无空气辅助SCR尿素喷射系统方案对比研究
固定式燃气内燃机SCR系统尿素喷嘴设计及试验研究
固定式燃气内燃机SCR系统尿素喷嘴设计及试验研究作者：洪浩楠叶燕仙来源：《中国科技纵横》2019年第05期摘要：不同的喷嘴会产生不同雾化效果，进而影响NOx的转换效率。
通过分析常见喷嘴类型，设计了带空气隔热的大功率发动机尾气后处理SCR喷嘴，并进行了尿素喷嘴雾化试验和实际工程应用测试。
测试结果表明：雾化效果良好，脱硝率达到97%以上，能满足工程设计指标，可在工业相关领域推广应用。
关键词：燃气内燃机；SCR系统；脱硝喷嘴；雾化中图分类号：TK417+121 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0099-020 引言随着全球城市化发展，内燃机发电机组在通讯、电力、交通运输、资源开发、国防等部门仍是不可替代的电源设备。
节能减排和环境保护是当今社会经济发展的重要课题，内燃机作为排放浓度较高的一种机型势必带来新的环境问题，因此必须对此类设备密切关注，严格排放管理和控制[1]。
在燃气内燃机发电机组运行过程中，产生的二次污染物主要为烟气氮氧化物（NOx）。
资料显示，国外内燃机NOx排放浓度一般在250～500mg/Nm3，国产内燃机NOx排放浓度一般为600～800mg/Nm3，部分工况甚至超过2500mg/Nm3（基于5%氧含量折算），北京市地方法规DB11-1056-2013《固定式内燃机大气污染物排放标准》规定烟气中NOx的排放不高于75mg/Nm3[2]。
隨着我国“十三五”提出新的治理NOx排放排放目标：到2020年中国NOx排放量要在2015年的基础上削减15%。
因此，这类机组将不得不进行脱硝以适应北京乃至全国范围内的环保法规。
1 氮氧化物处理的技术路线与难点选择性催化还原技术（SCR）是一种公认的有效降低NOx排放的后处理技术，其原理是以NH3为还原剂，利用其对NOx的高选择还原性，将烟气中有害的NOx优先还原为N2和H2O的技术。
利用尿素水溶液作为还原剂，喷射到尾气中还原氮氧化物，已是脱硝的普遍解决措施。
车用柴油机SCR喷射系统的设计及研究
车用柴油机SCR喷射系统的设计及研究
吴君华
【期刊名称】《汽车技术》
【年(卷),期】2016(000)011
【摘要】设计车用柴油机SCR喷射系统,其采用“压差时间式”的计量原理,直接喷射的雾化型式.进行SCR喷射系统组成部件压力控制单元、尿素喷嘴的功能试验,并进行自主SCR系统匹配柴油机排放试验和国Ⅳ法规测试.结果表明,SCR喷射系统压力波动小,喷嘴流量特性线性度好,能满足柴油机SCR系统的要求.匹配SCR系统的发动机NOx排放最多降低80％,低于国Ⅳ标准限值要求,发动机的燃油经济性得到改善.
