譚丕強(qiáng)，曾歡，胡志遠(yuǎn)，樓狄明

（同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院，上海 201804）

引 言

氮氧化物 NOx是柴油機(jī)排放的主要含氮化合物，其主要成分包括NO、NO2和N2O[1-3]。高濃度的NO能引起人體神經(jīng)中樞的障礙，NO會(huì)在人體內(nèi)生成亞硝酸鹽，與血液中的血紅蛋白結(jié)合，引起組織缺氧，NO在空氣中很快轉(zhuǎn)化為 NO2；NO2是酸雨的來(lái)源之一，毒害人體的呼吸系統(tǒng)，是引起光化學(xué)煙霧的重要原因之一[4]；N2O是重要的溫室氣體，其溫室效應(yīng)約是CO2的300倍[4-6]。

采用氨（NH3）為還原劑的選擇性催化還原SCR技術(shù)是降低重型柴油機(jī)NOx排放的重要手段，是滿(mǎn)足重型柴油機(jī)國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的主流技術(shù)[7-8]。在該類(lèi)SCR的使用過(guò)程中可能會(huì)引起NH3泄漏，人體吸入NH3會(huì)引起氨中毒，抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)。對(duì)此，我國(guó)在重型柴油機(jī)瞬態(tài) ETC排放測(cè)試循環(huán)中，規(guī)定NH3的排放平均值不超過(guò)25 ml·m?3[9]。

關(guān)于柴油機(jī)主要含氮化合物的研究，通常認(rèn)為NOx的主要組分為 NO，其次為 NO2，還有極少量的N2O等。譚丕強(qiáng)等[1]研究了不同噴油提前角和不同轉(zhuǎn)速下，負(fù)荷對(duì)NO2排放的影響，發(fā)現(xiàn)NO2/NOx值隨負(fù)荷的增加顯著下降；唐韜等[10]研究了不同柴油機(jī)后處理系統(tǒng)N2O的生成特性，發(fā)現(xiàn)采用Cu沸石催化劑和Cu/Fe復(fù)合催化劑的SCR中，N2O生成量隨溫度的升高呈先增后減再增的趨勢(shì)；Klimczak等[11]的研究表明，NO在SCR中的氧化還原反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生N2O；Li等[12]研究了NO在以V2O5為催化劑的SCR中的氧化還原反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)N2O的生成量隨溫度的升高而增加。

從以上文獻(xiàn)中可以看出，關(guān)于柴油機(jī)主要含氮化合物已經(jīng)開(kāi)展了一些研究，已有的公開(kāi)文獻(xiàn)中，柴油機(jī)加裝SCR后的主要含氮化合物NO、NO2、N2O以及NH3排放特性的系統(tǒng)研究較少。

基于此點(diǎn)，本文在一臺(tái)電控高壓共軌重型柴油機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)，采用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）對(duì)柴油機(jī)主要含氮化合物NO、NO2、N2O和NH3進(jìn)行了研究，重點(diǎn)探索了該重型柴油機(jī)加裝SCR前后排氣中主要含氮化合物的排放特性。

1 試驗(yàn)裝置及方案

1.1 試驗(yàn)裝置

本文研究對(duì)象是一臺(tái)電控高壓共軌重型柴油機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main specifications of test engine

本文圖表中，未加裝SCR后處理裝置的裸機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)為原機(jī)，加裝 SCR后處理裝置的柴油機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)為SCR。使用的 SCR主催化劑為 V2O5-WO3/TiO2，V2O5-WO3/TiO2以其對(duì)NH3和NOx反應(yīng)的高催化效率、抗SO2和H2O的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用[13-15]，對(duì)它的深入研究具有典型的意義和價(jià)值。SCR的主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 SCR的主要技術(shù)參數(shù)Table 2 Main specifications of SCR

