降低柴油机NO_x的SCR控制技术研究

论文摘要

本文对钒基催化剂的吸附性能进行了试验研究，并在试验用柴油机和SCR系统的基础上，挖掘催化剂的潜能。在不改变SCR系统的控制策略、确保二次污染气体排放不超标的前提下，寻求提高SCR系统降低NOx排放能力的方法。具体内容分为以下三部分：（1）柴油机原机NOx排放性能及尿素水溶液理论需求量模型研究研究试验用柴油机的NOx排放性能。按照GB17691-2005《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法》的要求，对试验用柴油机进行原机ESC排放测试试验，获得柴油机在ESC各工况点的原机NOx排放值和SCR系统的尿素供给量，了解了SCR系统的尿素喷射规律。建立尿素水溶液理论需求量模型。依据SCR反应中尿素、NH3与NOx的量化关系，推导出尿素水溶液理论需求量计算式，并根据柴油机原机NOx排放值，建立尿素水溶液理论需求量模型。将理论需求量模型与实际的尿素供给量作对比，分析理论量与实际量之间产生差异的原因。（2）催化剂对NH3吸附性能研究基于催化剂的尺寸参数和原机排放试验获得的柴油机排气数据，根据空速相等（气体与催化剂的接触时间）的原则，计算出合理的模拟排气流量，测定催化剂对NH3的吸附能力，获得在ESC各工况环境下，催化剂对NH3的储氨能力、吸附稳定时间和接触吸附量。并基于实测尿素水溶液供给量，对比分析催化剂对NH3的接触吸附性能，找出催化剂的剩余吸附空间。（3）SCR系统降低NOx排放台架试验研究定性试验研究：对催化器进口端气体中的NOx、HNCO和NH3含量进行分析，从定性方面研究催化剂对NOx的降低效率和尿素热解、HNCO水解效率的影响。优化试验研究：优化试验分为标准试验和非标准试验。采用浓度为32.5%的标准尿素水溶液进行标准试验研究，初步验证催化剂对NH3的接触吸附量模型；依据催化剂吸附性能试验获得的剩余吸附空间，采用浓度为45%的非标准尿素水溶液进行非标准试验研究，在不改变SCR系统的尿素喷射策略前提下，对现有SCR系统降低NOx的量进行优化，提高SCR系统降低NOx排放的能力，进一步验证催化剂对NH3的接触吸附量模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 课题背景
• x 的生成机理及危害'>1.1.2 NO_x的生成机理及危害
• 1.1.3 排放法规概述
• 1.1.4 研究意义
• 1.2 SCR 技术的研究和应用现状
• 1.2.1 国外 SCR 技术的研究和应用现状
• 1.2.2 国内 SCR 技术的应用和研究
• 1.3 课题来源及研究内容
• 1.3.1 课题来源及受资助情况
• 1.3.2 本文的研究内容
• 1.4 本文主要创新点
• 1.5 本章小结
• x 的 SCR 技术机理研究'>第二章 降低 NO_x 的 SCR 技术机理研究
• 2.1 SCR 系统结构与反应原理
• 2.1.1 SCR 系统结构
• 2.1.2 SCR 反应原理
• 2.2 催化剂的制备及性能参数
• 2.2.1 催化剂的制备过程
• 2.2.2 表征催化剂性能的参数
• 3-SCR 反应过程和机理'>2.3 NH₃-SCR 反应过程和机理
• 2.3.1 反应过程
• 2.3.2 表面催化反应机理
• 2.4 HNCO 水解机理研究
• 2.5 本章小结
• x 排放试验装置'>第三章 降低柴油机 NO_x排放试验装置
• 3.1 柴油机台架系统
• 3.1.1 试验用柴油机（SC9DF375Q3）
• 3.1.2 测功机（CW440B－1500/6500）
• 3.1.3 柴油机台架测控系统的功能（FST2D）
• 3.2 Urea-SCR 系统
• 3.3 样气采样系统
• 3.3.1 样气采样系统的结构和功能
• 3.3.2 气体分析仪（msk2030）
• x 数据测试与接收平台'>3.4 NO_x数据测试与接收平台
• 3.4.1 平台简介
• 3.4.2 平台的建立与调试
• 3.5 试验用还原剂的选取
• 3.6 本章小结
• x 排放的尿素需求量模型研究'>第四章 基于柴油机原机 NO_x排放的尿素需求量模型研究
• 4.1 尿素水溶液理论需求量计算式
• 4.1.1 计算假设
• 4.1.2 计算式的推导
• x 排放测试试验'>4.2 柴油机原机 NO_x排放测试试验
• 4.2.1 ESC 试验
• 4.2.2 ESC 试验参数的确定
• 4.2.3 气态污染物的计算
• 4.2.4 试验过程
• 4.2.5 试验结果分析
• 4.3 尿素水溶液理论需求模型的建立
• 4.4 尿素水溶液理论需求量与实测量的对比与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 催化剂吸附性能小样试验研究
• 5.1 模拟试验条件
• 5.1.1 柴油机的排气特征
• 5.1.2 模拟试验装置
• 5.2 试验方案的制定
• 5.2.1 试验方案
• 5.2.2 试验程序
• 5.3 试验数据处理与对比分析
• 5.3.1 试验数据处理方法
• 5.3.2 催化剂的吸附能力
• 3的接触吸附性能分析'>5.3.3 催化剂对 NH₃的接触吸附性能分析
• 5.4 本章小结
• x 排放的台架试验研究'>第六章 降低柴油机 NO_x排放的台架试验研究
• 6.1 定性试验研究
• 3生成过程'>6.1.1 NH₃生成过程
• 6.1.2 定性试验
• 6.2 优化试验研究
• 6.2.1 试验程序
• 6.2.2 试验数据处理与对比分析
• 6.2.3 二次污染气体泄漏量分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 致谢