【总页数】3页(P48-50)
【作者】吴君华
【作者单位】南京林业大学,南京210037
【正文语种】中文
【相关文献】
1.通用型 SCR 还原剂喷射系统的设计与控制策略研究 [J], 刘甲伟;韩永强;韩讯峰;张忠宝;吕丹丹
2.车用柴油机Urea-SCR催化器优化设计及试验研究 [J], 张纪元;李国祥;孙少军;王意宝;陶建忠
3.车用柴油机共轨燃料喷射系统的设计 [J], 冒晓建;郭海涛;常久鹏;虞金霞;杨林;卓斌
4.高压共轨喷射系统的参数确定及排放控制研究——以轻型车用柴油机为例 [J], 林九冬
5.高压共轨喷射系统的参数确定及排放控制研究——以轻型车用柴油机为例 [J], 林九冬
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康明斯SCR无空气系统
压力降低状态
待机
后运转 临时待机
排空
等待停机
无压力状态控制
压力降低状态
压力状态控制 预注
建立压力
排气
计量控制
ON ON
p
CLOSE D
后运转－临时待机
待机
后运转 临时待机
排空
等待停机
无压力状态控制
压力降低状态
压力状态控制 预注
建立压力
排气
计量控制
OFF OFF
p
CLOSE D
后运转－排空
待机
后运转 临时待机
后运转
临时待机
待机
排空
等待停机
无压力状态控制
压力降低状态
压力状态控制 预注
建立压力
排气
计量控制
ON OFF
p
OPENED %
压力状态控制 排气
后运转
临时待机
待机
排空
等待停机
无压力状态控制
压力降低状态
压力状态控制 预注
建立压力
排气
计量控制
压出压力管中 的空气
ON OFF
p
DEF喷射的条件
1. 两个排气温度传感器的数值超过200 摄氏度
加热功率要求：18～25w/米
空气辅助与无空气辅助系统喷雾的区别
喷射均为流量为0.28ml/s
喷射计量单元
在DCU的控制下向排气系统 进行DEF喷射，喷射量与喷射 时刻由DCU决定 通过发动机冷却水对喷射计量 单元进行冷却 三孔喷射器对DEF进行初级雾 化
DEF分解管
对喷射进排气管中的DEF进一步雾化，充分的分解 DEF使之变为氨气。
DEF在分解管中必须全部分解为气态的氨，这样才 能达到理想的转化效率
SCR尿素喷射系统(2024)
引言概述正文内容
1.工作原理：
1.1尿素溶液的喷射
1.2氮氧化物的还原反应
1.3氨的过程
1.4催化剂的作用机理
1.5尿素喷射与氨逃逸控制
2.性能优势：
2.1高效降低氮氧化物排放
2.2提高燃烧效率
2.3减少颗粒物排放
2.4适应不同工况和环境条件
2.5增加发动机寿命
3.注意事项：
3.1尿素溶液的选择和储存
3.2喷射系统的清洁维护
3.3SCR系统的温度管理
3.4氨逃逸的控制
3.5地区治理政策的遵守
4.实际应用案例：
4.1中重型柴油车辆
4.2工业排放控制
4.3发电厂和重工业领域
4.4海运行业和内河船舶
4.5SCR与其他排放控制技术的结合
5.总结：
本文对SCR尿素喷射系统的工作原理和性能优势进行了详细介绍，同时也提出了在实际应用中需要注意的事项。
SCR尿素喷射系统在降低柴油发动机尾气排放和改善空气质量方面具有重要的作用。
随着环境法规的趋严和用户对环保性能的要求不断提高，SCR 技术的应用前景十分广阔，也将推动其不断创新和完善。
在未来，SCR尿素喷射系统将成为柴油发动机排放控制的主流技术之一。
（正文部分，根据需要进行扩充和详细阐述。
）。
SCR系统尿素喷雾特性CFD仿真分析
