The issue of improving the efficiency of nitrogen oxide neutralization systems in diesel internal combustion engines

Full Text

Введение В последнее десятилетие при введении в ЕС новых более жестких норм к выбросам вредных веществ приоритет отдается наиболее опасным оксидам азота (NOх) и твердым частицам. Требования Правил 49-06 существенно жестче требований Правил № 49-05: по оксидам азота - в 5 раз; по частицам - в три раза [1, 2]. Технология снижения содержания в отработавших газах (ОГ) NOх на каталитических нейтрализаторах в бензиновых ДВС достаточно хорошо отработана. Современные системы каталитической нейтрализации вредных веществ бензиновых ДВС, работающих с α = 1,0 имеют высокую эффективность нейтрализации оксидов азота более 95%. Процесс каталитической нейтрализации при этом протекает при температуре 300-900°С и при больших скоростях потока отработанных газов ДВС с малым временем контакта ОГ с катализатором. В дизельном ДВС, использующем в работе бедные смеси в условиях отсутствия в ОГ восстановителей, применяются другие принципы каталитической нейтрализации NOx. Самым эффективным методом снижения оксидов азота с ОГ дизелей является селективная очистка ОГ методом SCR-NH3 (Selective Catalytic Reduction). В настоящее время разработаны и другие типы нейтрализации NOх, например SCR-HС, в которых используется топливо для поддержания каталитической реакции восстановления азота и создания высокой температуры в нейтрализаторе. Однако данный метод приводит к существенному увеличению расхода топлива ДВС и соответственно выбросу СО2. Применение системы SCR-NH3, как утверждается специалистами, позволяет расходовать на 30% меньше топлива, чем в системах нейтрализации SCR-HС. Поэтому все импортные автомобили среднего и большого классов поставляются в Россию по технологии SCR-NH3. В Европе эта технология также широко используется и устанавливается на 70% автомобилей. В качестве восстановителей в системе очистки SCR-NH3 используется аммиак (NH3), выделяемый в процессе термолиза и гидролиза раствора мочевины CO(NH2)2 при ее впрыскивании через форсунку в нейтрализатор. В публикациях [3, 4] было показано, что для обеспечения высокой эффективности очистки ОГ дизельных ДВС от вредных веществ необходимо решить ряд технических проблем у систем нейтрализации ОГ дизелей. О необработанности системы SCR-NH3, применяемой в настоящее время, говорит и тот факт, что предельные европейские нормы выбросов по оксидам азота для ДВС с искровым зажиганием для автомобилей категории М, N1 и N2 в 3-3,4 раза ниже, чем для ДВС с воспламенением от сжатия. Связано это с невозможностью выполнения более жестких требований по выбросам NOx этими системами. Сравнительно невысокая эффективность очистки ОГ дизелей 30-90% по оксидам азота вызывает соответствующее к ним отношение с позиции общественного экологического мнения на западе. Достаточно сказать, что во Франции на законодательном уровне дизельные двигатели, даже соответствующие современным нормам, уже исключили из «категории 1», к которой относятся самые экологически чистые ДВС. Невозможность выполнения дизельными двигателями жестких норм по выбросам ВВ вынудило в европейском экологическом законодательстве применить для дизелей более мягкие нормы стандарта ЕВРО, чем для бензиновых ДВС. Известно, что достаточно большую мощность у ДВС для транспортных средств можно получить только применяя процесс воспламенения топлива от сжатия, поэтому по крайней мере для крупнотоннажных грузовиков альтернативы дизельным ДВС просто нет. Напрашивается вопрос, можно ли решить проблему повышения эффективности систем нейтрализации оксидов азота в дизелях? