固體SCR的作用機理和匹配理論研究

《固體SCR的作用機理和匹配理論研究》是依託北京理工大學，由葛蘊珊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：固體SCR的作用機理和匹配理論研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：葛蘊珊
• 項目類別：面上項目

項目摘要

為解決由於道路交通不暢，城市車輛的平均車速和負載相對較低，排氣溫度低，尿素SCR系統無法正常工作，所導致實際通過排放認證的、採用尿素SCR技術路線的重型柴油公交等市政車輛在實際運行中NOx排放高於預期的現狀，以及尿素SCR系統存在的尿素在排氣管路中結晶、尿素水溶液在低溫下結冰等缺陷，進行固體SCR系統在車用柴油機上套用的相關基礎理論研究。研究不同固體儲氨絡合物在常溫下的儲氨特性、輸運和加熱後氨的釋放特性。在此基礎上，研究固體SCR熱管理系統相關控制參數對固體SCR儲氨和氨釋放機理和釋放過程的影響，進行固體SCR系統與車用柴油機的匹配研究，進行固體SCR系統在車用柴油機上套用的控制策略研究，以滿足排放法規的需求，有效降低重型柴油車，特別是城市柴油車輛在城市道路行駛過程中的ＮＯx排放。

結題摘要

由於尿素SCR技術在實際套用過程中存在結冰、溫結晶及低溫活性不足等缺陷，導致套用尿素SCR技術的柴油機在城市工況較低的排溫下，實際NOx排放高於預期，嚴重影響了尿素SCR技術在城市柴油車輛上的套用。 項目針對尿素SCR技術存在的缺陷，開展了固體SCR作用機理及套用研究，主要研究了柴油機SCR系統沉積物的成分及沉積物形成原因；固體SCR系統與尿素SCR系統在不同溫度、不同空速下的NOx轉化效率及穩態排放特性；固體SCR系統套用NOx閉環及瞬態修正噴射策略時，柴油機的NOx瞬態排放特性及氨泄漏特性；對比研究固體SCR系統與尿素SCR系統的實際NOx排放特性。 研究結果表明，尿素SCR系統排氣管路中沉積物生成的主要原因是低排溫下未分解的尿素和尿素在解過程中產生的副產物，沉積物的主要成分是尿素、縮二脲和三聚氰酸。 低排溫下以相同氨氮比噴射時，套用釩基催化劑的固體SCR系統NOx平均轉化效率較尿素SCR系統提高5%左右。當裝用銅鐵分子篩催化劑時，在催化劑裝排比為1.67時，套用固體SCR技術催化劑的起燃溫度可降至170℃以下。 固體SCR系統套用NOx閉環噴射策略時，銅基分子篩催化劑比釩基催化劑獲得了更低的NOx排放。套用釩基催化劑時，相比NOx閉環噴射策略，基於瞬態修正的噴射策略能更好地控制柴油機的NOx排放和平均氨泄漏值。柴油機套用固體SCR技術其NOx排放和氨泄漏值能滿足國V排放法規要求。 實際道路車載排放測試中，由於實際道路行駛過程中車輛頻繁處於怠速和加減速狀態，車輛平均運行速度低，導致SCR催化劑平均溫度較低。固體SCR系統與尿素SCR系統套用釩基催化劑採用相同噴射策略、起噴溫度均為200℃時，固體SCR系統的功基視窗法NOx平均排放比尿素SCR系統降低20.9%；固體SCR系統起噴溫度為160時，其功基視窗法NOx平均排放比起噴溫度為200℃的尿素SCR系統NOx排放降低32.4%。套用分子篩催化劑時，由於分子篩催化劑儲氨量大，尿素SCR系統和固體SCR系統的NOx排放高於套用釩基催化劑的NOx排放，可見裝用分子篩催化劑為獲得更低的NOx排放，應對噴射策略進行調整以提高還原劑噴射量。