SCR技术在柴油机尾气后处理上运用探究

SCR技术在柴油机尾气后处理上运用探究

韩大志

安徽全柴动力股份有限公司  安徽省滁州市  239500

摘要：现阶段，大气污染问题越来越严重，尾气排放所带来的污染问题也成为了有关部门关注的焦点。针对于柴油机的尾气排放，相关部门也出台了相关的政策法规进行规范和限制。因此为了契合于国家规定的排放要求，必须要全面推广柴油机尾气后处理技术。从当前技术发展与应用情况来看，选择性催化还原技术（SCR）是当前应用范围最广泛的尾气后处理技术。这种处理技术的性价比非常高，能够对柴油机的排放进行精准控制，与传统的EGR技术相比有着明显的优势。鉴于此，下文中将对该技术的具体应用进行详细介绍。

关键词：SCR技术；柴油机；尾气后处理

引言

现阶段，在社会经济发展水平不断提升的情况下，我国的汽车保有量持续上升，汽车市场也由此实现了飞速发展。无论是在生产和日常生活中，汽车都为我们带来了极大的便利，在经济发展当中，汽车扮演着不可获取的重要角色。但是在汽车全面普及的情况下，其尾气排放所带来的污染问题也是不容忽视的。汽车尾气当中主要的污染气体为NOx以及其余一些燃烧不充分的气体，对于柴油发动机来说，在尾气排放处理上也是主要针对于NOx气体，通过相应的技术进行处理。目前，SCR技术是柴油发动机尾气后处理应用非常广泛的一种技术，下文中笔者将对该技术进行详细的分析与论述。

一、EGR技术概述

在SCR技术没有全面普及之前，柴油机尾气排放处理技术主要使用的是EGR技术。EGR技术同样是减少尾气当中NOx的排放，其主要原因就在于废气当中的二氧化碳。发动机当中排出来的废气在进气管中和其他气体进行混合，之后进入到气缸当中进行燃烧。由于废气当中的二氧化碳成分无法完全燃烧，降低了氧气在混合气体当中的占比，进而减少NOx的生成。

EGR 技术的核心在于让废气再次参与燃烧以减少NOx的生成，但是废气与燃料的混合会导致燃料气体的成分发生改变，进而增加了很多不确定因素，影响发动机的正常工作。随着技术的不断发展与进步，EGR技术开始逐渐被淘汰，更先进的SCR技术成为了柴油机尾气后排放的主要应用技术。

二、SCR技术概述

1.SCR技术的主要原理

SCR技术主要是针对于柴油发动机所产生的废气进行处理，温度在300℃到400℃之间，通过具体的化学反应原理，使还原剂（主要为尿素）和柴油发动机排放出废气当中的NOx进行反应，从而使排放物产生没有污染的氮气与水蒸气。SCR技术的化学反应方程式如下：

4NH3+4NO=4H2+6H2O

8NH3+6NO2=7N2+12H2O

2.SCR系统的具体构成

SCR系统主要是由反应器与尿素系统组成的。反应器是通过陶瓷材质的催化元件所组成的。尿素系统当中又涵盖了储存、控制以及喷射系统。尾气处理装置在工作的过程中，需要将尾气加入到混合管中进行反应。一般情况下，100升尾气的处理指需要5升的尿素水溶液，其反应效率是非常快的。SCR系统在工作过程中需要达到化学反应所必须的温度，如果温度达不到标准的话，就会造成反应不充分的情况。同时温度不适宜的话还会对系统工作造成比较明显的影响。由于柴油发动机的具体型号不同，排期温差也比较大，使用的SCR装置也有所不同。因此温度控制对于SCR系统的使用是非常重要的。

在电力部分，SCR系统主要是通过蓄电池进行发电，只有在电能充足的情况下才可以对反应物进行充分的加热。同时为了给排放的尾气提供充足的反应时间与反应空间，系统当中的阀门还需要进行对应的空气置换，SCR系统可以将柴油发动机排出尾气的污染物含量降到最低，因此系统操作人员要严格按照操作规范合理的操作SCR系统。相关技术人员要深度了解SCR系统的具体工作原理，提升系统的处理能力，从而全面满足国家的排放要求。SCR系统虽然在尾气处理能力上表现的非常突出，但是系统的整体结构较为复杂，需要的空间也比较大，因此在未来，SCR系统需要向轻量化的方向发展，使其能够更好地应用于小型汽车当中，充分发挥SCR技术的价值。

