中自環保科技股份有限公司

天然氣公交車SCR尾氣后處理系統

發布時間:2019-04-19 21:24

技術原理

  城市公交使用的發動機大部分以天然氣發動機(大部分采用稀薄燃燒技術)為主,覆蓋國三、國四、國五排放的發動機,現營運的天然氣公交車接近一千萬輛左右。而天然氣發動機的有害排放物主要是一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOx,NOx中主要是NO,其所占比例大約為95%,其它成分僅占5%)。其中,HC的主要成分為CH4,CH4是最穩定的HC化合物,CH4和NOx的偶聯反應比其它HC與NOx的偶聯反應困難,導致NOx的轉化難度大;同時CH4自身被氧化的難度大,且NOx排放較高,是柴油機裸排的2~3倍。

  中自環保科技股份股份有限公司(簡稱“中自公司”)針對天然氣公交車研發的尾氣后處理技術是目前特別有效的降低NOx等排放的技術。SCR尾氣后處理系統由SCR催化器與尿素噴射控制系統(DCU)組成。DCU通過CAN總線與發動機ECU通訊,獲得發動機的運行參數,同時采集SCR催化器溫度,計算出尿素溶液的噴射量,并控制計量噴嘴噴射,尿素溶液在排氣管混合區遇高溫分解成氨氣(NH3)和水,與排氣充分混合后進入SCR催化轉換器。在SCR催化器作用下NH3和NOX反應生成氮氣和水排到大氣中。同時通過NOx傳感器信號采集NOx信息,進行OBD功能監控。

  天然氣發動機排溫相對于柴油機偏高,通過實際道路跟車測試,公交車在正常運行時,催化器溫度基本維持在300℃-400℃,為SCR催化器性能最好的溫度區間。


產品類型


  中自環保公司開發的柴油車天然氣公交車SCR尾氣后處理系統包括空氣輔助式SCR尾氣后處理系統和非空氣輔助式SCR尾氣后處理系統,并根據原車車身的不同布局設計了不同結構的產品


 產品的三種結構


一字型結構

該結構簡單實用,可拆卸適合替代原車底部為圓筒型結構消聲器的卡車或原消聲器在車輛底部呈“一”字布置的車型。

S型結構

該結構較為緊湊,前后兩桶可以并排或不同角度轉彎鏈接,可拆卸設計,原消聲器在側面布置的車型。

箱式結構

該結構最為緊湊,非常適用替換大部分柴油卡車上的方形消聲器。由于可以直接取代原車消聲器,所以產品安裝固定可以使用原消聲器固定位置和固定方式,產品安裝便捷牢固。這樣整車結構不會發生任何改變,保障了其安全性。


 產品性能參數




控制策略

  中自的控制策略是基于模型的開環控制策略,采用雙氮氧傳感器,增加了前饋控制環節。


燃油適應性


  中自產品能適應國五階段車用柴油(硫含量S≤10ppm)。我公司售前售后人員和說明書將重點強調必須使用國4標準以上柴油,即含硫量低于50PPM。如果我公司售后人員對用戶使用非達標柴油產生質疑,可以與客戶協商在第三方鑒證情況下對,油箱內柴油進行取樣并送第三方專業檢測機構進行油品鑒定。

本系統使用的催化劑有非常好的抗硫性,能在350ppm的燃油下至少持續的工作至少200小時。卡車司機如果是不小心加了不達標油以后,短時間內不會對整個系統產生不可逆的影響。

即使燃油中的硫含量達到3500ppm,也做過實驗。雖然,大約使用20小時后催化劑還能繼續工作,但是性能已經有明顯減弱。

  在切換成國五柴油,催化劑可以在350℃以上,大約30分鐘以后覆蓋在催化劑上的硫酸鹽會從催化劑表面除去(SO3&SO4),催化劑也能夠順利的進行脫硫再生,性能顯著回升,基本能達到初始性能狀態。由此證明,改型催化劑可以最大限度下承受短時間內一定高含硫量的柴油。

  在抽取了100輛柴油車在線監控數據后發現,排氣溫度高于350℃的情況也會發生。此外,如果DOC效果下降,CDPF 再生性能也隨之下降,背壓升高帶動發動機排氣溫度升高。我們也可以通過在維護保養時,對后處理系統進行加熱再生,最大限度保證系統的使用壽命不受個別偶然情況所限制。


催化劑抗硫性能的實驗轉化圖

S型產品實物圖


熱管理方案同:顆粒捕集器DPF

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