本試驗(yàn)采用 AVL FTIR傅里葉變換紅外光譜儀，對(duì)加裝SCR前后柴油機(jī)的NO、NO2、N2O、NH3等排放進(jìn)行測(cè)量。FTIR紅外光譜儀根據(jù)拉曼效應(yīng)，利用干涉儀干涉調(diào)頻，并根據(jù)干涉圖和光譜圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)測(cè)量干涉圖和對(duì)干涉圖進(jìn)行傅里葉變換來(lái)獲得光譜圖。并與標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行對(duì)比，得到相應(yīng)的原子團(tuán)或原子團(tuán)結(jié)合的信息，然后依照比爾定律，即可定量分析組分的濃度[16-17]。本文所用的FTIR紅外光譜儀，其對(duì)NO、NO2、N2O、NH3的測(cè)量精度依次為1.0、0.5、0.75、1.0 ml·m?3。

1.2 試驗(yàn)方案

本文研究了加裝 SCR前后該重型柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、主要含氮化合物（NO、NO2、N2O）、NH3排放特性。試驗(yàn)工況點(diǎn)如下。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的工況點(diǎn)：外特性是指發(fā)動(dòng)機(jī) 100%全負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)矩、油耗、排放等性能指標(biāo)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化結(jié)果，它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)在最大做功能力下的主要性能。本文中，轉(zhuǎn)速800～2200 r·min?1的全負(fù)荷情況下，每隔 200 r·min?1一個(gè)工況點(diǎn)，共計(jì)8個(gè)工況點(diǎn)。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)典型轉(zhuǎn)速下負(fù)荷特性的工況點(diǎn)：負(fù)荷特性是指發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩、油耗、排放等性能指標(biāo)隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化結(jié)果，它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)荷下的主要性能。本文選取兩個(gè)典型轉(zhuǎn)速，分別為最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速1400 r·min?1、標(biāo)定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速2200 r·min?1，各自轉(zhuǎn)速下5個(gè)不同負(fù)荷，分別為10%、25%、50%、75%和100%負(fù)荷，共計(jì)10個(gè)工況點(diǎn)。

試驗(yàn)用尿素水溶液為質(zhì)量濃度 32.5%的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)用尿素水溶液。尿素水溶液噴入排氣管后，經(jīng)過(guò)熱解和水解，然后釋放出NH3，NH3再與排氣中的NOx進(jìn)行混合及反應(yīng)。由于NH3和NOx混合及反應(yīng)的時(shí)間短，混合往往存在不均勻性，為了提供NOx還原反應(yīng)所需的足夠NH3，將尿素基本噴射量設(shè)為NOx完全反應(yīng)時(shí)理論量的1.2倍，即尿素溶液完全分解產(chǎn)生的NH3與NOx的摩爾比等于1.2:1。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性

圖1為該機(jī)的外特性轉(zhuǎn)矩。與原機(jī)相比，加裝SCR后該機(jī)的動(dòng)力性略有下降，但變化很小。

圖1 外特性轉(zhuǎn)矩Fig.1 Torque at full load

圖2為該機(jī)的外特性燃油消耗率?？梢钥闯觯S轉(zhuǎn)速的增加，燃油消耗率先下降，在1500 r·min?1左右達(dá)到最低，然后隨轉(zhuǎn)速的增加，燃油消耗率開(kāi)始上升。與原機(jī)相比，加裝SCR后，該機(jī)的外特性燃油消耗率變化很小。

圖2 外特性燃油消耗率Fig.2 Fuel consumption at full load

2.2 催化器溫度與排氣流量

發(fā)動(dòng)機(jī)NOx最終排放與 SCR催化器溫度以及排氣流量有很大相關(guān)性，對(duì)催化器溫度和排氣流量進(jìn)行研究很有必要。

