Система SCR: Откройте для себя “убийцу NOx”

Author: Pедакція, https://ua.motofocus.eu/ 22 Червня 2017, 0:28

Система избирательной каталитической нейтрализации (SCR) представляет собой передовую систему, используемую в дизельных двигателях, которая помогает сократить количество выбросов NOx до 90%. Ознакомьтесь со всей необходимой информацией.

Системы SCR: краткая история использования

SCR использовалась в течение десятилетий для уменьшения выбросов стационарных источников. Кроме того, технология SCR применяется на многих морских судах, в том числе грузовых кораблях, паромах и буксирах. Сегодня благодаря своей доступности и эффективности в сокращении выбросов SCR становится ключевой технологией контроля за количеством выбросов, гарантирующей соответствие нормам EURO V и VI для коммерческих грузовых автомобилей.

Как работает система SCR

SCR использует технологию активного контроля выбросов. Вот как она работает:

– Жидкий реагент-восстановитель впрыскивается посредством специального каталитического нейтрализатора в поток выхлопных газов дизельного двигателя. Источником восстановителя обычно является мочевина автомобильного класса, также известная как водный раствор мочевины (DEF).
– DEF вызывает химическую реакцию, которая преобразует оксиды азота в азот, воду и малое количество углекислого газа (CO2), естественные компоненты воздуха, которым мы дышим.
– Затем данные компоненты выводятся через выхлопную трубу автомобиля.

Почему система SCR важна?

Все дизельные двигатели большой мощности для грузовиков, произведенные после 1 января 2015 года, должны соответствовать последним стандартам выбросов EURO VI. Это касается и внедорожной техники, в том числе строительной и сельскохозяйственной.

Стандарты EURO VI являются одними из самых строгих в мире и требуют, чтобы количество твердых частиц (PM) и оксидов азота (NOx) было снижено практически до нулевого уровня. Технология SCR — одна из наиболее экономически эффективных и топливосберегающих технологий, направленных на достижение этой цели.

SCR может снизить выбросы NOx до 90%, одновременно сократив выбросы углеводородов (HC) и монооксидов углерода (CO) на 50-90%, а выбросы твердых частиц — на 30-50%. В сочетании с сажевым фильтром количество выбросов твердых частиц становится еще меньше.

Но у технологии SCR имеется еще одно преимущество. В сфере коммерческих грузоперевозок некоторые водители грузовиков, оборудованных SCR, сообщают, что расход топлива их автомобилей сократился на 3-5%!

Несколько слов о водном растворе мочевины (DEF), “топливе” для системы SCR

Система SCR требует регулярной дозаправки водным раствором мочевины (DEF).

DEF представляет собой водный раствор мочевины, на 32,5% состоящий из мочевины и на 67,5% — из деминерализованной водой. Данный раствор называется AUS 32 согласно ISO 22241, а Немецкая ассоциация автомобильной промышленности (VDA) зарегистрировала товарный знак AdBlue для аналогичного продукта. Иными словами, AdBlue аналогичен AUS 32 и раствору DEF.

DEF широко доступен и поставляется в контейнерах различного размера, например, в цистернах, пластиковых емкостях, бутылках или канистрах.

Крайне важно поддерживать надлежащий уровень DEF

DEF заливается в бортовой бак. На тракторных прицепах бак DEF обычно расположен рядом с баком дизельного топлива.

Оператору следует периодически доливать раствор DEF. Периодичность и количество зависит от типа транспортного средства и условий эксплуатации:

Для легковых автомобилей интервалы заправки DEF обычно совпадают с рекомендуемыми интервалами замены масла.

Для большегрузных автомобилей и внедорожной техники интервалы будут меняться в зависимости от условий эксплуатации, количества отработанных часов, пройденных километров, нагрузок и других факторов.

При недостаточном количестве раствора DEF водителю или оператору выводится серия возрастающих визуальных и звуковых предупреждений. Если бак DEF приблизится к нулевому уровню, возможно блокировкание запуска двигателя ТС до тех пор, пока в бак не будет добавлено требуемое количество раствора DEF. Раствор DEF следует хранить надлежащим образом для предотвращения замерзания жидкости при температуре ниже -11°C. Кроме того, большинство систем дозирования DEF автомобилей оснащено нагревательными устройствами.

Вы можете приобрести раствор DEF в магазинах запчастей для грузовых автомобилей, у дилеров грузовых автомобилей и дистрибьюторов двигателей.

