SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用

罗万祥

摘   要：随着社会经济的不断发展，时代在不断进步，人们越来越重视生态环境的保护工作，因此发布了相关的法律法规，对柴油机排放的标准进行了严格的限制，要求航运企业必须要根据排放法规做出相应的应对措施，对NOx的排放限制越来越严格，航运企业的发展受到了严重的挑战，因此本文主要对选择性催化还原（SCR）技术在柴油机尾气后处理上的应用进行了研究，希望能够提供一定的参考。

关键词：SCR技术  柴油机  尾气后处理  应用

中图分类号：U664.121                            文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）03（a）-0063-02

1.SCR技术的相关概述

1.1 SCR技术的工作原理

SCR系统属于柴油机废气后的处理装置，在温度为300℃～400℃之间利用化学反应的原理，让还原剂（尿素或者氨）与废气中的NOx进行反应，让排放物生成没有污染的氮气和水蒸气。SCR主要的化学反应式为：

1.2 SCR系统的结构组成

反应器和尿素系统组成了SCR系统，其中反应器则由陶瓷的催化元件组成，在尿素系统中包括储存、控制以及喷射等的系统。SCR系统在实际工作的过程中需要达到一定的温度，如果温度不适宜则会对系统的工作造成一定的影响。因为柴油机的型号不同，其排期温差相差较大，使用的SCR装置也存在一定的差别，一般比较常用的柴油机为二冲程柴油机和四冲程柴油机。

1.3 SCR系统的工作流程

先在一定温度下将固体尿素与淡水进行充分搅拌，让其形成质量分数为40%的混合溶液，并放入储存柜备用。然后尿素供给泵会在计量模块中送入储存柜中的尿素溶液，使用二氧化锆传感器进行感应，了解SCR反应前后烟气中具体的NOx含量，把相关数据传入计算机内，计算机通过对传感器测量值以及估算值进行对比，给出实际加注的尿素溶液量的指令，把标准量的尿素溶液混合风机提供的热空气，热解称为雾状后喷入柴油机的排气管道当中，此时柴油机的排气管道中尿素溶液会发生高温分解反应，生成NH3和H2O，与排气充分均匀混合之后进入到SCR反应器当中，在催化剂的作用下，NH3会将催化器中的NOx还原成无污染的N2和H2O。

2.柴油机尾气后处理中SCR技术的应用

2.1 在二冲程柴油机中的应用

一般情况下二冲程柴油机的排气温度应该低于400℃，但是其增加器的出口温度却低于了SCR系统实际的工作范围，只处于230℃～260℃之间，所以面对二冲程柴油机，应该在增压器前面安装SCR系统，因为其进气的压力明显高于四冲程柴油机的SCR系统，所以也被称为高压的SCR系统。该类系统需要以柴油机启动、降速和加速等不同的工况为依据，对其进行控制和调节工作，会对柴油机的工作带了比较大的影响。

2.2 在四冲程柴油机中的应用

四冲程的柴油机的排烟温度一般高于400℃，所以如果增压器的出口废气温度有一定程度的下降，也能保证温度处于SCR系统工作的范围内。因此为了将SCR系统对柴油机工作带来的影响减小，需要在增压器的出口与废气锅炉之间安装SCR系统，该类系统被称为低压SCR系统。将SCR系统安装在四冲程的柴油机中比较简单，且技术也相对比较成熟，目前應用的范围较广。

2.3 催化反应器的应用

在SCR系统当中，催化反应器是最关键的设备，其主要为NOx的催化还原反应提供可靠的反应场所、条件以及反应催化剂。目前比较常用的催化剂为金属氧化物，按照结构不同可以分为蜂窝式和波纹板式，市场上比较常用的为蜂窝式。催化反应器一般使用固定的床式，设计反应器的尺寸应该按照实际的空间布局以及使用的催化剂体积进行设计，才能保证其发生完全反应，发挥出应有的价值。

2.4 影响SCR系统的因素

使用SCR系统实现减排具有较高的应用要求，所以SCR系统实际的减排效果一般受到较多因素的影响，一般具有以下几点因素：

（1）温度因素的影响。使用SCR系统进行还原反应，必须要存在一定量的氧气，并保证温度的适宜程度，如果反应时温度过高，可能会导致NH3出现自行燃烧的现象，不能与NOx发生反应，而反应时温度过低，就会在一定程度上降低反应的速度，如果当反应温度比350℃低，在实际反应的过程中产生的水蒸气可能会抑制住催化剂SCR的活性，导致反应不彻底的现象。

（2）柴油品质因素的影响。在实际使用SCR系统的过程中，柴油品质的好坏也对SCR的工作效能具有很大的影响，比如柴油当中的硫含量，可能会毒化装置内的催化剂，大大降低了SCR系统的工作效率和减排能力。

3  SCR技术应用前景的研究

SCR系统能够有效减少柴油机NOx的排放，减少量高达80%～95%，满足相关的排放标准规范，并且使用该类系统不会对柴油机进行太大的改动，对燃油的经济性不会造成太大的影响，具有较好的应用价值，目前被广泛应用在造船业当中，但是在实际应用SCR系统的过程中，却存在初装成本较高、设备尺寸较大等问题，在一定程度上制约了SCR系统的发展，并且其还存在排烟温度控制难、催化剂失活等的问题，降低了SCR系统催化还原的能力。因此在实际选择SCR系统减排的过程中，应该注意以下几点问题：首先，应该进行认证检测工作，保证使用的催化剂、SCR系统各装置单元的功能以及SCR反应器NOx减排率等的检测都能符合相关的标准，并选择能够与柴油机充分结合的产品，将各类装置的作用充分发挥出来;其次在系统布置的过程中，相关工作人员应该深入了解SCR系统布置的面积，采用有效的方法将反应器布置在机舱内，减少SCR系统的安装工程量，减少不必要的成本支出。

4  结语

社会在不断进步，人们开始了解到环保的重要性，因此制定了相关标准严格限制NOx的排放，让航运企业的发展面临着较大的挑战，而SCR技术是目前一类降低NOx排放的关键技术，将该类技术应用与柴油机尾气后处理当中，能够让NOx的排放符合相关的排放标准，具有较大的使用价值，所以相关企业应该根据自身发展的情况积极采用SCR技术，有效降低NOx的排放，保护好我国的生态环境，推动我国实现可持续发展的目标。

参考文献

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