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим причины, лежащие в основе этой проблемы, препятствующие ее решению, и направления, по которым идут разработчики современных систем нейтрализации для дизельных ДВС. 1. Анализ методов селективной очистки ОГ в системе выпуска дизелей На рис. 1 приведена система нейтрализации вредных веществ (ВВ) с ОГ ДВС tdi-V6 Volkswagen уровня выбросов ЕВРО-5, использующим метод SCR-NH3. Рис. 1. Система нейтрализации ВВ с ОГ Volkswagen уровня выбросов ЕВРО-5 методом SCR-NH3 Fig. 1. Aftertreatment system of explosives with Volkswagen exhaust gases of EURO-5 emission level using the SCR-NH3 method Использование метода SCR-NH3 обосновано возможностями получения относительно высокой эффективности снижения NOx по отношению к другим методам, а также теми возможностями, которые можно достичь при ее модернизации. Максимально достижимая степень конверсии NOx в системе очистки метода при оптимальных условиях достигает 90%. Система каталитического восстановления окислов азота содержит окислительный катализатор, сажевый фильтр, восстановительный нейтрализатор, нейтрализатор финишной очистки, блок управления, устройство хранения, подогрева и подачи мочевины, систему подачи мочевины через форсунку в нейтрализатор. В системе селективной каталитической нейтрализации оксидов азота методом SCR-NH3 используется 30-35% раствор мочевины. Это соотношение в отличии от высококонцентрированных растворов не опасно для окружающей среды и человека при его применении. Давление в системе подачи мочевины составляет 0,3 - 0,6 МПа. На рис. 2 и 3 показаны подающий AdBlue модуль и бак хранения мочевины с системами подогрева реагента и подачи к форсункам дизельного ДВС Volkswagen TDI [5]. Рис. 2. Подающий AdBlue модуль с системой подогрева и подачи реагента к форсункам дизельного ДВС Volkswagen tdi-25-l-evro-5 (Vh = 2,5 л, Ne = 120 кВт) Fig. 2. AdBlue supply module with a heating system and reagent supply to the injectors of the Volkswagen tdi-25-l-evro-5 diesel internal combustion engine (Vh = 2.5l, Ne = 120kW) Мочевина, проходя через форсунку, смешивается с воздушным потоком и впрыскивается в поток отработавших газов после сажевого фильтра в виде облака капель. В последней модернизированной системе селективной каталитической нейтрализации мочевина впрыскивается без использования сжатого воздуха. Рис. 3. Подогреваемые баки хранения мочевины AdBlue, применяемые на автомобилях категории N1 и N3 Fig. 3. Heated AdBlue urea storage tanks used on N1 and N3 category vehicles Следует сказать, что для эффективного протекания реакции на катализаторе требуется высокая температура 400-550°С и определенное время для процесса гидролиза и термолиза мочевины. Из-за охлаждения ОГ ДВС при движении по выпускному тракту реальный диапазон работы системы нейтрализации ограничивается пределами 250-500°C. Поэтому эффективность процесса нейтрализации NOx составляет 30-90%. Решают проблему повышения эффективности процесса увеличением протяженности зоны между форсункой подачи мочевины и катализатором, а также изыскивают другие методы интенсификации этого процесса, например, путем установки специальных катализаторов гидролиза мочевины. Предварительный гидролиз мочевины существенно повышает степень восстановления NOx, при этом проскок аммиака через нейтрализатор финишной очистки резко снижается [6]. Согласно результатам экспериментальных исследований, при температуре выше 550°C при использовании катализаторов начинается уже рост образования вторичного NOx и падает эффективность процесса нейтрализации [6, 7]. При температурах 1000-1300 К оксиды азота становятся основным продуктом реакции. Одним из существенных недостатков систем SCR-NH3 также является наличие в ОГ нормируемого Правилами ООН № 49-06 токсичного вещества аммиака (NH3), который относится к газам 4-го класса опасности [8]. Он относится к группе веществ удушающего действия. Аммиак является высокотоксичным соединением, даже находясь в крови в относительно небольших концентрациях. Симптомы аммиачного отравления уже проявляются в 23 кратном превышении предельно-допустимых