Подводя итоги:

– SCR становится ключевой технологией контроля за количеством выбросов, гарантирующей соответствие нормам EURO V и VI для коммерческих грузовых автомобилей.
– SCR использует технологию активного контроля выбросов для преобразования оксидов азота в естественные компоненты воздуха, которым мы дышим.
– Технология SCR — одна из наиболее экономически эффективных и топливосберегающих технологий, направленная на обеспечение соответствия нормам EURO VI.
– Крайне важно поддерживать надлежащий уровень раствора DEF, также известного как AdBlue.

По материалам компании Wolf

Теги: Wolf, система SCR, убийца NOx

ОПИСАНИЕ, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ.

. Статьи компании «ЗАО “Евроталер”»

СИСТЕМА SCR: ОПИСАНИЕ, ПРИНЦИПЫ И СХЕМА РАБОТЫ.

 

Система SCR предназначена для снижения уровня оксидов азота, содержащихся в отработавших газах (ОГ). Сокращение SCR означает Selective Catalytic Reduction (избирательное каталитическое восстановление). В данной технологии химическая реакция восстановления (нейтрализации) ОГ происходит избирательно. Это означает, что в составе ОГ целенаправленно снижается содержание только оксидов азота.

Оксиды азота — это собирательное понятие для химических соединений азота и кислорода (например, NO, NO2 …). Они образуются под воздействием высокого давления и температуры во время сгорания топливной смеси в двигателе. Оксиды азота ответственны, в том числе, за ущерб, наносимый лесам «кислотными дождями», и образование смога.

Система SCR состоит из:

• 1 Бак мочевины
• 2 Управляющий модуль * (включает в себя блок управления, насос и фильтр)
• 3 Трубопровод мочевины
• 4 Подогрев бака мочевины
• 5 Форсунка впрыска мочевины **
• 6 Датчики температуры ОГ
• 7 Датчик 2NOx ***
• 8 Восстановительный катализатор ****
• 9 Дроссельная заслонка трубопровода подогрева
• 10 Пароотводящая трубка *****
• 11 Температурный датчик мочевины

 

Примечания:
*  Насос мочевины представляет собой мембранный насос, привод которого осуществляется бесщёточным двигателем постоянного тока. Он интегрирован в корпус управляющего модуля и управляется блоком управления.

Задачи насоса мочевины различаются в зависимости от положения клапана обратной перекачки.

● При включённом двигателе и выполнении условий, необходимых для работы системы нейтрализации SCR, насос подаёт мочевину из бака к форсунке мочевины под давлением около 5 бар.

● При выключении дизельного двигателя он перекачивает мочевину из трубопровода подачи мочевины от  форсунки  обратно в бак.

Расчёт количества впрыскиваемой мочевины:

Требуемое для впрыска количество мочевины рассчитывается блоком управления и зависит от следующих факторов:

● режима работы двигателя;

● температуры ОГ;

● доли оксидов азота в массовом потоке ОГ.

Доля оксидов азота, поступающая в восстановительный катализатор, рассчитывается блоком управления. Массовый поток ОГ соответствует массовому расходу воздуха во впускном канале, который определяется расходомером воздуха, и массе впрыснутого топлива.

** Форсунка дозирует подачу мочевины в поток отработавших газов. Управление форсункой осуществляет блок управления с помощью сигнала с широтнооимпульсной модуляцией.

В форсунке мочевина находится под давлением, создаваемым насосом. В положении покоя игла форсунки перекрывает выходное отверстие за счёт усилия пружины. Для впрыска мочевины блок управления посылает управляющий сигнал на электромагнитную катушку форсунки. При этом возникает магнитное поле, которое вытягивает якорь форсунки и иглу форсунки. Форсунка открывается, и происходит впрыск мочевины. Если управляющий сигнал на электромагнитную катушку больше не поступает, магнитное поле исчезает, и игла форсунки перекрывает отверстие под действием пружины.

*** Датчик 2 NOx вкручен в трубу выпуска ОГ непосредственно за восстановительным катализатором. С его помощью определяется доля оксидов азота в ОГ, которая анализируется блоком управления датчика 2 NOx.

**** Конструкция восстановительного катализатора представляет собой сотообразный керамический элемент, покрытие которого состоит из цеолита меди. Оно предназначено для восстановления оксидов азота.

***** Система вентиляции  предназначена для выравнивания давления в баке.
При заправке мочевины необходимо следить за тем, чтобы в баке оставался достаточный свободный объём для расширения мочевины.