SCR系统尿素喷雾特性CFD仿真分析编号：SCR系统尿素喷雾CFD仿真分析编制：陆超群校对：审核：一汽解放公司无锡柴油机厂研发部电控开发室新技术组2014年4月1、计算目的评估不同的管路结构对SCR结晶生成风险的影响2、计算内容对六种不同结构的喷嘴管路进行详细的喷雾计算分析，采用相同的计算条件，对比六种方案管路内速度分布、气体温度、湍动能分布，找出结晶产生风险最低的方案。
3、计算过程分析3. 1计算条件计算采用STAR-CCM+8.04软件，操作系统为WindowsXP系统，喷雾模型选用液滴破碎、液滴碰壁及液滴蒸发模型，喷嘴喷射参数基于Bosch公司ETI5.2(3-hole)@9bar。
喷射尿素量186.52mg/s，进口流量391.48Kg/h，进口温度280℃，排气管温度230℃，喷嘴支座温度120℃。
3.2几何模型方案一方案二方案三方案四方案五方案六图1 计算区域几何模型方案一：管径100mm，直管段喷射。
方案二：管径100mm，90度弯管处喷射，支座未深入到管路内部。
方案三：管径100mm，120度弯管处喷射，支座为喇叭口形式，深入到管路内部。
方案四：管径100mm，120度弯管处喷射，支座为喇叭口形式，深入到管路内部，且法兰迎风面开孔开孔。
方案五：管径100mm，90度弯管处喷射，支座为喇叭口形式，深入到管路内部。
方案六：管径100mm，90度弯管处喷射，支座为喇叭口形式，深入到管路内部，且法兰迎风面开孔开孔。
3.3计算结果分析3. 3.1速度分布方案一方案二方案三方案四方案五方案六图2 管路中心截面速度分布方案一方案二方案三方案四方案五方案六图3 喷嘴法兰中心截面速度分布从图2中可以看出方案二、五、六均为90度弯管喷射，喷嘴下端管路内右侧气体流速较高，容易增大此处尿素液滴碰壁的风险，六种方案在喷嘴内均有少量的气体流动。
从图3法兰内流动放大图中可以看出方案一有明显的涡流产生，引起结晶生成的风险较大，方案二喷嘴处有少量的涡流产生，细小的液滴容易被涡流旋转带到法兰顶部，方案三、方案五产生的涡流流速较大，液滴容易被吹至法兰左侧壁面处，方案四、方案六法兰开孔后，明显改善了法兰处的流速分布。
车用柴油机SCR喷射系统的设计及研究
车用柴油机SCR喷射系统的设计及研究车用柴油机SCR喷射系统是一种通过尿素水溶液喷射来实现经济性和环保性的技术，可以大幅度降低氮氧化物（NOx）的排放量。
本文将介绍车用柴油机SCR喷射系统的设计及研究。
首先，该系统由SCR催化剂、尿素水溶液喷嘴、尿素水溶液储存罐及电控系统组成。
其中，SCR催化剂位于尾气处理系统的后段，主要作用是将NOx与尿素水溶液在恰当的温度下催化还原为无害的氮气和水蒸气。
其次，尿素水溶液喷嘴安装在SCR催化剂的前沿，由电控系统控制喷嘴的喷射时间和量。
这样，当发动机运行时，在SCR催化剂中形成了一定量的NOx后，系统便能够根据车辆的运行状态和路况实时供应适量的尿素水溶液，使其在SCR催化剂上与NOx发生反应。
最后，尿素水溶液储存罐是尿素水溶液的存储和供应装置，储存罐的大小和容量因车型和制造商而异。
电控系统则可以自动检测尿素水溶液的容量和质量，为车主提供及时的提醒。
该系统的研究包括喷嘴设计、尿素水溶液的热稳定性、尿素水溶液对系统组件的腐蚀性以及系统对发动机性能的影响等方面。
为了实现技术上的进步和推广应用，需要解决系统的稳定性和可靠性问题，并提高系统的制造工艺和设计水平。
综上所述，车用柴油机SCR喷射系统是一项十分有用的技术，其能够在不影响发动机性能的情况下大幅度降低氮氧化物的排放量。
未来，我们可以通过更加精细的设计和更高的制造水平来不断推进该技术的发展，为更加环保的出行提供更好的保障。
在车用柴油机SCR喷射系统的研究和设计中，喷嘴的设计显得尤为重要。
合适的喷嘴能够确保尿素水溶液均匀地分散到催化剂表面，从而保证反应的充分进行。
此外，喷嘴的尺寸和形状也会直接影响到喷射效率和稳定性，因此在设计时需要进行全方位的考虑和测试。
