产生 H2 来 还 原 NO。 (1 1 )纳 米 三 元 催 化 剂 的 开 发 目 前 国 际 上 已 经 把 纳 米 金 属 超 微 粒 子 催 化剂 作 为 第 四 代 催 化 剂 进 行 研 究 和 开 发 。 纳米 级 三 元 催 化 剂 的 贵 金 属 的 超 微 粒 分 布 使得 它 的 活 性 很 高 ， 选 择 性 增 强 ， 低 温 性 能好 。 (1 2 )代 用 燃 料 汽 车 催 化 剂 的 开 发 随 着 环 境 保 护 和 节 约 能 源 的 要 求 ， 代 用 燃 料 的 研 究 受 到 越来 越 多 的 重 视 ， 其 中 对 压 缩 天 然 气 和 液 化 石 油 气 的 研 究 最多 。 天 然 气 机 动 车 尾 气 中 的 8 0 %以 上 是 未 燃 烧 的 甲 烷 ， 而汽 油 机 车 的 尾 气 中 甲 烷 含 量 仅 为 5 %-8 %环 。 甲 烷 是 温 室 气体 ， 净 化 天 然 气 机 动 车 尾 气 排 放 中 的 甲 烷 为 技 术 关 键 。 同时 ， 天 然 气 机 动 车 在 空 燃 比 更 靠 近 计 量 比 时 具 有 更 大 的 动力 ， 排 放 尾 气 温 度 更 高 ， 所 以 ， 研 究 耐 高 温 催 化 剂 就 成 为另 一 个 技 术 关 键 。 目 前 采 用 的 代 用 燃 料 车 催 化 剂 主 要 是 含铂 、 铐 和 把 的 贵 金 属 催 化 剂 ， 其 中 以 含 把 的 催 化 剂 活 性 最好 。 但 从 长 远 看 来 ， 开 发 非 贵 金 属 催 化 剂 转 化 器 具 有 更 大的 经 济 效 益 。 我 国 机 动 车 污 染 的 三 大 特 征污 染 物 排 放 量 大 2009年 ， 全 国 机 动 车 HC排 放 836.1万 吨 ， CO： 3639.8万 吨 ， NOx： 549.2万 吨 ；污 染 物 2009年 ， 北 京 CO总 量 的 92 ， HC的 排 放 分 51 ， NOx的 64 ， 可 吸 入 颗 粒 物 的 担 率 高 23.3 源 于 机 动 车 ；单 车 排 放 量 高 为 美 国 同 类 型 在 用 车 排 放 因 子 的 8-10 倍 。 按 目 前 排 放 水 平 测 算 ， 至 2 0 1 4年 ， 城 市 机 动 车 污 染 综 合 分 担 率 将 上 升 到 79% 。数 据 来 源 ： 国 家 环 保 总 局 污 染 控 制 司 城 市 大 气 污 染 发 生 演 变从 以 SO2为 特 征 的 煤 烟 型 污 染 转 向 以 NOx为 特 征 的 光 化 学 烟 雾 型 （ 机 动 车 尾 气 型 ） 。广 州 二 沙 岛 ， 2014.12.8 北 京 ， 2014.11 上 海 ， 2014.11 柴 油 车 尾 气 NOx浓 度 与 汽 油 车 相 当， 颗 粒 物 是 汽 油 车 的 几 十 倍 ；汽 油 车 ： 三 效 催 化 剂 的 广 泛 使 用 ， 大 幅 度 地 削 减 了 其 主 要 污 染 物 HC、 CO、 NOx；柴 油 车 ： 至 今 还 没 有 成 熟 的 后 处 理 技 术 广 泛 应 用 ； 柴 油 车 排 放 已 成 为 城 市 大 气 中 NOx和 PM排 放 的 主 要 源 头 之 一 。柴 油 车 尾 气 污 染 控 制 现 状 我 国 第 、 阶 段 轻 型 汽 车 排 放 限 值 柴 油 车 NOx/HC+NOx排 放 国 III、 国 IV限 值 大 大 高 于 同 类 汽 油 车 项 目 限 值CO(g/km) HC(g/km) NOX（ g/km） HC+NOx(g/km) PM(g/km)阶 段 类 别 基 准 质 量 级 别 汽 油 柴 油 汽 油 汽 油 柴 油 柴 油 柴 油 第 一 类 车 - 2.3 0.64 0.2 0.15 0.5 0.56 0.05第 二 类 车 2.3 0.64 0.2 0.15 0.5 0.56 0.05 4.17 0.8 0.25 0.18 0.65 0.72 0.07 5.22 0.95 0.29 0.21 0.78 0.86 0.10 第 一 类 车 - 1 0.5 0.1 0.08 0.25 0.3 0.025第 二 类 车 1 0.5 0.1 0.08 0.25 0.3 0.025 1.81 0.63 0.13 0.1 0.33 0.39 0.04 2.27 0.74 0.16 0.11 0.39 0.46 0.06 燃 油 高 压 喷 射 技 术燃 油 喷 射 系 统 是 柴 油 机 的 心 脏 ， 