Принцип действия системы нейтрализации SCR

При нагреве примерно до 200°C катализатор восстановления (8) достигает рабочей температуры. Блок управления (2) получает данные о температуре отработавших газов от датчика температуры (6) установленного перед катализатором восстановления (8). Раствор мочевины ADBLUE забирается насосом (2) из бака (1) и под давлением примерно 5 бар прокачивается через обогреваемый трубопровод (3) к форсунке мочевины (5).

Форсунка (5) по команде блока управления (2) впрыскивает мочевину в дозируемом количестве в трубопровод системы ОГ перед восстановительным катализатором (3), где она подхватывается потоком ОГ и равномерно распределяется микшером в ОГ. По пути к восстановительному катализатору (8), так называемом гидролизном участке, мочевина распадается на аммиак (Nh4) и углекислый газ (CO2). В восстановительном катализаторе аммиак (Nh4) вступает в реакцию с оксидами азота (NOx), образуя азот (N2) и воду (h3O). Коэффициент полезного действия системы SCR определяется датчиком 2NOx (7).

Для того чтобы блок управления двигателем дал команду на впрыск мочевины, должны быть выполнены следующие условия:

● Восстановительный катализатор достиг рабочей температуры примерно 200°C.

● Если температура окружающей среды низкая
– обеспечено достаточное количество жидкой мочевины для впрыска.

Впрыск мочевины блоком управления двигателя прерывается при следующих условиях:

● При малом объёмном потоке ОГ, например на холостом ходу.

● Когда температура ОГ снижается слишком сильно и рабочая температура восстановительного катализатора не достигается.

Схема работы системы SCR:

После запуска двигателя автомобиля блок управления получает разрешающие сигналы от температурных датчиков:

* температура мочевины нормальная (если замерзла включается ее подогрев)

* температура ОГ достигла 200 ^оС

Блок управления включает насос мочевины и по достижению необходимого давления открывает форсунку.

Затем блок управления получает сигнал от датчика 2NOx и в зависимости от содержания оксидов азота увеличивает или уменьшает подачу мочевины.

После выключения зажигания насос выкачивает всю мочевину из системы обратно в бак.

Замечания по эксплуатации сиcтемы SCR

Последние несколько лет мы тесно сотрудничали с инженерами и механиками фирм, эксплуатирующих и ремонтирующих автомобили оснащенные системой SCR. Мы анализировали причины поломок системы, а также причины отказа в гарантийном обслуживании автомобилей. Разбирали каждый случай и пришли к следующим выводам:

Если не учитывать поломки связанные с естественными причинами (брак, износ), то чаще всего система выходит из строя после замерзания мочевины в баке. Опишем этот процесс подробнее.

При температуре ниже минус 11^оС и неработающем подогреве мочевины, состав в баке начинает замерзать. Большая часть растворенной мочевины выпадает в осадок, а оставшийся «сильно разбавленный» раствор замерзает. Через некоторое время после включения двигателя автомобиля подогрев мочевины растапливает некоторую часть замерзшего «сильно разбавленного» раствора, а большая часть нерастворенной мочевины в виде кристаллов останется на дне бака. Эксплуатация автомобиля с таким «разбавленным» составом не приведет к немедленному выходу системы SCR из строя, но если не предпринимать ничего – поломки системы практически гарантированы.

Во-первых: коэффициент полезного действия такого «сильно разбавленного» состава гораздо ниже и, следовательно, потребление его может существенно возрасти.

Во-вторых: если не прогреть весь объем замерзшей мочевины, плотность состава будет расти, и кристаллы нерастворенной мочевины попадут в систему. Это может привести к закупорке патрубков, быстрому износу мембраны насоса, засорению форсунки.

Мы рекомендуем в случае замерзания мочевины в баке прогреть его, до полного оттаивания мочевины, и проверить плотность состава. Если плотность не соответствует норме (1087-1093 кг/м3) – состав слить, бак, по возможности, помыть.

Что такое SCR и когда его использовать?

---

Селективное каталитическое восстановление (SCR) — это термин, используемый в отрасли контроля загрязнения воздуха для процесса выборочного воздействия на загрязнитель для удаления этого загрязняющего вещества из потока выхлопных газов. Наиболее распространенным загрязнителем, который контролируется с помощью процесса SCR, является оксид азота (NOx). Хотя существует множество катализаторов, которые могут избирательно воздействовать на ряд соединений, содержание этого блога будет сосредоточено на технологиях SCR для снижения NOx.