圖3 SCR催化器的平均溫度和排氣流量Fig.3 Average temperature and exhaust flow of SCR catalysts

圖3(a)為該機(jī)外特性下的催化器平均溫度與排氣流量。可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的增加，催化器平均溫度先升后降，在1000 r·min?1左右達(dá)到峰值，而排氣流量不斷上升。圖3(b)為該機(jī)負(fù)荷特性下的催化器平均溫度與排氣流量。可以看出，隨著負(fù)荷的增加，1400和 2200 r·min?1時(shí)的催化器平均溫度和排氣流量均顯著上升，且同一負(fù)荷下1400 r·min?1時(shí)的催化器平均溫度明顯高于2200 r·min?1時(shí)的，而前者的排氣流量要遠(yuǎn)低于后者。

柴油機(jī)排氣中存在 HC，在一定條件下能夠還原排氣中的NOx。一方面，使用V2O5-WO3/TiO2催化劑時(shí)，HC只有在450℃ 以上的高溫才會(huì)與NOx有較明顯的反應(yīng)，低溫時(shí)二者基本不反應(yīng)[18]；另一方面，柴油機(jī)排氣中的HC較少，在本文所有試驗(yàn)工況點(diǎn)的HC最大量不足6 ml·m?3，和NH3相比對(duì)NOx影響極小。在本文的所有工況點(diǎn)中，加裝SCR前后相應(yīng)的 HC最大變化量不足 2.5 ml·m?3。故HC對(duì)NOx排放的影響忽略不計(jì)。

2.3 主要含氮化合物

圖4(a)為該機(jī)的外特性NOx排放。原機(jī)時(shí)，隨轉(zhuǎn)速的增加，NOx排放降低；加裝SCR后，NOx排放隨轉(zhuǎn)速的增加先降低后小幅上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速在1700 r·min?1左右時(shí)，NOx排放最低。SCR的使用大幅降低了外特性的NOx排放，最高降幅為96.9%，平均降幅為91.1%。

圖4 NOx排放Fig.4 NOx emissions

圖4(b)為該機(jī)不同負(fù)荷下的NOx排放。原機(jī)隨著負(fù)荷增加，NOx排放不斷上升，且1400 r·min?1時(shí) NOx排放要高于 2200 r·min?1時(shí)的排放。加裝SCR后，與原機(jī)相比，各負(fù)荷的NOx排放都有不同程度的下降；其隨負(fù)荷增加的變化規(guī)律不明顯。加裝SCR后，1400 r·min?1的NOx排放平均降幅為67.7%；最大降幅為92.9%，出現(xiàn)在高負(fù)荷區(qū)域，此時(shí)排氣溫度高，SCR催化劑活性強(qiáng)，NOx降幅明顯；最小降幅為 30.8%，出現(xiàn)在排氣溫度較低的小負(fù)荷區(qū)域。加裝SCR后，2200 r·min?1的NOx排放平均降幅為87.6%；最大降幅為97.1%，出現(xiàn)在中等負(fù)荷區(qū)域，此時(shí)原機(jī)NOx排放不是很高，而排氣溫度較高，SCR催化劑活性較強(qiáng)，NOx降幅明顯；最小降幅為60.4%，出現(xiàn)在排氣溫度較低的小負(fù)荷區(qū)域。

下面給出主要含氮化合物NO、NO2和N2O排放。

2.3.1 NO排放 圖5(a)為該機(jī)的外特性NO排放。隨轉(zhuǎn)速的增加，原機(jī)和加裝SCR的NO排放均呈下降趨勢(shì)。與原機(jī)相比，SCR大幅降低了外特性的NO排放，最高降幅為97.8%，平均降幅為92.1%。

圖5 NO排放Fig.5 NO emission

圖5(b)為該機(jī)不同負(fù)荷下的NO排放。原機(jī)時(shí)，隨著負(fù)荷的增加，該機(jī)NO排放持續(xù)上升，且1400 r·min?1時(shí) NO 排放要高于 2200 r·min?1，這主要是由于 1400 r·min?1時(shí)缸內(nèi)溫度通常高于 2200 r·min?1。加裝 SCR后，與原機(jī)相比，NO排放大幅下降，但其隨負(fù)荷增加的變化規(guī)律不明顯。1400 r·min?1的 NO排放平均降幅為 68.2%，最大降幅為 94.1%；2200 r·min?1的 NO 排放平均降幅為87.4%，最大降幅為97.7%。