концентраций ПДК. Применение в системах передозировки подачи мочевины для повышения эффективного процесса нейтрализации NOx приводит к проскоку аммиака через нейтрализатор финишной очистки. Выбросы NH3 уровня Евро V допускают концентрации NH3 = 25 млн-1, не более. В эксплуатации систем Правилами № 49-06 допускается некоторый их рост. Но для его ограничения предусмотрен контроль NH3 бортовой системой диагностики от датчика, установленного на выходе из системы. Для контроля процесса нейтрализации в применяемых системах очистки SCR-NH3 дизельных двигателей установлены датчики: температуры реагента нейтрализации, температуры отработавших газов на входе в нейтрализатор, датчики концентрации NOx и NH3 в отработавших газах после нейтрализатора. Дозирование мочевины при впрыскивании регулируется блоком управления. На рис. 4 приведена современная схема системы очистки SCR-NH3 дизельных двигателей [5, 9]. Следует сказать о других недостатках присущих данной системе, которые заключаются в: · сложности создания в каталитическом нейтрализаторе необходимой температуры на различных режимах работы ДВС (реальный температурный диапазон работы системы нейтрализации ограничивается пределами 200-500°C); · низкой степени восстановления NOx на отдельных режимах работы ДВС вследствие недостаточного времени для предварительного гидролиза мочевины; · неравномерным распределением аммиака в зоне реакции нейтрализации; · низкой эффективности процесса восстановления азота подачей избыточного аммиака в катализаторе и появляющемся вследствие этого проскоке NH3 через восстановительный нейтрализатор. Рис. 4. Схема системы очистки ОГ методом SCR-NH3 в дизельных ДВС Fig. 4. SCR-NH3 exhaust gas cleaning system diagram in diesel internal combustion engines Для поднятия эффективности процесса нейтрализации применяются способы повышения равномерности распределения реагента при его подаче в нейтрализатор, выбор параметров впрыскивания и оптимальное его количественное дозирование системой через форсунку и другие мероприятия. Распыливание AdBlue осуществляется при помощи форсунки (рис. 5) с электромагнитным клапаном. Параметры угла распыливания факела AdBlue, строго выбираются, т.к. они в значительной мере влияют на процесс эффективности процесса нейтрализации [5, 9]. Рис. 5. Форсунка впрыскивания AdBlue в систему выпуска ОГ дизелей Fig. 5. AdBlue injection nozzle for the exhaust system of diesel engines При распылении и разложении мочевины должно быть обеспечено равномерное объёмное распределение аммиака в потоке перед его поступлением в катализатор. Для этого в применяемых системах необходимы меры по активному перемешиванию газового потока, например, смесители, которые ускоряют процессы испарения и диффузии раствора и способствуют разложению мочевины, обеспечивая однородность потока. В эксплуатации у системы очистки методом SCR-NH3 возникают и другие проблемы. При работе системы происходит забивание сопел форсунок кристаллами мочевины, что снижает эффективность каталитического процесса. Производители систем решают эту проблему различными методами. Основное направление решения проблемы забивания выходных отверстий кристаллами мочевины при пониженных температурах - это применение нагревательных элементов в системе подачи мочевины. Также осуществляется подогрев бака хранения мочевины. Применяются также устройства, обеспечивающие лучшее смешивание и равновесное распределение капель мочевины в потоке ОГ. На рис. 6 показано устройство «микшер», обеспечивающее равномерное смешение мочевины в потоке ОГ ДВС. Применяемый фирмой Volkswagen микшер для этой цели играет роль отражающей поверхности для распылённых капель мочевины. При соударении с поверхностью микшера распылённые капли дробятся. Это приводит к тому, что впрыснутая мочевина быстрее испаряется и переходит в газообразное состояние. Кроме того, это позволяет