Процесс снижения NOx в технологиях СКВ опирается на три компонента:

 

NOx (NO + NO2) Является целевым загрязнителем

Технологии снижения выбросов NOx очень распространены и широко используются во многих промышленных операциях. NOx — это термин, обозначающий оксиды азота, такие как оксид азота (NO) и диоксид азота (NO2). Выбросы NOx вредны для окружающей среды, поскольку они способствуют кислотным дождям, приводят к повышенному содержанию мелких твердых частиц и являются предшественниками нефтехимического смога (или озона). Минимизация содержания озона на уровне земли является основой контроля загрязнения воздуха летучими органическими соединениями (ЛОС) и NOx.

Посетите эту ссылку, чтобы узнать больше о последних разработках EPA в отношении озона Газ. Системы снижения выбросов NOx обычно используются в крупных коммунальных котлах, которые используются для выработки электроэнергии, в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах и мобильных источниках, таких как локомотивы, корабли, грузовики и автомобили.

 

Катализатор, предназначенный для завершения определенных химических реакций

Существует несколько типов катализаторов, которые работают в процессах СКВ. Ниже приведен упрощенный пример реакции, происходящей в процессе SCR:

Селективное восстановление использует кислород из NOx, а не из кислорода в выхлопных газах.

Традиционный катализатор SCR состоит из оксида ванадия и требует, чтобы поток газа был нагрет до 400–650°F. Оксид ванадия равномерно диспергирован на экструдированном монолите оксида титана.

Цеолиты также используются в различных процессах SCR, когда выхлопные газы могут содержать определенные примеси, такие как сера, или когда выхлопные газы имеют очень высокие температуры, которые не позволяют использовать катализатор Vanadia-Titania. Эти продукты обычно работают в диапазоне температур от 500°F до 1100°F. Соответствующие реакции приведены ниже:

4 Nh4 + 4 NO + O2 = 4 N2 + 6 h3O

2 Nh4 + NO + NO2 + O2 = 4 N2 + 6 h3O

8 Nh4 + 6 NO2 + O2 = 7 N2 + 12 h3O

В зависимости от точные составляющие выхлопных газов, может быть ряд побочных реакций, которые необходимо понимать. Некоторые примеры побочных реакций могут включать:

4 Nh4 + 5 O2 = 4 NO + 6 h3O

2 SO2 + O2 = 2 SO3

2 Nh4 + SO3 + h3O = (Nh5)2SO4

 

Восстановитель или Другие соединения, смешанные с NOx.

Как указано выше, в процессе SCR необходимо использовать восстановитель. Восстановитель является источником водорода, используемого для получения воды в качестве побочного продукта. Могут использоваться и другие восстановители, но чаще всего используется аммиак из-за его доступности и легкости разложения.

Существует несколько методов использования аммиака в качестве восстановителя. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, и его следует тщательно учитывать при планировании любого проекта по снижению выбросов NOx.

Безводный аммиак очень токсичен и с ним трудно безопасно обращаться, но он не требует дополнительной обработки для эффективной работы в процессе СКВ.

Водный аммиак гораздо безопаснее хранить и доставлять в систему снижения выбросов NOx. Для этого требуется испарение с помощью таких средств, как предварительный нагрев или впрыскивание в псевдоожиженном слое.

Мочевина является самым безопасным из всех этих восстановителей, но для того, чтобы быть эффективным восстановителем, он требует термического разложения до аммиака. Это означает, что для обработки NOx с использованием мочевины в качестве восстановителя необходимы более высокие капитальные и эксплуатационные затраты.

Процесс SCR обычно обеспечивает эффективность удаления от 90 до 95%. Более высокая эффективность может быть получена в гибридных системах или за счет использования дополнительного катализатора. Другие соображения по проектированию системы могут включать: 

Анализ выхлопных газов — Необходимо провести тщательный анализ и рассмотрение целевого выхлопного газа. Поскольку СКВ является каталитическим процессом, все проблемы, связанные с использованием катализаторов, применимы к процессу СКВ. Рассмотрение твердых частиц и каталитических ядов следует обсудить с любым поставщиком оборудования. Могут быть и другие загрязнители, такие как окись углерода (CO), летучие органические соединения (VOC) или опасные загрязнители воздуха (HAP), которые требуют обработки. В этих случаях может потребоваться гибридная система. Вы можете узнать больше об основах дизайна катализатора, перейдя по этой ссылке.  