也 是 发 展 最 快 的 系 统 降 低 颗 粒 物（ PM） 排 放 燃 油 高 压 喷 射 共 轨 系 统 (轻 型 车 )、 单 体 泵 和 泵 喷 嘴 (重 型 车 )地 位 目 的 核 心 实 现 方 式 组 合 技 术电 控 高 压 直 喷 技 术 ; 采 用 多次 喷 射 技 术的 共 轨 喷 射系 统 燃 油 高 压 喷 射 系 统 进 气 涡 轮 增 压 技 术现 代 柴 油 机 降 低 PM排 放 ； 的 代 表 性技 术发 动 机 轻 量 化 、 提 高 输 出 功 率 但 高 温 富 氧 导 致 NOx排 放 增 加 进 气 增 压 ， 进 一 步 提 高 空 燃 比 可 变 截 面 涡 轮 增 压地 位 目 的 核 心 实 现 方 式 组 合 技 术组 合 以 增 压 中 冷 技 术 ， 可 以 同 时 降 低 NOx 废 气 再 循 环 （ EGR）提 高 废 气 再 循 环 率 对 减 少 氮 氧 化 物 （ NOx） 的 排 放 有 积 极 的 影 响 。 原 理 ： 将 部 分 发 动 机 废 气 再 次 送 回 燃 烧 室 进 行 二 次 燃 烧 ， 以 达 到 减 少 氮 氧 化 物 排 放 的 技 术 。 匀 质 混 合 压 缩 点 火 式 燃 烧 技 术 （ HCCI） 最 显 著 特 点 是 可 同 时 降 低 柴 油 机 的 颗 粒 物 和 NOx排 放 ， 可 使 柴 油 机 在 仅 使 用 氧 化 型 催 化 剂 的 情 况 下 满 足 非 常 严 格 的 排 放 限 值 。 柴 油 机 机 内 净 化 效 果 和 欧 洲 排 放 标 准 氧 化 催 化 剂 （ DOC）最 早 得 到 应 用 的 柴 油 机 排 气 后 处 理 技 术 ； 处 理 排 气 中 的 HC、 CO和 颗 粒 物 中 的 可 溶 有 机 物（ SOF） 。 一 般 由 Pt、 Pd 等 贵 重 金 属 组 成 ， 并 浸 于 表 面 载 体 。 催 化 剂 种 类 、载 体 、 发 动 机 工 况 、 燃油 的 含 硫 量 、排 气 温 度 与 流 速 。地 位 作 用 组 成 性 能 影 响 应 用 前 景柴 油 车 欧 IV 达 标 必 选 ； 广 泛 用 于 DPF 的 再 生 、 De- NOx防 还 原 剂 泄 漏 。 颗 粒 物 捕 集 器 （ DPF）过 滤 材 料 金 属 过 滤 体 堇 青 石 过 滤 体 碳 化 硅 过 滤 体 钛 酸 铝 过 滤 体过 滤 方 式壁 流 式 DPF再 生 技 术DPF 再生技术 主 动 再 生被 动 再 生 利 用 外 部 热 源 再 生利 用 发 动 机 热 源 再 生非 加 热 机 械 式 再 生 电 加 热 再 生 喷 油 助 燃 再 生 微 波 加 热 再 生进 气 节 流 再 生 排 气 节 流 再 生 后 燃 再 生逆 向 喷 气 再 生 机 械 振 动 再 生 催 化 燃 烧 再 生 连 续 再 生 添加 剂 再 生降 低 微 粒 活 化 能 再 生 NOx和 PM组 合 净 化 技 术 与 四 效 催 化 剂 DPNR(DPF+NSR)催 化 剂 结 构 图 示 丰 田 公 司 NOx贮 存 还 原 （ NSR） 技 术 NOx贮 存 还 原 （ NSR） 技 术 热 点 、 世 界 性 难 题 :柴 油 机 排 气 NOx消 除稀 燃 区三 效 催 化 剂 作 用 窗 口 NOx Urea SCR还 原 NOx体 系 获 得 最 高 的 NOx 去 除 率 和 最 小 的 NH3泄 露 率Control of NH 3 injection at DeNOx plantNH3 的 喷 射 添 加 : 低 于 化 学 计 量NOxconversion NOx conversionNH3 : NOx= 1 : 1 NH 3/NOx- 0.4NH3 slip - 0.2- 0 NH3 slip/ Inlet NOx Urea SCR集 成 及 匹 配 控 制 系 统 欧 洲 “ AdBlue” 计 划能 源 公 司汽 车 与 发 动 机 生 产 商催 化 剂 公 司尿 素 生 产 商 在 欧 洲 推 广Urea SCR尿 素 添 加 设 施 建 设Urea SCR气 候 适 应 性 研 究车 辆 示 范 性 应 用AdBule计 划 :32.5为 还 原 剂 HC-SCR技 术银 /氧 化 铝 催 化 剂 -乙 醇 组 合Ag/Al2O3-乙 醇 组 合 选 择 性 催 化 还 原 （ SCR） NOx有 高活 性 和 高 选 择 性 Ag/Al2O3-乙 醇 组 合 对 SO2有 很 强 的 抵 抗 力 。 