исключить попадание крупных капель распылённой мочевины на восстановительный катализатор. Дополнительно, геометрическая форма микшера придаёт потоку ОГ вращательное движение, что приводит к лучшему смешиванию и равновесному распределению капель в потоке ОГ. Доля восстановителя (NH3/NO), поступающего в катализатор, рассчитывается блоком управления и является выходным параметром расчетной математической модели процесса нейтрализации. При расчете массового потока ОГ принимается, что он соответствует массовому расходу воздуха во впускном канале и массе впрыскиваемого топлива. Контроль работы системы SCR и его самодиагностика производятся с помощью сигнала от датчика NOx, который также определяет и эффективность действия восстановительного катализатора. Для этого измеренное значение сравнивается с математической моделью расчёта количества оксидов азота в электронном блоке управления двигателя. Рис. 6. Системы впрыскивания и обеспечения равномерности смешения мочевины с ОГ ДВС tdi-V6 Volkswagen Fig. 6. Injection systems and ensuring uniform mixing of urea with exhaust gas of tdi-V6 Volkswagen internal combustion engines Если значение эффективности станет меньше определённого, включаются лампа check engine и контрольная лампа системной ошибки на дисплее, при этом также вносится ошибка в блок электронной памяти неисправностей. Германский концерн Daimler устанавливает дополнительное дозирующее устройство впрыскивания раствора мочевины внутрь двухстеночной трубы перед катализатором, обеспечивает точную дозировку мочевины, что позволяет селективно проводить восстановление окислов азота до свободного азота при умеренных температурах (300-400°C). Оно служит своеобразным термосом, поддерживающим нужную оптимальную температуру отработавших газов, и за счет этого позволяет снижать концентрацию вредных окислов азота ДВС. Немецкая компания Emitec, занимающая ведущие позиции в мире по разработкам и выпуску каталитических нейтрализаторов, также использует принцип нагревания мочевины до значительных температур и интенсификации процессов ее гидролиза и термолиза для поднятия эффективности нейтрализации NOx [5, 9]. Фирма Robert Bosch GmbH предложила систему Denoxtronic, в которой в результате сгорания топлива температура ОГ поднимается почти до 600 °С, при которой сгорает сажа в фильтре и повышается эффективность каталитического процесса в нейтрализаторе NOx. Американская компания Eaton разработала сложную и дорогую технологию на основе SCR, в которой аммиак получают в системе выпуска ДВС и воздействуют на мочевину высокими температурами. Однако эти методы довольно сложны и приводит к существенному увеличению расхода топлива на дизельных ДВС и соответственно выбросу СО2. Следует также сказать, что перечисленные меры не позволяют достичь уровня выбросов ЕВРО-6, поэтому производители систем нейтрализации для решения проблемы вынуждены применять дополнительно рециркуляцию отработавших газов, которая, как известно, при ее негативном воздействии на рабочий процесс и проблемах в эксплуатации ДВС может существенно (до 50%) повысить эффективность процесса нейтрализации NOx. В этих системах для повышения показателя рециркуляции и более эффективного снижения уровня оксидов азота применяют охлаждение радиатором рециркулируемых отработавших газов. Благодаря этому температура в камере сгорания дополнительно снижается, тем самым уменьшая выбросы NOx. Целью данной работы является повышение эффективности процесса нейтрализации NOx доработкой системы путем создания благоприятных условий для реакций нейтрализации за счет применения впрыска мочевины в цилиндры ДВС на такте расширения в дизельном ДВС. Это достигается за счет более высокой температуры ОГ в цилиндре ДВС, интенсификации и увеличении времени процесса термолиза и гидролиза мочевины, активным перемешиванием реагента в условиях работы турбокомпрессора ДВС. Но