[发明专利]一种柴油机后处理固体SCR系统

说明书

本发明涉及一种柴油机后处理固体SCR系统，其特征在于：系统由充NH₃单元、NH₃产生与喷射单元、NO_x效率测试单元、发动机排气模拟单元、数据采集单元和安全单元组成。其中充NH₃单元由液NH₃钢瓶、NH₃钢瓶、减压阀组成。NH₃产生与喷射单元由储NH₃罐、电加热套、温控箱、NH₃减压阀、NH₃质量流量控制器组成。NO_x效率测试单元由红外光谱仪、SCR催化器组成。发动机排气模拟单元由N₂、O₂、NO标气、减压阀、球阀组成。数据采集单元由数据采集卡、热电偶、温度变送器、压力变送器组成。安全单元由安全罐、球阀组成。此系统通过调节加热储NH₃罐内Sr(NH₃)₈Cl₂温度控制NH₃生成率，通过NH₃质量流量控制器控制NH₃喷射速率。本发明设计合理，结构简单，可高效用于固体SCR系统测试评价。

技术领域

本发明涉及一种柴油机后处理固体SCR系统，主要应用于柴油机的尾气NO_x后处理行业。

背景技术

由于SCR技术对NO_x去除的高效率，目前市场上柴油车基本都采用SCR催化还原去除NO_x，反应所需的还原剂NH₃来自于32.5％的尿素水溶液。随着技术不断发展，固体SCR技术(SSCR)近年来开始发展起来。固体SCR技术与传统SCR技术最大的区别在于还原剂NH₃的来源不同，传统SCR技术的还原剂NH₃来自于32.5％的尿素水溶液，而固体SCR技术的还原剂NH₃来自于各种固态储氨物。传统SCR技术已经应用数十年之久，在降低柴油机NO_x排放方面具有很好的效果，但是其中也存在诸多难以解决的问题。

固体SCR的优势在于：第一，SSCR系统储氨密度更高。固体SCR技术中的固态储氨物储氨密度比传统尿素水溶液高很多。如图1所示，每还原1g NO，所需尿素水溶液的质量为2.9g，体积为3.0cm³，而所需固态铵盐氨基甲酸铵的质量仅为1.3g，体积仅为0.81cm³。第二，SSCR系统成本更加低廉。液体尿素系统每行驶50,000km需要尿素溶液成本6,000元左右。而固体氨系统相同里程的成本在200-400元。第三，SSCR系统低温效果显著。传统尿素水溶液150℃以上才会发生热解水解释放NH₃，而SSCR系统不受汽车排气温度的限制，采用额外电加热的方式使固态储氨物升温，从而释放出NH₃。2020年即将实行的中国重型车国六法规WHTC测试循环中还新增了冷启动测试，这就对排气低温段的污染物控制提出了更高的要求。第四，管路中不会产生结晶。传统SCR尿素水溶液在零下11℃的情况下会有结冰现象，实现正常工作需要的尿素解冻时间较长。而且SCR系统在运行过程中，尿素水溶液可能由于热解水解不完全，在管路中形成结晶沉积，长时间后易堵塞管路。第五，NH₃产生量控制更加精准。传统尿素水溶液由于水解不完全，会导致尿素喷射量与氨气产生量之间存在误差，影响SCR转化效率，而SSCR系统则不存在这一问题。第六，系统更加简单。SSCR系统与传统SCR系统相比，喷嘴等许多部件将不再需要，系统更加简单，维修更加方便。

本发明设计了一套完整的固态SCR系统，并模拟发动机排气来测试固态SCR系统性能及SCR催化剂对于NO_x去除效率的影响。

发明内容