通常柴油機(jī)的原機(jī)NOx排放中，NO組分在其中所占比例很高，但是采用氨SCR技術(shù)后該比例如何，需要進(jìn)行研究。圖6(a)給出了該機(jī)外特性下NO排放量與NOx排放量之比NO/NOx值。可以看出，原機(jī)時(shí)NO/NOx值高達(dá)95%以上，表明了柴油機(jī)全負(fù)荷下 NO在 NOx排放中的絕對(duì)支配地位。加裝SCR后，NO/NOx值要明顯低于原機(jī)狀態(tài)，平均值為 81.6%，在 1200～2000 r·min?1，NO/NOx值大多在60%～80%之間。這主要是由于該機(jī)的SCR采用氨為還原劑，在 SCR內(nèi)部發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)，對(duì)NO/NOx值產(chǎn)生了較大影響。

圖6(b)為該機(jī)不同負(fù)荷下的NO/NOx值。原機(jī)時(shí)，隨著負(fù)荷上升，NO/NOx值逐漸增加，大都在95%以上，且 1400 r·min?1時(shí) NO/NOx值要高于2200 r·min?1。加裝SCR后，NO/NOx值隨負(fù)荷增加的變化無(wú)明顯規(guī)律。1400 r·min?1時(shí)，NO/NOx值呈下降趨勢(shì)，其平均值為91.9%；2200 r·min?1時(shí)，NO/NOx值先下降后上升，其平均值為82.1%，中高負(fù)荷下都未超過(guò)90%。

2.3.2 NO2排放 圖 7(a)為該機(jī)的外特性 NO2排放?？梢?jiàn)隨轉(zhuǎn)速的增加，原機(jī)的NO2排放變化不大。加裝SCR后，隨轉(zhuǎn)速的增加，NO2排放大致呈下降趨勢(shì)。總體看來(lái)，與原機(jī)相比，SCR降低了外特性的NO2排放，最高降幅為91.1%，平均降幅為71.8%。

圖7(b)為該機(jī)不同負(fù)荷下的 NO2排放。原機(jī)1400 r·min?1時(shí)，隨著平均有效壓力的提高，NO2排放先上升后下降，在 1 MPa左右又增加；2200 r·min?1時(shí)，隨平均有效壓力的增加，NO2排放先升后降。

圖6 NO/NOx值Fig.6 NO/NOx ratio

圖7 NO2排放Fig.7 NO2 emission

加裝SCR后，與原機(jī)相比，NO2排放大幅下降。1400 r·min?1時(shí)，隨平均有效壓力的增加，NO2排放大致呈上升趨勢(shì)，2200 r·min?1時(shí)，隨平均有效壓力的增加，NO2排放變化較小，排放量大都在 3 ml·m?3左右。

值得注意的是，原機(jī)2200 r·min?1的NO2排放高于 1400 r·min?1，但是加裝 SCR 后 2200 r·min?1的NO2排放要低于1400 r·min?1。加裝SCR后，與原機(jī)相比，1400 r·min?1的NO2排放平均降幅為56.6%，最大降幅為 75.6%；2200 r·min?1的 NO2排放平均降幅為 90.9%，最大降幅為 92.3%。出現(xiàn)這樣的結(jié)果，主要原因是以 NH3為還原劑的 SCR在不同的條件下有不同的反應(yīng)[19-21]：標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)和快速SCR反應(yīng)。

標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)是NH3催化還原NOx的主要反應(yīng)，在300～400℃時(shí)有較高的反應(yīng)速率，溫度較低時(shí)反應(yīng)速率較低，反應(yīng)如下

式（1）的這個(gè)過(guò)程相對(duì)緩慢，當(dāng)提高NO2/NO值，局部區(qū)域的NO2/NO值為1時(shí)，還有一個(gè)更理想的反應(yīng)過(guò)程，即快速SCR反應(yīng)，可在較低的溫度下進(jìn)行，反應(yīng)如下