использование данного метода для процесса нейтрализации NOx сопряжено с проблемой возможного выхода вторичного NOx в условиях выделения аммиака при впрыске мочевины в цилиндры ДВС при более высокой температуре, характерной такту выпуска ОГ. В этой связи рассмотрим кинетику процессов взаимодействия оксидов азота с восстановителями на разных этапах процесса и влияние температурного фактора на процесс нейтрализации NOx. 2. Кинетика разложения оксидов азота в каталитическом реакторе, процесс окисления NH3 на катализаторе и расчет температурных условий в цилиндре дизельного ДВС на такте выпуска ОГ При очистке оксидов азота на катализаторе до молекулярного азота используются восстановители. В качестве восстановителей могут выступать водород (Н2), углеводороды (СН), окись углерода (СО) [7]. Катализатором служат элементы платиновой группы. В общем виде реакцию нейтрализации оксидов азота можно записать уравнением: NO + (Н2, СН, СО)→ СО2+ N2 + Н2О, NO + 2H2 = N2+ 2H2O, NO2 + H2 = NО+ H2O. При наличии СН оксиды азота взаимодействуют с углеводородами, кислород вступает в реакцию с углеродом, в результате образуются углекислый газ, азот и вода: NO2 + СН → СО2+ N + Н2О. Однако при работе на бедных смесях, характерных для дизельного ДВС, восстановителей недостаточно для нейтрализации оксидов азота. Поэтому в качестве восстановителя используется аммиак мочевины, выделяемый при ее термолизе и гидролизе. Основная реакция восстановления аммиаком азота идет с образованием воды: 4NО+О2 +4NH3 = 4N2 + 6H2О. Суммарная реакция восстановления аммиаком азота имеет вид: 4NН3 + 2NО2 + 2NO = 4N2 + 6Н2О. а) б) Рис. 7. Температура ОГ после турбокомпрессора дизельных ДВС: а)Vh = 9 л и б) Vh = 12 л Fig. 7. Exhaust gas temperature after the turbocharger of diesel internal combustion engines: a) Vh = 9 l and b) Vh = 12 l При протекании этих реакций решающую роль играет температура на катализаторе. Максимальная температура ОГ поле турбокомпрессора дизельного ДВС при моторных испытаниях на режиме максимального момента по 13 ступенчатому циклу Правил №49 ООН, как видно из рис. 7 составляет 492°С. При более высоких температурах ˃550°С эффективность процесса нейтрализации на катализаторе заметно снижается. Это обусловлено опережающей реакцией окисления (горения) аммиака с образованием вторичного NО. При этом возможно также образование закиси азота. Остаточный после реакции нейтрализации аммиак может значительно увеличивать выход NО по реакции: 4NH3 +5О2 = 4NО +6H2О. Как показали исследования, передозировка подачи мочевины по отношению к выделяемому дизельным ДВС NО (NH3/NО) повышает эффективность восстановительного процесса, но при этом резко увеличивается проскок аммиака через заградительный нейтрализатор очистки газов [6]. При низких температурах ОГ 200-300°C процесс нейтрализации замедляется из-за относительно медленного разложения мочевины. При температурах ниже 200°С прекращается термолиз, гидролиз мочевины и, как следствие, восстановление азота аммиаком и реакция идет при наличии NH3 с образованием нитрида аммония NH4NО3. Рассматривая нейтрализацию NOx на катализаторе от температурного фактора, важно учитывать окисление аммиака в системе очистки, который в значительной степени влияет на эффективность нейтрализации методом SCR-NH3. Эффективность метода SCR-NH3 начинает падать с ростом температуры выше 550°С и уже при 600°С составляет 60% [7]. При температурах 1000-1300 К (727-1027°С) оксиды азота становятся основным продуктом реакции. При дальнейшем росте температуры среди продуктов реакции появляется и закись азота N2O, однако ее доля существенно мала [7]. Возможны также реакции диссоциации азота и аммиака: 2NO = N2 + O2 + 180 кДж, 2NH3 = N2 + 3H2 - 91,6 кДж. Полная диссоциация закиси азота наступает при 900ºС. Как показали исследования [10, 11], процесс окисления аммиака на катализаторах происходит при относительно более низких температурах, чем окислительно-восстановительные процессы с впрыскиванием мочевины без катализатора, т.