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选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油机(车船)尾气排放中NOx的一项处理工艺,即在催化剂的作用下,喷入还原剂氨或尿素,把尾气中的NOx还原成N2和H2O。催化剂有贵金属和非贵金属两类。
工作原理
系统的基本工作原理是:尾气从涡轮出来后进入排气混和管,在混和管上安装有尿素计量喷射装置,喷入尿素水溶液,尿素在高温下发生水解和热解反应后生成NH3,在SCR系统催化剂表面利用NH3还原NOX,排出N2,多余的NH3也被氧化为N2,防止泄漏。一般情况下,消耗100L燃油的同时会消耗5L液体尿素水溶液。
应用场所
该技术也被广泛应用于柴油机尾气后处理,通过优化喷油和燃烧过程,尽量在机内控制微粒PM的产生,而后在机外处理富氧条件下形成的氮氧化物,及时用尿素(尿素在一定温度下分解生成氨)对氮氧化物(NOx)进行选择性催化还原,从而达到既节能、又减排的目的,该项技术是欧洲主流技术路线。
化学反应
在SCR中发生的化学反应如下:
尿素水解:(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2
NOX还原:NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
NH3氧化:4NH3+3O2→2N2+6H2O
在SCR系统中发生的复杂的物理和化学反应包括:
尿素水溶液的喷射、雾化、蒸发、尿素的水解和热解气相化学反应以及NOX在催化剂表面与NH3发生的催化表面化学反应。
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城市大气中的氮氧化物大多来自于燃料燃烧,即人为源,如汽车等流动源,工业窑炉等固定源。
据计算,各种燃料燃烧产生的氮氧化物量为:
1吨天然气,6.35公斤
1吨石油, 9.1-12.3公斤
1吨煤, 8-9公斤
而以汽油、柴油为燃料的汽车,尾气中氮氧化物的浓度相当高。在非采暖期,北京市一半以上的氮氧化物来自机动车排放。
氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐,随着降水和降尘从空气中去除。硝酸是酸雨的原因之一;它与其它污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染。
北京市从防止机动车尾气污染入手,防治措施有强制安装机外净化器;严格控制新车污染;推广使用清洁燃料等等。
室内空气中的氮氧化物污染主要来自室外空气污染。
在国家“十二五环保规划”中,氮氧化物成为继二氧化硫之后的实行总量控制的污染物。
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