Проскок аммиака – относится к количеству остаточного или избыточного аммиака, оставшегося в обработанных выхлопных газах. Аммиак как загрязнитель должен учитываться и может быть частью любого разрешения на использование воздуха в процессе SCR. Чтобы узнать больше о шаге Агентства по охране окружающей среды по аммиаку, перейдите по этой ссылке на нашу электронную книгу по этому вопросу. Избыточное проскальзывание аммиака можно контролировать, добавляя второй слой катализатора с целью «полировки» выхлопа остаточного аммиака. Стандартный катализатор из благородного металла может быть эффективным средством удаления аммиака, но при тщательном проектировании необходимо учитывать, что при преобразовании аммиака побочным продуктом является NOx. Предлагаются аммиачные катализаторы нового поколения, способные селективно преобразовывать аммиак с минимальными выбросами NOx.

Непрерывный мониторинг выбросов (CEM) – Агентство по охране окружающей среды может потребовать от некоторых процессов с высоким уровнем выбросов NOx использовать оборудование для непрерывного мониторинга выбросов (CEM). В некоторых процессах с колебаниями концентрации NOx можно использовать CEM для точного управления потоком реагента. CEM – это аналитические приборы, обеспечивающие постоянное измерение NOx и/или аммиака в выхлопной трубе.

Для получения дополнительной информации или если у вас есть какие-либо вопросы о SCR и сокращении выбросов NOx, позвоните нам по телефону 847.550.4339или 

     

 

---

 

Как работает система избирательного каталитического восстановления?

 Категория SCR

25 октября 2022 г.

Селективная каталитическая нейтрализация или SCR представляет собой технологическую систему контроля выбросов. Технология SCR снижает выбросы оксидов азота в дизельном оборудовании нового поколения. Эта система преобразует NOx с помощью катализатора в безвредные выбросы, такие как N2 и H3O.

Что такое система SCR? Посмотрите видео чтобы узнать больше.

Содержание

• 1 Почему Azure?
• 2 Как работает избирательное каталитическое восстановление?
• 3 Селективное каталитическое восстановление в дизельных двигателях
• 4 Система выбросов SCR

Почему Azure?

SCR — это активная система, требующая дозаправки DEF для обеспечения производительности системы выбросов. DEF связан с расходом топлива двигателем. Отсутствие пополнения резервуаров для жидкости для выхлопных газов дизельных двигателей может привести к остановке машины.

Десять лет поставок и обработки высококачественной жидкости для выхлопных газов превратили Azure Chemical в одного из лучших оптовых поставщиков и производителей жидкости для выхлопных газов и охлаждающей жидкости для дизельных двигателей в Южной Калифорнии.

Azure поставляет эти продукты, чтобы помочь всем дистрибьюторам и клиентам достичь своих целей в области хранения и обработки. Это помогает владельцам дизельных двигателей сократить выбросы NOx и быть готовыми продвигать зеленую планету.

Посетите наш веб-сайт

Как работает избирательное каталитическое восстановление?

Выхлопные газы выходят из дизельного двигателя и поступают в систему селективного каталитического восстановления, где жидкость для выхлопных газов впрыскивается в катализатор. DEF вызывает химическую реакцию на катализаторе SCR, которая превращает NOx в азот, воду и небольшое количество CO2. Дизельный сажевый фильтр улавливает выбросы твердых частиц, которые затем удаляются через выхлопную трубу дизельного двигателя.

Селективное каталитическое восстановление в дизельных двигателях

Чтобы соответствовать стандартам выбросов EPA в 2011 году, все дизельные двигатели большой мощности начали использовать технологию SCR. Эти стандарты требуют от владельцев дизельных двигателей снизить выбросы оксидов азота на 90% и твердых частиц до 30-50%.

Высокая эффективность систем избирательного каталитического восстановления оксида азота позволяет этой системе помочь автомобилям сжигать топливо более эффективно, чем обычно. Это также одна из самых экономичных технологий.

Система выбросов SCR

Система SCR для дизельных двигателей существует уже более десяти лет и широко используется как на коммерческих, так и на некоммерческих транспортных средствах. Кроме того, морская промышленность использовала технологию SCR для сокращения выбросов.

Жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей играет центральную роль в системах контроля выбросов, поскольку недостаточный уровень жидкости DEF может быть заблокирован и препятствовать запуску двигателя. Современные дизельные двигатели оснащены датчиками уровня жидкости. Они подают звуковые или визуальные сигналы, чтобы гарантировать владельцу, что уровень Adblue достаточен для эффективной работы технологии SCR.

Заключение

Система избирательного каталитического восстановления (SCR) — это процесс, который минимизирует вредные выбросы оксидов азота (NOx), производимые дизельными автомобилями. Эта технология преобразует молекулы NOx в молекулярный азот и водяной пар.