к. для выделения аммиака из мочевины должны произойти предварительные процессы термолиза и гидролиза. Учитывая изложенное выше, определим расчетным методом температурные условия впрыскивания мочевины на такте выпуска ОГ в цилиндры дизельного ДВС на наиболее нагруженном режиме работы по внешне скоростной характеристике ДВС, где концентрации NОх максимальны. Рис. 8. Параметры в цилиндре, рассчитанные для дизельного ДВС, при цикловой подаче топлива 100 мг/цикл, n = 1625 мин-1, Ре = 1,66 МПа (S/D = 124/107, = 17,3) Fig. 8. Parameters in the cylinder, calculated for a diesel internal combustion engine, with a cyclic fuel supply of 100 mg / cycle, n = 1625 min-1, Ре = 1,66 MPa (S/D = 124/107, = 17,3) На рис. 8 представлены результаты расчета температуры в цилиндре дизельного ДВС при цикловой подаче дизельного топлива 100 мг/цикл и частоте вращения коленчатого вала ДВС, соответствующей максимальному крутящему моменту. Температура газов в цилиндре ДВС при завершении процесса сгорания при нагрузке (Ре = 1,66 МПа) составляет 1230°C. В момент открытия выпускного клапана она снижается до 813°C, температура на выходе из турбокомпрессора ДВС составляет 527°C. При минимальной нагрузке, Ре = 0,5 МПа, n = 1625 мин-1, температура в момент открытия выпускного клапана составляет 472°C. Расчетные данные хорошо согласуются с экспериментальными значениями температур, полученными при испытаниях на моторном стенде. Приведенные значения температур показывают, что если осуществлять впрыскивание мочевины в цилиндр ДВС после завершения открытия выпускного клапана, то условия для процесса термолиза и гидролиза мочевины, а также восстановительных реакций будут благоприятны. С учетом изложенного выше, следует рассмотреть уже имеющийся опыт селективной очистки газов от NOx с подачей мочевины при высоких температурах и технологии, применяемые в других отраслях промышленности. 3. Селективная некаталитическая очистка газов от NOx с подачей мочевины Заслуживает внимания опыт нейтрализации NOx, содержащихся в дымовых газах тепловых станций. Эта технология очитки газов разработана в РГУ нефти и газа им. Губкина [12, 13]. Отличие предложенной РГУ системы очистки от метода SCR-NH3 заключается в том, что очистка дымовых газов от NOx протекает при высоких температурах 850-1100°С. Очистка газов при таких температурах осуществляется без катализаторов за счет подачи мочевины (карбамида). Разработанная технология обеспечивает более высокую степень очистки газов при меньшем удельном расходе восстановителя по сравнению с известными некаталитическими технологиями. Методы некаталитической очистки топочных газов являются менее затратными, однако их эффективность, как правило, значительно ниже по сравнению с каталитическими. Процесс очистки газов регулируется с помощью автоматической системы управления, которая позволяет задавать и поддерживать необходимую степень очистки газов от NOx. Эта технология использует аминосодержащие восстановители, находящиеся в газовой фазе. При разработке этих процессов было рассмотрено применение большого числа возможных восстановителей, но, как показали исследования, практическое значение имеют только аммиак и карбамид, причем карбамид является более предпочтительным с точки зрения экологической безопасности процесса. В тепловых агрегатах станций в условиях более низких температур были использованы также и гибридные технологии, сочетающие низкотемпературное каталитическое и высокотемпературное некаталитическое восстановление оксидов азота. Это позволяет стабилизировать высокую эффективность очистки газов и обеспечить практически полную очистку от NOx в широком диапазоне температур, а также существенно снизить проскок непрореагировавшего аммиака. Установлено, что при