尿素水溶液的热稳定性也是研究的重点，因为该溶液需要在高温下被喷射出来。
在气候闷热或者高海拔环境下，高温会导致溶液分解，产生悬浮在空气中的尿素晶体。
这种情况不仅会降低喷射效率，还会对发动机的性能产生负面影响。
重型柴油机SCR系统尿素喷射控制策略研究
3、尿素溶液浓度不稳定：尿素溶液的浓度对SCR系统的性能有着重要影响。 浓度过高可能导致催化剂中毒；浓度过低则会使还原效果下降。
4、缺乏综合优化策略：现有控制策略往往针对某个或某几个方面进行优化， 缺乏综合考虑各因素的综合优化策略。
4、缺乏综合优化策略：现有控 制策略往往针对某个或某几个方 面进行优化
本研究对柴油机SCR尿素喷射系统进行了开发及试验研究。结果表明，优化 后的SCR尿素喷射系统在提高NOx转化效率的同时，降低了尿素溶液的消耗量。该 系统的应用将有助于降低汽车尾气排放，提高柴油机的环保性能。在今后的研究 中，我们将进一步探讨尿素喷射系统的智能化控制技术，以实现更加精准的尿素 喷射控制。
将SCR与DPF系统集成在一起，不仅可以降低氮氧化物排放，还可以有效控制 颗粒物的排放。集成后的系统结构更加紧凑，工作原理也更加复杂。在 SCR反应 过程中，尾气中的氮氧化物在催化剂的作用下被尿素还原成无害的氮气和水蒸气。 同时，DPF系统通过过滤器捕集尾气中的颗粒物，从而降低尾气中的颗粒物排放。
4、综合优化控制策略：综合考虑尿素喷射量、喷射时刻、尿素溶液浓度等 多种因素，借助先进的优化算法，如遗传算法、模拟退火算法等，制定综合优化 控制策略，提高SCR系统的性能和稳定性。
参考内容
随着全球环保意识的不断提高，降低柴油机的排放污染成为了重要的研究课 题。其中，选择性催化还原（SCR）技术是一种有效的降低柴油机氮氧化物（NOx） 排放的手段。本次演示将着重研究重型柴油机SCR尿素喷射的控制策略，以期为 降低柴油机排放提供理论支持。
重型柴油机SCR系统尿素喷射控 制策略研究
01 引言
03 问题阐述
目录
02 背景 04 参考内容
引言
随着全球环境保护意识的不断提高，降低柴油机排放污染物的需求日益迫切。 重型柴油机作为一种重要的动力设备，其排放控制至关重要。SCR（Selective Catalytic Reduction）系统是一种有效的尾气排放控制技术，通过尿素喷射将 氮氧化物（NOx）还原为无害气体。然而，尿素喷射控制策略的研究对SCR系统的 性能和稳定性具有重要意义。
国Ⅳ排放重卡气助式与非气助式尿素喷射系统的对比分析
（Ｓｈａａｎｘｉ Ｈｅａｖｙ Ｄｕｔｙ Ｔｒｕｃｋ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａａｎｘｉ Ｘｉ’ａｎ ７ １ ０２００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ＩＶ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｅ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆｕｒｅａ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｉｒ—ａｓｓｉｓｔｅｄ ｕｒｅａ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆ ｏｒ ｔｈｅ
不尽 相 同 ，非空 气辅 助式 尿 素喷 射 系统 与空 气辅 助 气 管 中的 排气温 度 信 号 、催化 器温 度 信 号后 电控 单
式尿 素 喷射 系统 是 目前 主流 的两 种技 术 。本 文通 过 元 根据 输 入参 数 ，查 找存储 的尿 素喷射 脉谱 图 ，计