圖8為原機(jī)在不同負(fù)荷下的NO2/NO值。1400 r·min?1時(shí)，隨著負(fù)荷的增加，NO2/NO 值下降，快速SCR反應(yīng)減少，標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)增加，被還原的 NO2減少，而原機(jī) NO2排放變化不大，故采用SCR后NO2排放降幅不大。

圖8 原機(jī)不同負(fù)荷下NO2/NO值Fig.8 NO2/NO ratio without SCR at different loads

圖9(a)為該機(jī)外特性下NO2排放量與NOx排放量之比NO2/NOx值。原機(jī)時(shí)，NO2/NOx值較低，隨轉(zhuǎn)速的增加緩慢上升，都在3%以下。加裝SCR后，NO2/NOx值要明顯高于原機(jī)狀態(tài)，平均值為7.49%，NO2/NOx值隨轉(zhuǎn)速增加呈先升后降趨勢(shì)，在 1800 r·min?1左右時(shí)達(dá)到最大值12.8%。

圖9(b)為該機(jī)不同負(fù)荷下的NO2/NOx值。原機(jī)轉(zhuǎn)速為1400 r·min?1時(shí)，NO2/NOx值隨負(fù)荷的增加先降后升，其平均值為2.67%；2200 r·min?1時(shí)，NO2/NOx值一直下降，其平均值為 6.26%。加裝SCR后，轉(zhuǎn)速為1400 r·min?1時(shí)，隨負(fù)荷的增加，NO2/NOx值大致呈上升趨勢(shì)，其平均值為 4.34%；2200 r·min?1時(shí)，NO2/NOx值先升后降，其平均值為7.53%。

因此，柴油機(jī)加裝SCR后的NO2絕對(duì)排放量顯著下降，但是NO2/NOx值卻明顯增加。

2.3.3 N2O排放 圖10(a)為該機(jī)的外特性N2O排放?？梢?jiàn)原機(jī)的N2O排放較低，隨轉(zhuǎn)速的增加其值也變化不大，都在3 ml·m?3左右。加裝SCR后，與原機(jī)相比，外特性N2O排放明顯增加，最高增幅為 3.77倍，平均增幅為2.18倍。因此，考慮到N2O的溫室效應(yīng)約是二氧化碳的300倍，采用SCR后柴油機(jī)N2O排放量的大幅增加要引起重視。

圖9 NO2/NOx值Fig.9 NO2/NOx ratio

圖10 N2O排放Fig.10 N2O emission

加裝SCR后，N2O的排放比原機(jī)大幅增加，這主要是由于SCR中的反應(yīng)除了前述的正常反應(yīng)（1）和（2）以外，還存在高溫下發(fā)生的副反應(yīng)，這些反應(yīng)會(huì)生成N2O[22-23]

同時(shí)，由于用尿素作為還原劑的SCR反應(yīng)中，存在副反應(yīng)可能生成NH4NO3，如果它附著在SCR表面，部分 NH4NO3會(huì)在低溫下發(fā)生分解，生成N2O[23-24]

圖10(b)為該機(jī)不同負(fù)荷下的N2O排放。隨著平均有效壓力的提高，原機(jī) N2O排放變化不大，1400 r·min?1時(shí)大都在 2.0 ml·m?3左右，2200 r·min?1時(shí)大都在 2.5 ml·m?3左右。加裝 SCR 后，與原機(jī)相比，N2O排放大幅上升。隨平均有效壓力的增加，1400和2200 r·min?1下N2O排放都呈上升趨勢(shì)。

值得注意的是，原機(jī)1400 r·min?1的N2O排放低于 2200 r·min?1，但是加裝 SCR 后 1400 r·min?1的 N2O 排放要高于 2200 r·min?1。加裝SCR后，與原機(jī)相比，2200 r·min?1的N2O排放平均升幅為61.9%，最大升幅為83.1%；1400 r·min?1的N2O排放平均升幅為2.23倍，最大升幅為3.29倍。