низкой температуре NO2 более устойчивы к процессу нейтрализации. В высокотемпературной зоне ˃ 850°С процесс нейтрализации оксидов азота осуществляется значительно легче, чем низкотемпературной. Оптимальная при некаталитической очистке предельная температура с точки зрения эффективности процесса с использованием карбамида находится в диапазоне температур 840-900°С. При более высоких температурах дымовых газов, как это видно из рис. 10, эффективность процесса очистки дымовых газов от оксидов азота снижается [12, 13]. Исследования селективного каталитического восстановления оксидов азота дымовых газов проводились в реакторе при температуре 250-450°С на вольфрамованадиевом оксидном катализаторе. Как видно из рис. 9а, катализатор позволяет достичь степень очистки дымовых газов в 91 % с проскоком аммиака ниже 50 ppm. Некаталитические методы характеризуются меньшей степенью очистки, а проскок аммиака выше и требует дополнительного регулирования подачи реагента для обеспечения приемлемого уровня эффективности. На рис. 9б приведено влияние высокой температуры на эффективность очистки дымовых топочных газов от NOx [12, 13]. При температуре 840°С, как видно из рис. 9б, идет наиболее эффективный процесс нейтрализации NOx. При температуре выше 840°С эффективность очистки дымовых газов начинает падать и при 1010°С с концентрацией раствора мочевины 20 % она составляет 32 %. Увеличением концентрации мочевины до 40 % можно поднять эффективность очистки газов до 54 %. Но передозировка увеличивает концентрацию аммиака на выходе в дымовых газах до 30-90 ppm [12, 13]. Максимальные концентрации NOx в очищенных дымовых газах составляют в среднем 230 млн-1 в рабочем температурном диапазоне 840-1100°С, что сопоставимо концентрациями NOx в ОГ дизельного ДВС уровня выбросов Евро-5. а) б) Рис. 9. Влияние температуры на эффективность очистки дымовых топочных газов от NOx [11]: а) очистка от NOx на экспериментальной установке, б) очистка в дымовых трубах Fig. 9. Influence of temperature on the efficiency of cleaning flue gases from NOx [11]: а) cleaning from NOx at the pilot plant, b) cleaning in smoke flue Выводы Выполненный анализ применяемых на дизельных ДВС систем очистки ОГ, использующих метод SCR-NH3, показывает недоработанность применяемого метода нейтрализации NOx и его сложность. Основным фактором, препятствующим достижению высокой эффективности системы нейтрализации NOx, является недостаточно высокая температура при практической реализации данного процесса. Для выполнения действующих в ЕС норм по выбросам NOx производители систем применяют целый комплекс мер, включая рециркуляцию ОГ. Это позволяет достичь необходимого уровня по выбросам NOx, действующего в настоящее время в ЕС. Опыт нейтрализации NOx, содержащихся в газах тепловых станций, показывает, что при использовании карбамида оптимальная температура для обеспечения высокой эффективности процесса при некаталитической нейтрализации NOx находится в диапазоне 840-900°С. Эта температура, как показывают приведенные расчеты, соответствуют параметрам состояния ОГ после завершения открытия выпускного клапана у дизельного ДВС. Модернизация применяемого в настоящее время процесса SCR-NH3 за счет впрыска мочевины на такте выпуска ОГ в дизельном ДВС позволит упростить существующий метод нейтрализации NOx и получить при этом дополнительные преимущества для современного высокофорсированного двигателя.

About the authors

A. V Shabanov

State Research Center of the Russian Federation NAMI

Email: saaha-1955@mail.ru
PhD in Engineering Moscow, Russia

D. V Kondratiev

State Research Center of the Russian Federation NAMI

Moscow, Russia

V. K Vanin

State Research Center of the Russian Federation NAMI

Moscow, Russia

A. Yu Dunin

Moscow Automobile and Road State Technical University (MADI)

PhD in Engineering Moscow, Russia

References

Supplementary files