对两 种 技术 的原 理 、特 点 、性 能等优 劣 势进 行 分析 算 出此 时 所需 的尿 素 量 。经过 驱 动 电路 ，转 化为 喷
汽车实用 技术
２０１４年第 ６期
技术 成 熟 ， 目前 已实 现 国产化 ，产 能 充沛 ，在 众 多 国产 品 牌 的后 处 理 系 统 中 广 泛 应 用 ，成 本 大 致 在
尿素—SCR系统优化及催化器的研发探讨的开题报告
尿素—SCR系统优化及催化器的研发探讨的开题报告一、选题背景近年来，环保问题越来越受到关注。
汽车尾气排放作为环境污染的重要来源，越来越受到政府和消费者的关注。
欧盟和美国等国家和地区的汽车排放标准越来越严格，SCR（Selective Catalytic Reduction）系统作为一种有效的尾气净化技术，被广泛应用于柴油车和起重机等重型柴油机上。
SCR系统是将尿素水溶液喷入废气管道中，在尾气进入催化器前把NOx还原成水和氮气，从而达到净化排放物的目的。
尿素的质量和催化剂的质量对SCR系统的催化效率有着非常重要的影响。
本课题将从尿素——SCR系统优化及催化器的研发探讨这一问题进行研究，以提高SCR系统的催化效率，降低排放物的污染。
二、研究目的本课题旨在通过对SCR系统的尿素质量和催化剂质量进行优化，提高其催化效率，降低汽车尾气中的NOx排放量，对环境进行净化。
具体研究目标包括：1.研究尿素溶液的配方对SCR系统催化效率的影响；2.研究催化剂组成和结构对催化效率的影响；3.通过实验和计算模拟，寻找最佳的尿素配方和催化剂组成和结构。
三、研究方法本课题的研究方法主要包括以下几个方面：1.文献综述：通过查阅相关文献，收集SCR系统的尿素水溶液配方和催化剂组成和结构的最新研究成果，了解SCR系统的研究现状和未来发展趋势。
2.实验设计：通过实验室实验和车辆实验，研究尿素溶液的配方和催化剂组成和结构对SCR系统催化效率的影响。
实验设计需要遵循科学规范，确定实验所需的样品和仪器设备，选择合适的实验方法和参数，确保实验结果可靠性和重复性。
3.计算模拟：在实验的基础上，进行计算模拟，通过计算机程序对尿素溶液的配方和催化剂组成和结构进行优化设计，提高SCR系统的催化效率。
四、预期结果通过本课题的研究，预计可以得到以下结果：1.确定尿素溶液的最佳配方，提高尿素还原NOx的效率；2.确定催化剂的最佳组成和结构，提高催化效率和耐久性；3.提高SCR系统的催化效率，降低汽车尾气中的NOx排放量，为环境保护做出贡献。
空气辅助和无空气辅助SCR系统排放和结晶对比
空气辅助和无空气辅助SCR系统排放和结晶对比刘旭海;王军;张建华;刘正锐【期刊名称】《内燃机与动力装置》【年(卷),期】2017(034)006【摘要】利用高速摄像技术,对比空气辅助和无空气辅助两种典型的SCR尿素喷射系统尿素喷雾粒径,并且以发动机台架试验为基础,通过排放循环和结晶试验对比来研究空气辅助和无空气辅助SCR系统的性能差异.结果表明,空气辅助喷射系统的喷雾粒径明显小于无空气辅助喷射系统,具有良好的喷雾特性;在相同的试验条件下,空气辅助喷射系统较无空气辅助喷射系统排放结果更好,结晶风险更低.【总页数】5页(P5-9)【作者】刘旭海;王军;张建华;刘正锐【作者单位】内燃机可靠性国家重点实验室,山东潍坊261061;潍柴动力空气净化科技有限公司,山东潍坊261061;内燃机可靠性国家重点实验室,山东潍坊261061;潍柴动力空气净化科技有限公司,山东潍坊261061;内燃机可靠性国家重点实验室,山东潍坊261061;潍柴动力空气净化科技有限公司,山东潍坊261061;内燃机可靠性国家重点实验室,山东潍坊261061;潍柴动力空气净化科技有限公司,山东潍坊261061【正文语种】中文【中图分类】TK421.5【相关文献】1.