Ag/Al2O3-乙 醇 组 合 有 利 于 富 含 水 蒸 气 的 气 氛 Ag/Al2O3-乙 醇 组 合 体 系 高 效 特 性 的 微 观 机 制Ag/Al 2O3-乙 醇 组 合 体 系 具 有 应 用 的 潜 力中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 （ 十 五 863） 0204060 80100 150 250 350 450Temperature ( ) 550 650NOx conversion ( %) 丙 烯乙 醇Ag/Al2O3-乙 醇 组 合 体 系 有 利 于 富 含 水 蒸 气 的 气 氛加 水 加 水 Ag/Al2O3-乙 醇 组 合 体 系 对 SO2有 很 强 的 抵 抗 力 0 2 4 6Tim e on stream /h 8 10020 40 60 80 100 乙 醇 乙 醛异 丙 醇丙 酮丙 烯NOConversion (%) + SO2673 K400 c NOx催 化 净 化 技 术 优 劣 对 比Urea SCR HC-SCR NSRNOx净 化 效 率 85-95 85 80-95燃 油 经 济 性 损 失 3% 1.5-1.8 5-7优 势 活 性 好 、 耐 硫 性 高 活 性 好 、 耐 硫 性 高 活 性 高 ； 低 温 存 贮 NOx缺 点 成 本 高 ； 基 础 设 施 低 温 活 性 有 待 燃 油 经 济 性 损投 资 大 ； 氨 的 腐 蚀 提 高 ； 耐 久 性 失 大 ， 耐 硫 性与 泄 漏 ； 暂 时 失 活 有 待 考 证 差适 用 范 围 重 型 柴 油 车 重 型 柴 油 车 轻 型 柴 油 车 首 选 ， 重 型 车技 术 成 熟 度 示 范 应 用 （ 奔 驰 公 司 ） 台 架 试 验 示 范 应 用 （ 丰 田 公 司 ） Catalytic converter EthanolDiesel engine应 用 银 /氧 化 铝 催 化 剂 -乙 醇 组 合 欧 2标准 的 柴 油 发 动 机 达 到 欧 3标 准 （ 十 五 863） 柴 油 机 NOx催 化 转 化 器 排 放 达 到 欧 3标准 柴 油 机 原 机 催 化 器 出 口 欧 3限 值 欧 4限 值 NOX加 权 排 放 量 g/kW.h （ 稳 态 ） 5.82 1.74 5.0 3.5NOX加 权 排 放 量 g/kW.h （ 瞬 态 ） 6.02 2.67 5.0 3.50.80.60.40.201 1 2 3 4 5 6 7 8 9Op eratiin g co n d itio n s n u n mb er 10 11 12 13 NOxemissionsg/kW outlet inlet SCR及 匹 配 的 氧 化 催 化 剂 可 使 NOx、 THC、 CO同 时 达 到 欧 3排 放 标 准 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 05 0 01 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 NOx / ppm T i m e / S 原 机催 化 剂 后 处 理NOx THC CO欧 排 放 标 准g/kW.h 5.0 0.66 2.1原 机g/kW.h 11.06 0.3 0.41催 化 剂 后 处 理 g/kW.h 4.63 0.34 0.34 过 滤 效 率 高 、 再 生 里 程 长 的 “ V” 型 壁 流 式 金 属 网 板 微 粒 捕 集 器5 631 2 4扩 张 室 1外 壳 ； 2复 合 金 属 网 板 过 滤 层 ； 3进 气 通 道 ；4排 气 通 道 ； 5前 档 板 ； 6后 挡 板 过 滤 体 逆 向 反 吹 再 生 技 术柴 油 机 气 罐 过 滤 体收 集 器解 放 军 军 事 交 通 学 院 （ 十 五 863 ） 车 载 控 制 、 测 试 系 统 研 究 柴 油 车 尾 气 净 化 集 成 系 统 集 成 方 案（ 十 五 863 ）整 车 排 放 达 到 了 欧 III标 准 DOC SCR DPF 压 缩 空 气吹 出 颗 粒 物还 原 剂助 燃 剂 DOC 柴 油 车 排 放 实 现 国 IV标 准 的 技 术 路 线 思 考燃 油 品 质 内 燃 机 技 术优 势 组 合重 型 柴 油 车SCR为 主 DPF为 辅 轻 型 柴 油 车DPF为 主 NSR为 辅环 境 友 好 、 节 能 的 柴 油 机 系统