SCR系统的工作原理

SCR Selective Catalytic Reduction 选择性催化还 原 系统 的工作原理 1 SCR 技术原理分析 在 SCR 系统中发生的复杂的物理和化学反应包括 尿素水溶液的喷射 雾化 蒸发 尿素 氨 气和尿素化学反应的产物 的水解和热解气相化学反应以及 NOx 在催化剂表面与 NH3 发生的 催化表面化学反应 其主要化学方程式如下 NO NO2 2NH3 2N2 3H2O 4NO O2 4NH3 4N2 6H2O 2NO2 O2 4NH3 3N2 6H2O 理想状况下反应的产物主要是无毒无害的氮气和水 1 目前在废气中处理 NOx 采用的是 SCR 处理技术 即 利用尿素溶液 水溶液浓度为 32 5 0 5 在排气中喷入尿素 氨水等还原性物质 将 NOx 主要是 NO 还原为 N2 和 H2O 它无毒 洁净 无气味 不易着火 无爆炸危险 但有腐蚀性 必须使用特殊的容器 储存 2 SCR 系统中的尿素剂量最终由发动机管理系统控制 尿素的喷入量必须要与 NOx 的浓 度相匹配 尿素的喷入量过少 则达不到应有的处理水平 尿素的喷入量过多 则会使多余的 氨气排入大气 导致新的污染 3 使用 SCR 后不但要增加 SCR 本身装置的重量 另外还要增加一个尿素溶液箱和尿素溶 液 汽车会损失一部分的有效载荷 4 SCR 作为一个新的后处理技术 因购置 操作和保养费用高 需要加一套较为复杂的调 节还原剂喷射量的控制系统等等原因 在车用柴油机上还没有得到大范围的推广 5 必须保证行驶区域内对尿素需求的供应 需要车载诊断 并需要自觉及时地加尿素 6 一水合氨易挥发出氨气 随温度升高和放置时间延长而增加挥发率 NH3 H2O NH3 H2O 在较高排气温度下不能够形成对金属进行腐蚀的 NH3 H2O 7 腐蚀性 一水合氨有一定的腐蚀作用 对铜的腐蚀比较强 钢铁比较差 对水泥腐蚀不大 对木材 也有一定腐蚀作用 水溶液呈弱碱性 主要是电化学腐蚀 因为 NH3 H2O NH3 H2O NH4 铵根离子 OH 氢氧根 金属 4e 金属阳离子 2H2O 4e O2 4OH 中产生的氢氧根离子促使 中的平衡向右移动 氨气挥发后氢氧根离子减少 又促使 中的平衡向右移动 从而使 中的平衡也向右移动 使金属减少 2 现实可能的影响 以国 IV为例 1 整车价格上升 排放标准的升级带来的首先就是成本的增加 对于 SCR 车型而言 由于多了一套尾气后处理系 统 购车成本将大幅增长 根据行业的平均水准 国 IV 车的价格将比国 车高 3 万到 5 万元 以 5 万元左右的轻卡作为标准 则该类车终端售价可能上涨 60 100 尤其轻卡对于个人散 户来说 这样的涨幅恐怕有些难以接受 2 使用成本变化 由于要达到更为严格的排放水平 发动机采用了更精密的控制 对燃油的质量要求也更高了 广州地区将用粤 IV 标准用油来代替国 III 标准用油 国 IV 油肯定会比国 油贵 此前有媒体预 测价格会上涨 0 34 0 46 元 升 涨幅约 5 6 另一项增加的开销就是需要定期添加尿素溶 液的价格 缺少尿素后车辆将无法正常运行 所以就要跟加油站一样 建立足够多的尿素站 但国内几乎 没有这样的尿素站及相关的配套设施 如果要大力推广国四标准 国家也需要投入大量的资金 进行尿素站的建设 不过由于国内的这些设备尚不健全 需要更多的时间去消化成本 用户的使用成本现在就还不 好说了 这也就需要国家在政策上面给与补助和引导 毕竟在节能减排两方面都是有着优势的 在市场完善的情况下 用户的使用成本肯定是会减少的 3 使用变化不大 SCR 主要的变化就是增加的后处理系统 发动机主体与国三发动机并没有太多差别 除了 需要添加尿素溶液 用户在使用操作和使用方法是和国三电控发动机基本一致的 4 维修保养是麻烦 从机械泵升级到电控发动机 修车难成了很多司机反映的问题 更多的电子控制结构不仅 让车主遇到问题无法处理 就是到了维修站一些问题也让修理工手足无措 3 储存材料分析 1 铁一般不和氨水反应 一般不发生腐蚀 如果是氧化还原反应那么铁只能做还原剂 而氨气也一般做还原剂 故不反应 如果不是氧 化还原反应 那么铁是不会和碱反应的 2 铜和氨水发生电化学反应造成腐蚀 浓度低生成蓝色硫酸铜溶液 浓度高绿色方程式 2Nh3 H20 Nh4 OH 3 塑料一般不和氨水发生反应 少量氨水一般采用塑料容器储存 4 铝和氨水发生反应 但是有很大难度 弱酸弱碱反应难度较高 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 加沉淀符号 3NH4 5 如果发生电化学反应则金属变得相对容易腐蚀 需要将储存氨水的容器及其管道进行接地 然后在容器内部用环氧树脂防腐加入石墨做填充剂涂刷几遍 可以很好防腐蚀处理 找专业的 防腐处理公司即可 4 结论 氨水 尿素等对发动机排气的后处理技术对排放指标有所帮助 但是实现该目标使发动机在 成本 可靠性 可维护性上有影响 需要在整车控制系统中追加排气监控系统 由此造成整车 整备质量增加 由于氨水预热易分解 所在在 900 摄氏度左右排气温度下对发动机本体 排气 歧管的腐蚀程度很小 仅会在排气管末端附近形成弱碱性物质 氨水 附着在整车底盘以下 金属结构件上 从而产生电化学腐蚀 但是氨水为弱碱性物质 对金属构件的腐蚀及其微弱 氨水是一种弱碱 pH 值 10 左右 但因氨分子极为活泼 使氨水在常温下容易挥发 对容 器有腐蚀性 对人有刺激性 在贮运和施用时要用耐腐蚀并能密封的不透光容器及机具