中国重汽空气辅助式SCR系统简介 [J], 王秋花;高发廷;刘永春;潘飞2.国Ⅳ柴油机压缩空气辅助喷射SCR系统 [J], 殷晨光3.空气辅助和无空气辅助SCR系统尿素喷雾特性的对比试验研究 [J], 华伦;赵彦光;胡静;唐韬;帅石金4.Tenneco(天纳克)开发出适用于大型发动机的无空气辅助模块化SCR系统 [J], VIVID5.无空气辅助SCR系统添蓝控制器(DCU)硬件设计 [J], 张美娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
FAI-SCR-L非气助式计量喷射系统
FAI-SCR-L非气助式计量喷射系统
SCR-L非气助式计量喷射系统
1.基本组成
SCR-L是非气助式计量喷射系统，其核心部件有供给模块、DCU、计量喷嘴。
如图1所示：
2.供给模块
供给模块主要由供给泵、DCU、液位/温度传感器、尿素过滤器、回抽电磁阀、塑料盖及其附件组成。
如图2所示：
3系统工作原理
1.DCU通过CAN总线与发动机ECU通讯，获得发动机的运行参数，同时采集催化转换器温度信号，计算出尿素溶液的喷射量。
FAI计量喷嘴采用高压雾化喷射方式，DCU通过控制供给泵向尿素输送管提供一定量的尿素液，并控制计量喷嘴向排气管内喷射适量的尿素溶液，多余的液体能够用于给计量喷嘴冷却，并通过回液管返回尿素箱。
由计量喷嘴计量并喷射出的尿素溶液在排气管混合区受高温分解成氨气（NH3）和水，与排气充分混合后进入SCR催化转换器。
在催化转换器中NH3和NOx反应生成氮气和水排到大气中。
当发动机停机后，DCU控制系统进入回抽模式，将输液管与回液管中残余的尿素溶液抽回至尿素箱中，防止低温环境下尿素结冰导致系统损坏。
2.由于尿素溶液在环境温度低于-11℃的时会结冰，为保证系统在低温时能正常使用，系统具有解冻功能，解冻采用发动机的冷却液。
当DCU通过温度传感器感应到尿素温度较低时，DCU控制断水电磁阀。
发动机冷却液流经加热水管对尿素箱内的低温尿素溶液进行加热。
当环境温度低于预先标定的温度限值时，输液管和回液管将开启电加热，避免尿素结冰导致管路堵塞甚至损坏。
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SCR无空气辅助尿素喷射系统
方案对研究
方案对比研究
Bosch DeNOx Bosch DeNOx
Series
Tenneco XNOx Tenneco XNOx Airless
Emitec NoNOx Airless Emitec NoNOx Airless
Delphi SCR Doser
Delphi SCR Doser
•喷嘴和高压泵集成，电磁计量泵，喷射压力达到20bar，喷射精度高
•UDM，低压泵集成到尿素箱中，用于将尿素传输到Doser 低集素箱中将素输
前国际上无气喷射系统主要有两种方案国外无气喷射系统分析
•目前国际上无气喷射系统主要有两种方案：–以Bosch 、Emitec 、Tenneco 为代表的动力单元和计量单元分开方案，泵提供压力，喷嘴计量喷射。
–以Delphi 为代表的泵喷嘴一体化方案。
•Bosch 的动力源为膜片泵，Tenneco 的动力源为电磁齿轮泵，Emitec 的动力源为电磁柱塞泵•喷射压力在5‐9bar 之间。
•尿素箱和尿素泵集成是目前的趋势。
尿素泵与尿素箱集成在起基本思路及方案建议•
尿素泵与尿素箱集成在一起。
•
系统一致。
尿素喷嘴的接口及安装与Bosch 系统致。
•
尿素喷射压力5bar ‐7bar 。
•动力单元与计量单元分开。