《固態銨SCR系統銨鹽熱解反應及NOx低溫還原特性研究》是依託吉林大學，由曲大為擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：固態銨SCR系統銨鹽熱解反應及NOx低溫還原特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曲大為
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現有尿素SCR技術需要在高排溫條件下將尿素熱解水解生成氨氣，無法有效降低發動機低排溫工況下的NOx排放。固態銨SCR（SSCR）技術能夠拓寬NOx催化還原的工作溫度範圍，提高發動機低徘溫工況下的NOx轉化效率，是應對歐Ⅵ及更高排放法規的有效技術手段。本項目針對SSCR系統氨氣直接噴射及NOx低溫還原的特點，結合實驗測量及計算模擬開展SSCR系統銨鹽熱解正逆反應特性的研究，闡明氨氣生成及逆反應結晶的主要影響因素和特點；分析空速、排溫及氨氣尾氣混合度等邊界條件對SCR箱內氨分布的影響規律；研究NOx低溫還原化學反應動力學特性及發動機全工況範圍（特別是低排溫工況）NOx轉化效率，確定影響SSCR系統NOx還原能力的關鍵因素。通過開展以上研究工作，揭示SSCR系統銨鹽反應特性、氨混合氨分布特性及NOx低溫還原特性，為SSCR系統實際套用及降低發動機全工況範圍內的NOx排放奠定理論基礎。
結題摘要
選擇性催化還原(SCR)技術是當前降低柴油機NOX排放的主流技術，固態銨SCR(SSCR)技術在機外加熱銨鹽產生氨氣，不受發動機排氣溫度限制，解決了尿素SCR技術低溫工況還原劑不足、沉積物堵塞等問題，是尿素SCR技術的重要補充及發展方向之一。本研究圍繞SSCR技術，對銨鹽分解特性、分解動力學，SSCR噴射系統銨鹽重結晶，重結晶物的分解特性，SSCR低溫反應特性等關鍵科學問題進行了研究，為SSCR系統的設計與套用提供理論依據和技術支撐。 通過熱重分析研究了碳酸氫銨、碳酸銨、氨基甲酸銨的分解特性，結合積分法和等溫法，研究了碳酸銨、氨基甲酸銨的分解動力學，試驗溫度範圍為50℃~100℃，研究結果表明：相同加熱速率時，分解速率由高到低依次為氨基甲酸銨、碳酸銨、碳酸氫銨。氨基甲酸銨和碳酸銨在室溫下就能緩慢分解，碳酸氫銨的起始分解溫度約為80℃；恆溫分解過程中，分解率由高到低依次為氨基甲酸銨、碳酸銨、碳酸氫銨；氨基甲酸銨和碳酸銨更易分解，更適合作為SSCR氨源；氨基甲酸銨分解級數為1/2級，表觀活化能為56382J/mol，表觀指前因子為6.07×105s-1；碳酸銨分解級數為2/3級，表觀活化能為62614 ，表觀指前因子為4.33×106s-1。 試驗研究了碳酸銨和氨基甲酸銨在實際噴射系統管路的結晶問題，研究表明，噴射壓力恆定，當噴射系統管路某處溫度低於一定值時，碳酸銨和氨基甲酸銨熱解產生的氣體會在該處重新凝結，噴射壓力與結晶溫度一一對應；噴射壓力分別為40kPa、70kPa、100kPa、130kPa、160kPa、190kPa、220kPa時，碳酸銨重結晶溫度分別約為56℃、60℃、63℃、66℃、68℃、71℃、73℃，氨基甲酸銨重結晶溫度分別約為57℃、61℃、64℃、67℃、69℃、72℃、74℃。 試驗研究了SSCR系統銅基分子篩催化劑的低溫反應特性、儲氨特性。結果表明：相比傳統尿素SCR系統，SSCR系統配合銅基載體在150℃~300℃排溫條件下可以實現更高的NOx轉化效率；NOX轉化效率與催化還原反應速率的變化過程一致，加快反應速率能提升NOX轉化效率；催化器溫度對反應速率的影響大於空速的影響，催化器溫度越低，空速對催化還原反應速率的影響越明顯；空速恆定時，隨溫度升高，催化器飽和儲氨量降低；溫度恆定時，隨空速增大，飽和儲氨量降低。
