SCR系统中尿素喷雾特性研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1、柴油机SCR系统的发展史及研究现状

柴油机SCR系统即柴油机尾气处理选择性催化还原系统,是针对在废气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)及颗粒(PM)等排放物得到有效控制并达到法规的要求的一种尾气处理策略。其基本工作原理就是通过优化柴油发动机缸内燃烧过程,使燃烧废气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)及颗粒(PM)等排放物得到有效控制并达到法规的要求,最后给入定量的质量分数为32.5%的尿素水溶液,尿素分解出的氨与氮氧化物在催化器中经过催化还原反应最后生成无害的氮气(N2)和水(H2O)。据测定,SCR 尾气后处理系统对氮氧化物的转化率通常能达到60%以上。

柴油机SCR系统的发展主要经历以下几个阶段:

SCR技术最早应用于火力发电厂、锅炉等固定式污染源,使用其脱硝技术降低NOx的排放[1],其后逐步应用于柴油发动机领域。20世纪80年代中期,欧洲在柴油发动机上已开始探索采用SCR技术来控制NOx的排放[2]。1995年,荷兰国家应用科学研究院首次将SCR系统应用在重型柴油车上,并进行了SCR系统试验,可以使NOx排放降低至1.0g·(kW·h)-1以下,由此确立了SCR技术在柴油车NOx排放控制领域的应用地位[3]。

与国外相比,国内对SCR技术的研究起步较晚,在初期相关发动机与汽车企业主要以引进国外成熟产品为主。近些年来,潍柴、玉柴、一汽和重汽等国内企业分别同国外SCR系统供应商或科研机构合作研发了适合于中重型柴油机的SCR技术,并已达到国IV排放标准的要求。国内一些高校及科研院所也相继开展了SCR技术的研究。武汉理工大学对SCR系统的控制策略、故障诊断、数值仿真等方面进行了较为深入研究[4];北京理工大学对SCR系统的排放特性、尿素喷雾特性等方面进行了试验研究[5];清华大学对SCR系统催化剂的储氨特性、瞬态循环下的NOx排放预测模型等方面进行了研究[6];吉林大学采用不同的故障诊断方法对SCR系统的控制策略进行了研究[7];军事交通学院对SCR系统的控制策略及故障管理机制进行了研究[8]。

因起步较晚、人力和物力投入有限,我国的SCR技术与国外相比仍存在一定的差距。国外SCR技术在中重型柴油车上的应用非常成熟,欧洲和美国等的技术水平处于国际领先地位。国内一些企业研发的SCR系统产品性能已基本达到使用要求,但产品的耐久性有待考验,稳定性也有待提高[9]。

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