等離子體輔助選擇性催化還原氮氧化物的試驗研究.pdf

1、以氨氣(NH3)為還原劑的選擇性催化還原(SCR)技術因催化劑成熟且抗硫中毒性能強等優(yōu)點成為頗受關注的柴油機NOx催化還原技術,是最有希望在規(guī)定時間內使柴油機NOx排放達到歐Ⅴ及以上排放標準的技術之一。但是,柴油車用SCR技術需要解決低溫工況下NOx去除效率低下的問題。為此,國外采用在SCR反應器前增加預氧化裝置(DOC)使NOx低溫還原效率低的問題得到緩解。但是,DOC通常所用的貴金屬催化劑容易硫中毒,因此,SCR技術的應用受到柴油含

2、硫量的制約。本文針對SCR系統(tǒng)存在的技術問題提出新的解決方案,研究開發(fā)適用于高硫份柴油車尾氣的新型柴油機SCR系統(tǒng)——等離子體輔助選擇性催化還原氮氧化物。本文將進行模擬柴油機排氣試驗研究和柴油機臺架試驗研究,主要研究內容包括以下四個方面：(a)自行搭建模擬柴油機排氣NH3-SCR試驗臺架,考察了混合氣組分、反應溫度以及空速等因素對SCR系統(tǒng)NOx去除效率的影響。研究發(fā)現(xiàn),反應溫度對NOx去除效率影響非常大。提高NO2的量對于低溫工況下能

3、大幅度提高SCR還原NOx效率,當[NO2]/[NO]=1時可以使SCR在各低溫工況下去除效率最高。(b)采用介質阻擋放電(DBD)型式的等離子體發(fā)生器作為NO的預氧化反應器,研究了DBD過程中NO的預氧化,并考察了混合氣組分、溫度以及能量密度等因素對NO預氧化性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),在合適的O2體積分數(shù)下,通過放電產生的等離子體可以有效地將NO部分氧化為NO2。研究還發(fā)現(xiàn),C3H6在等離子體預氧化過程中起了關鍵的作用。(c)進行了DBD

4、反應器與SCR反應器耦合系統(tǒng)試驗,考察了混合氣組分、反應溫度以及能量密度對NOx去除效率的影響,并比較了SCR系統(tǒng)與DBD-SCR耦合系統(tǒng)在去除NOx方面的性能差異。研究發(fā)現(xiàn),C3H6的加入可以大幅度提高NOx去除效率,但過多的C3H6同時又會產生大量的CO。與直接加入NO2實現(xiàn)快速SCR相比,使用DBD輔助SCR有更高的NOx去除效率。(d)基于YC6G柴油機,搭建了帶有DBD輔助SCR系統(tǒng)的試驗臺架。改變發(fā)動機工況,分別考察了SCR