2019年8月,國六排放標(biāo)準(zhǔn)正式實施。相對于國五標(biāo)準(zhǔn),國六在CO、HC、NOx等排放指標(biāo)上更加嚴(yán)格,單一的技術(shù)將無法達到標(biāo)準(zhǔn),無論是輕型柴油機還是重型柴油機都需要同時裝備DPF、DOC、SCR才能滿足排放要求,DPF的重要性日漸凸顯,DPF需求將迎來爆發(fā)。對于從業(yè)者來說,是新的挑戰(zhàn),更是新機遇!
1、柴油機污染物的排放與危害
柴油機排放的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔铮℉C)、氮氧化合物(NOx)、及顆粒物(PM),顆粒物(PM)和氮氧化物(NOx)是柴油機排放中的主要污染物。
2、國六后處理技術(shù)
后處理排放技術(shù)是一種對發(fā)動機排出的廢氣進行適當(dāng)處理已減少廢氣對環(huán)境造成的污染的技術(shù)。燃油噴射系統(tǒng)主要應(yīng)用于國二、國三,后處理排放技術(shù)針對國四以上排放國標(biāo)。
為了實現(xiàn)排放達到國六標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計師在發(fā)動機以及后處理系統(tǒng)上做了很大的改進。按大類分可以分為兩類。一類是高效SCR+DOC+DPF的路線,一類是EGR+DOC+DPF+SCR路線。
EGR:廢氣再循環(huán)Exhaust Gas Recirculation
EGR作用是把發(fā)動機排出的部分廢氣回送到進氣歧管,并與新鮮混合氣一起再次進入氣缸,降低溫度,降低氧含量,減少NOx產(chǎn)生。
DOC:氧化型催化器 Diesel Oxidation Catalyst
DOC是一種氧化催化器,在國六系統(tǒng)中,DOC至關(guān)重要 ,其主要作用有以下三點:
① 將廢氣里的NO(一氧化氮)轉(zhuǎn)化為NO2(二氧化氮),當(dāng)廢氣溫度高于300°C后,NO2能夠?qū)PF捕集到的顆粒再生掉(被動再生)。
② 將廢氣里的NO(一氧化氮)轉(zhuǎn)化為NO2(二氧化氮),當(dāng)廢氣中NO2比例上升后,能夠迅速提升SCR的轉(zhuǎn)化效率能力。
③ 當(dāng)主動再生需要被激活時,DOC將IU(燃油噴射單元)噴入的柴油氧化,把廢氣溫度提高到600°C左右。
SCR:選擇性催化還原 Selective Catalytic Raduction
SCR早期應(yīng)用于工廠工業(yè)脫硝,其基本原理是:在廢氣中加入氨氣(NH3) ,當(dāng)溫度滿足一定條件時,在催化劑的作用下,NH3和廢氣中的NOx迅速反應(yīng),最終NOx被還原為無毒的氮氣(N2)
隨著柴油機排放污染物日益加重,SCR技術(shù)被考慮應(yīng)用于來降低柴油機廢氣中的NOx,由于NH3不容易存儲,且本身也具有毒性,采用毒性更低且容易存儲的尿素溶液來代替NH3,尿素溶液在150℃以上排氣中能夠迅速水解,生成NH3。
DPF:壁流式顆粒捕集器 Diesel Particulate Filter
DPF為柴油顆粒捕捉器的縮寫,后處理過程的第二部,也是三段式排氣管中的第二段,主要作用是捕捉PM顆粒,對PM的削減能力在90%左右。
當(dāng)DPF裝置捕捉足夠多的顆粒物后,為了避免堵塞,會對捕捉的顆粒物進行消解,這個過程叫做DPF再生,再生過程分為主動和被動兩種形式。
被動再生:將NO在DOC中氧化為NO2,NO2比NO活躍,在250°C~450°C時氧化碳顆粒。
主動再生:實際運行工況時,排氣溫度達不到被動再生條件(排氣溫度250°C~450°C),需通過噴油在DOC中發(fā)生氧化反應(yīng),將排氣溫度提高到550°C以上,使碳燃燒氧化反應(yīng)生成二氧化碳。