3.SCR技术的具体运作流程

首先需要在一定的温度条件下，将固体性状的尿素与水进行充分的混合，进而产生质量分数在40%区间的混合溶液，配制完成后将混合溶液放在储存柜中等待使用。之后尿素供给泵会通过计量模块将储存柜当中的尿素溶液进行送入，通过二氧化锆传感器进行感应处理，从而明确SCR反应前和反应后尾气当中的NOx含量。将得到的具体数据传输到计算机当中，计算机依照传感器的具体测量值与估算值进行详细对比，得到尿素溶液的实际加注量，将标准量的尿素溶液与风机提供的热空气进行混合，雾化之后输送到柴油发动机的排气管道当中，这个时候柴油发动机排气管道尿素溶液会发生高温分解反应，产生NH3以及H2O。和排气进行充分混合之后进入到SCR反应器中，通过催化剂的催化作用，NH3可以将其中的NOx转化成没有污染的N2与H2O。

三、SCR技术的故障处理

SCR技术在应用过程中可能会出现一些故障问题，对其正常工作产生影响。其中比较严重的问题就是尿素管以及其他管道出现漏气的情况。这样就会导致反应空间的气压下降，无法形成充分反应的条件。从而导致SCR系统无法正常使用。此外，传感器出现故障也是SCR技术应用过程中比较常见的故障。传感器故障会导致还原产物无法顺利地排出装置，当阀门一直打开的情况下，还有可能导致尾气直接排到空气当中。尿素泵的故障会造成尿素无法正常喷出，整个反应也就无法开展，也就代表着系统失灵。

结合SCR技术的具体故障类型，相关技术人员要通过不同的维修方案来进行故障维修。针对于漏气的故障，如果尿素罐出现漏气的话，需要视故障情况对其进行加固处理。如果故障特别严重的话则要进行更换。在安装过程中，要保持管道的平整性，避免管道出现弯折的情况。如果管道漏气的话，技术人员要对管道的磨损情况进行排查，同时要查看管道是否出现不匹配的情况，并对管道进行及时的更换。如果是传感器存在故障的话，首先是氮氧化物传感器，如果传感器读数异常的话，技术人员首先要对电脑设备进行检查，然后再对传感器本身进行检查，如果发现针脚有损坏的话，需要对传感器进行更换。更换过程中要避免出现大的震动，同时要避免接触水，防止在安装过程中出现传感器损坏的情况。此外，传感器的环境温度也不能太高。针对于尿素泵的故障，如果观察发现传出的信号存在问题的话，要对尿素泵进行及时的更换，尿素泵被烧坏的情况下，技术人员可以通过重新接线的方式进行修复。通过最小的维修成本使尿素泵能够正常使用。如果接线方式无法处理的话，就需要直接更换尿素泵。如果在系统运作时发现尿素泵存在漏液现象，或者不减压的话，可以对尿素泵进行重新安装，在安装过程中切记不能平放尿素泵。

四、SCR技术未来的发展方向

SCR技术有着非常广阔的应用前景，但是在催化剂的选择以及选择性处理气体方面仍有着比较大的发展空间。此外，SCR技术只能让燃料进行充分燃烧，无法避免燃料燃烧不充分的情况，这部分燃烧不充分的气体可能会对环境造成相应的污染，如何解决这一问题，是未来SCR技术亟需解决的问题。

现阶段，SCR技术的发展重点是更高效催化剂的选择。研究的关键就在于催化剂的氧化还原能力以及催化剂对于柴油发动机尾气相关特征的适应能力。另外，柴油发动机的催化转化器也是SCR技术未来发展的一个重要的内容，想要全面推广SCR技术，各个部件的轻量整合化是不可避免的议题，只有将复杂的机器整合在一起，才会对相关行业的发展起到推动作用。

总结

综上所述，SCR技术是降低柴油发动机排放污染最有效的技术手段，在应用过程中也证实了其具备非常高的应用价值。鉴于此，相关技术企业需要按照自身发展的实际情况，合理运用SCR技术，从而降低NOx的排放量，从根源上保护大气环境，避免造成大气污染，最终实现对生态环境的保护，贯彻落实可持续发展理念。