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SCR发展现状与概况翻译剖析.docx 22页
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摘要
为了应对如美国2010和欧Ⅵ排放法规对营运车辆NOx排放不断增加的压力，需要运用强力的NOx减排后处理技术，例如选择性催化还原技术（SCR）。为了追求更高的氮氧化物转化效率（deNOx），最近大量的努力集中在了尽可能拓展SCR系统活性deNOx温度窗口的优化上，特别是在低温时，增强催化剂的耐久性，还有减少deNox系统的消耗。本文提供了SCR技术当前发展的全面概述，包括固体颗粒物在内的新一代氨的替代物，钒基，铜-沸石（CuZ）和铁-沸石(FeZ)基，新型的沸石分子筛小孔隙尺寸的SCR催化剂。还有，高度优化的混合方法的进展，包括铜铁沸石基SCR合用（亦被称为铁铜分子筛型），被动SCR，与DOC+（DPF，SCR）的集成，同时SCR覆盖在DPF外（在下文中被称为SCRF）的系统也会讨论到。尽管SCR技术被认为是领先的ＮＯｘ后处理技术，但同样要注意它的有害副产品，例如NH3和N2O，建立了相关的规定来解决这些问题。
前言
柴油车，卡车，非道路机械的氮氧化物（NOx），颗粒物（PM），一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC）的排放标准正变得日益严格，以US2010，欧Ⅵ，和第四阶段非道路法规为代表，促使所以道路车辆发展更有效率的后处理措施。例如，2007年生效的美国联邦汽车排放标准要求严格的控制NOx的排放[1]。 对于轻型车辆，现行第二阶段第五层次的标准是在120000英里内NOx平均值不高于0.07g/mile。然而，未来的标准是非甲烷有机气体（NMOG）和氮氧化物（NOx）(超低排放车辆 30)的排放平均值在150000英里不超过0.03g/mile[2].[3]。为了达到未来的排放标准，柴油车氮氧化物NOx的还原效率需要显著的改善。新规定为NOx还原系统的转化效率和耐久性提出了新的基准。在机动车上应用氮氧化物转化系统（deNOx）必须克服一些困难，例如瞬态工况条件，扩大系统工作窗口，如改善低温时的活性和高温时候的稳定性。在稀少的NOx后处理技术中，选择性催化还原技术（SCR）显示了很高的NOx转化效率，能够满足新的排放标准，相比于其他替代技术而言，SCR技术是该领域的主导。一般，SCR的优势在于高的NOx转化率，耐久性，和较大的工作窗口，合理的成本，现有的基础设施。
现在，由于发动机排放限制现在扩展到了非道路发动机，对于SCR技术的需求示意增长。SCR技术自从2003年在欧洲引入商业应用以来已经发展到了第3或者第4代。当时，SCR系统能够在欧洲重载瞬态循环条件下去除75%以上的NOx。欧洲瞬态循环，或者简称ETC,为了满足欧Ⅳ标准，在2010年，主要的国际市场如美国，日本和欧洲的重型柴油车都采用尿素SCR技术来完成最严格的NOx排放规定。在欧洲，钒基SCR催化剂已经被重型柴油车（heavy duty diesel，HDD）广泛应用以满足欧Ⅳ和欧Ⅴ的排放目标，沸石基的SCR催化剂已经被用来满足2010年的HDD排放目标。为了满足2014年欧Ⅵ的排放法规，是循环的平均NOx转化效率达到95%以上是现实的。同时，环境保护署2015规定对于机车的大型柴油发动机，船用，固定的大型发电机组，SCR转化效率必须通过SCR催化剂道路和非道路的实验来验证性能。为了拓展SCR系统高效率的工作窗口，良好的耐久性，精确的储氨量的计算算法，以及整个后处理系统的优化，人们进行了很多努力来满足排放法规的要求。
随着车辆的燃油经济性的要求不断提升，同时提高燃油经济性和满足排放法规变得越来越有挑战性和昂贵。燃油消耗率，直接表示了CO2的排放，由于最近关于CO2减排的的关注而变得重要。由于在先进发动机的燃烧模式和相关技术中选择了CO2最优的设计，导致NOx的排放增加（燃油经济性改善），这导致了排气温度的进一步下降，SCR技术要有更高的NOx转化效率同时满足最小的CO2排放。此外，冷启动的减排已经成为实际应用和改进deNOx性能的关键，特别是在城市驾驶和其他低负荷条件下。因此，必须是SCR催化剂在低温下有更高的活性来有效减少NOx的实际排放，同时满足燃油经济性。人们也做了很多努力，主要障碍是在低速城市驾驶条件下，低CO2发动机产生的废气的温度低于200℃，这个温度不利于传统的尿素SCR系统工作。现在，deNOx技术的发展现状正从尿素SCR转向CuZ-SCR系统，后者拥有更宽的工作窗口，更好的耐久性和较低的ＮＨ３滑失。
２．SCR的化学过程
出于安全性和毒性的考虑，尿素更适合作为车载SCR系统的还原剂。当使用尿素作为还原剂时，详细了解其在整个减少NOx的过程中的角色对于ＳＣＲ流程的优化是至关重要的。通常认为，尿素水溶液，被雾化喷入发动机废气中，它的分解在时间和空间上被物理地分为3个步骤：蒸发，喷射尿素热分解为氨（NH3）和异氰酸（HNCO），水解，会发生在排气管和
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