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天然气公交车SCR尾气后处理系统 v 技术原理

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天然气公交车SCR尾气后处理系统 v 技术原理
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技术原理
城市公交使用的发动机大部分以天然气发动机(大部分采用稀薄燃烧技术)为主,覆盖国三、国四、国五排放的发动机,现营运的天然气公交车接近一千万辆左右。而天然气发动机的有害排放物主要是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx,NOx中主要是NO,其所占比例大约为95%,其它成分仅占5%)。其中,HC的主要成分为CH4CH4是非常稳定的HC化合物,CH4NOx的偶联反应比其它HC与NOx的偶联反应困难,导致NOx的转化难度大;同时CH4自身被氧化的难度大,且NOx排放较高,是柴油机裸排的2~3倍。

 

中自环保科技股份股份有限公司(简称“中自公司”)针对天然气公交车研发的尾气后处理技术是目前zui有效的降低NOx等排放的技术。SCR尾气后处理系统由SCR催化器与尿素喷射控制系统(DCU)组成。DCU通过CAN总线与发动机ECU通讯,获得发动机的运行参数,同时采集SCR催化器温度,计算出尿素溶液的喷射量,并控制计量喷嘴喷射,尿素溶液在排气管混合区遇高温分解成氨气(NH3)和水,与排气充分混合后进入SCR催化转换器。在SCR催化器作用下NH3NOX反应生成氮气和水排到大气中。同时通过NOx传感器信号采集NOx信息,进行OBD功能监控。
天然气发动机排温相对于柴油机偏高,通过实际道路跟车测试,公交车在正常运行时,催化器温度基本维持在300℃-400℃,为SCR催化器性能******的温度区间。
 
 

 

改造产品图

 

产品类型

 

中自环保公司开发的柴油车天然气公交车SCR尾气后处理系统包括空气辅助式SCR尾气后处理系统和非空气辅助式SCR尾气后处理系统,并根据原车车身的不同布局设计了不同结构的产品。

 

空气辅助式SCR尾气后处理系统         非空气辅助式SCR尾气后处理系统

产品的三种结构

(1) 一字型结构
该结构简单实用,可拆卸适合替代原车底部为圆筒型结构消声器的卡车或原消声器在车辆底部呈“一”字布置的车型。

 

(2) S型结构
该结构较为紧凑,前后两桶可以并排或不同角度转弯链接,可拆卸设计,原消声器在侧面布置的车型。

 

(3) 箱式结构
该结构***为紧凑,非常适用替换大部分柴油卡车上的方形消声器。由于可以直接取代原车消声器,所以产品安装固定可以使用原消声器固定位置和固定方式,产品安装便捷牢固。这样整车结构不会发生任何改变,保障了其安全性。

 

v 产品性能参数

减排效果

系统背压

尿素消耗

增加油耗

CO :-70%

HC:
-70%

PM:
-90%

PN :
-90%

NOx :
-70%

17~25Kpa

≤油耗的5%

≤5%

 

控制策略

中自的控制策略是基于模型的开环控制策略,采用双氮氧传感器,增加了前馈控制环节。

 

尿素供给量控制模型

 

瞬态工况控制策略

燃油适应性

中自产品能适应国五阶段车用柴油(硫含量S≤10ppm)。我公司售前售后人员和说明书将重点强调必须使用国4标准以上柴油,即含硫量低于50PPM。如果我公司售后人员对用户使用非达标柴油产生质疑,可以与客户协商在第三方鉴证情况下对,油箱内柴油进行取样并送第三方专业检测机构进行油品鉴定。
本系统使用的催化剂有非常好的抗硫性,能在350ppm的燃油下至少持续的工作至少200小时。卡车司机如果是不小心加了不达标油以后,短时间内不会对整个系统产生不可逆的影响。
即使燃油中的硫含量达到3500ppm,也做过实验。虽然,大约使用20小时后催化剂还能继续工作,但是性能已经有明显减弱。

 

催化剂抗硫性能的实验转化图
在切换成国五柴油,催化剂可以在350℃以上,大约30分钟以后覆盖在催化剂上的硫酸盐会从催化剂表面除去(SO3&SO4),催化剂也能够顺利的进行脱硫再生,性能显著回升,基本能达到初始性能状态。由此证明,改型催化剂可以******限度下承受短时间内一定高含硫量的柴油。
在抽取了100辆柴油车在线监控数据后发现,排气温度高于350℃的情况也会发生。此外,如果DOC效果下降,CDPF 再生性能也随之下降,背压升高带动发动机排气温度升高。我们也可以通过在维护保养时,对后处理系统进行加热再生,******限度保证系统的使用寿命不受个别偶然情况所限制。

产品实物图(S型产品实物图)

 

热管理方案

同:颗粒捕集器DPF

 




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