柴油机NOx尾气排放处理技术比较

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4、低温等离子体辅助催化还原技术(NTP)
其作用机理可分为两步:首先以等离子体氧化为主 ,即利用 等离子体发生器产生的低温等离子体 ,在氧(O2) 和碳氢化 合物(HC) 存在的条件下 ,将汽车尾气中的 NO氧化为 NO2; 随后进入催化还原阶段 ,即将第一步经等离子体氧化并激 活的Hale Waihona Puke Baidu有 NO2中间体与 HC 的混合体系 ,借助催化剂的作 用 ,选择性还原 NO2,得到N2,CO2和 H2O 等。
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2.1 NH3 - SCR选择性催化还原技术
车用 NH3 - SCR系统一般由预氧化装置 ,尿素热解、水解装置 , SCR反应装置和后氧化装置四部分组成 工作原理：尾气从涡轮出来后进入排气混和管，在混和管上安装有尿素
计量喷射装置，喷入尿素水溶液，尿素在高温下发生水解和热解反应后生 成NH3，在SCR系统催化剂表面利用NH3还原NOX，排出N2，多余的NH3也 被还原为N2，防止泄漏。一般情况下，消耗100L燃油的同时会消耗5L液体 尿素水溶液。
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2.1 NH3 - SCR选择性催化还原技术
主要反应为:
(NH2)2CO + H2O →CO2+ 2NH3+ H2O (尿素在常温下能分解成氨气、二氧化碳和水) 4NO + 4NH3+O2→4N2+ 6H2O (氨气与 NO 作用生成氮气和水 ,氮气挥发) 6NO2十 8NH3→7N2十 12H2O (氨气与 NO2作用生成氮气和水 ,氮气挥发)
柴油机氮氧化物的处理技术
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1、柴油机机内净化技术 通过改进进气系统、燃烧室、燃烧系统等方式 控制对象和实施方法包括:推迟燃油提前角;燃油规律的改善, 高压多段喷射;加乙醇燃烧;燃烧室设计;尾气再循环;增压中 冷;进排气系统改进等一系列配套措施。 2、机外后处理技术 ——稀 NOx 技术 ——选择性催化还原技术 ——NOx的吸附技术 ——等离子体技术
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3、 NOx 吸附催化剂NAC技术
一般工况（稀燃富氧）时，NOX首先在贵金属上被催 化氧化为 NO2，然后与 NOX吸附剂发生反应形成硝酸盐； 当存储物的吸附能力饱和，或燃料后喷引起尾气温度增加 破坏硝酸盐稳定性之后，开始再生过程；再生时需要控制 发动机产生缺氧燃烧以获得含有适量的 CO，HC 和 H2的 浓废气，硝酸盐与 CO 和 HC 等还原成分反应生成 NOX， 然后NOX与还原成分 CO，H2，HC 在贵金属催化剂的作 用下发生反应生成 N2。
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2、 NOx 的选择性催化还原
通常有选择性非催化还原、非选择性催化还原和选择性催化还原三种方式 a.选择性非催化还原(SNCR) :只能在一定的温度区间(800～1 000 ℃)使 用 ,而柴油机排气不可能达到这样高的温度 ,因此只能通过在柴油机膨胀 过程中 ,向气缸中喷入氨水来实现 ,但效果不很理想 ,该技术仅在发电厂得 到了广泛应用。 b. 非选择性催化还原(NSCR) :在催化剂存在的条件下 ,若还原剂优先与气 相中的氧发生反应 ,再与NOx 发生反应的还原过程称非选择性催化还原。 NSCR 技术将还原剂(如 CH4,CO ,H2)喷入排气管中 ,在铂或钯催化转换器 的作用下与废气中的 NOx 进行反应。由于尾气中含氧量较高 ,还原剂很 容易直接被氧化 ,故消耗量极大。 c.选择催化还原 (SCR) :用还原剂对含 NOX的气体进行催化还原处理，使 之有选择地和气体中的 NOX进行反应，而不和氧气发生反应，可以与 NOX发生催化还原反应的还原剂有两类：一类是液氨、氨水和尿素等含氨 基（NH3）的物质；另一类是烷烃、烯烃、醇类等含碳氢的物质。
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1、稀氮氧化物技术LNC
稀 NOx 技术指用 HC 作为还原剂来减少 NOx排放。
根据 HC 的来源又分为被动稀 NOx 技术和主动稀 NOx 技术。
被动 LNC 技术是利用废气中的 HC作为还原剂 主动稀 NOx 技术则是指通过共轨燃油系统的后喷射来增加废气中 的 HC 量。
吸附过程： 2NO+O2+K2CO3→ KNO2+KNO3+CO2 还原过程： KNO2+KNO3+HC→ K2CO3+N2+H2O
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3、 NOx 吸附催化剂NAC技术
影响 NAC技术的最关键因素是燃料中的硫含量 1) 燃烧生成的 SO2可在燃烧和后处理过程中生成硫酸盐 , 这些硫酸盐覆盖在载体表面 ,严重影响捕集效果; 2) S燃烧生成的 SO2能像NO2一样与 K2CO3反应生成 K2SO4,而 K2SO4特别稳定 ,严重阻碍了 LNT的还原再生。 同时由于需要发动机周期性的混合气浓稀工况转换(每分 钟约几秒钟) ,故引起燃料消耗较多 ,且CO2的排放相应增加。
NH3- SCR 净化法对燃油的含硫量要求 不高 ,NOx 转化率高达 50 % ,催化剂的活性 温度较低 , 比较适合我国现行柴油机排气 NOx 净化 ，易于升级到国Ⅴ排放水平，对 主机本身改动较小，是车用柴油机NOx 净化 最合理的选择。
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2.2 碳氢化合物选择催化还原( HC- SCR)
汽车尾气在稀燃条件下氧过剩 ,CO 和 HC 含量很低 , 而 NO2的含量比较高 ,其少量的 HC 可利用来选择性还原 NOx(HC - SCR ,) ,达到同时除去 HC和NOx 的目的。试验 表明 ,烷烃、烯烃、芳香烃及柴油本身都能降低 NOx 的排 放。 HC 与 NOX发生的反应如下： NO+ HC + O2→N2 + CO2 + H2O NOx 的转化效率不仅与碳氢化合物的种类有关 ,还与 催化剂的选择及碳氢的比率有关。
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小结
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就目前 NOx 排放而言 ,SCR 是最为理想的 NOx 机外催化转化技术。其中尿素选择性催化还原已有 使用 ,而 HC - SCR 技术中的分子筛系列催化剂是目 前柴油机 De - NOx 催化剂中研究较多的。从技术角 度来说 ,NOx 的还原催化技术是能满足未来超低排 放法规的。