出現(xiàn)這樣的結(jié)果，主要是由于反應(yīng)（3）～（5）綜合作用的結(jié)果。加裝SCR后，在2200 r·min?1時(shí)，N2O排放隨平均有效壓力的增加先升后降再升，這是由于 2200 r·min?1時(shí)，排氣溫度比 1400 r·min?1時(shí)低，此時(shí)低負(fù)荷下N2O主要由NH4NO3的分解生成，即主要來(lái)自于反應(yīng)（5），溫度的適當(dāng)增加有利于NH4NO3的分解，而當(dāng)排氣溫度增加到某一溫度時(shí)，NH4NO3的生成量減少，反應(yīng)（5）減少，N2O排放下降，而當(dāng)排溫繼續(xù)增加，反應(yīng)（3）和（4）增加，故 N2O排放又繼續(xù)上升。在 1400 r·min?1時(shí)，N2O排放隨負(fù)荷的增加而上升，這主要是因?yàn)槠骄行毫υ黾?，排氣溫度增加，NH4NO3生成量減少，反應(yīng)（5）減少，但 NH3被NO2或O2氧化成N2O的反應(yīng)增加，即反應(yīng)（3）和（4）增加更為明顯，故N2O排放逐漸上升，且由于排氣溫度比2200 r·min?1時(shí)高，由反應(yīng)（3）和（4）生成的N2O排放要高于2200 r·min?1。

圖11(a)為該機(jī)外特性下N2O排放量與NOx排放量之比N2O/NOx值。原機(jī)時(shí)，N2O/NOx值極低，都在0.5%以下。加裝SCR后，N2O/NOx值大幅度上升，平均值為 10.7%，NO2/NOx值隨轉(zhuǎn)速增加呈先升后降趨勢(shì)，在1600 r·min?1左右時(shí)達(dá)到最大值20.7%。

圖11 N2O/NOx值Fig.11 N2O/NOx ratio

圖11(b)為該機(jī)不同負(fù)荷下 N2O/NOx值。原機(jī)轉(zhuǎn)速為 1400和 2200 r·min?1時(shí)，N2O/NOx值都極低，均低于 0.5%。加裝 SCR后，轉(zhuǎn)速為 1400 r·min?1時(shí)，隨負(fù)荷的增加，N2O/NOx值大致呈上升趨勢(shì)，其平均值為 3.35%；2200 r·min?1時(shí)，N2O/NOx值先升后降，其平均值為10. 3%。

因此，柴油機(jī)加裝SCR后的N2O絕對(duì)排放量大幅上升，N2O/NOx值也大幅增加。對(duì)此，建議通過(guò)添加助劑，以提高V2O5-WO3/TiO2催化劑的活性，促進(jìn)NH3-SCR主要反應(yīng)的進(jìn)行，抑制NH3-SCR副反應(yīng)的發(fā)生，降低SCR使用V2O5-WO3/TiO2催化劑時(shí)的N2O排放量。

2.4 NH3排放

圖12(a)為該機(jī)的外特性 NH3排放。原機(jī) NH3的排放很低，都低于0.5 ml·m?3；加裝SCR后，與原機(jī)相比，外特性NH3排放明顯增加，最大值為25.1 ml·m?3，平均值為 9.6 ml·m?3，這主要是由于SCR系統(tǒng)內(nèi)尿素噴射釋放的NH3沒(méi)有完全與NOx反應(yīng)，從而導(dǎo)致NH3排放升高。

圖12(b)為該機(jī)不同負(fù)荷下的 NH3排放。原機(jī)NH3的排放也很低，都低于0.5 ml·m?3；加裝SCR后，與原機(jī)相比，NH3排放大幅上升。1400 r·min?1的 NH3排放最大值為 9.3 ml·m?3，平均值為 5.6 ml·m?3；2200 r·min?1的 NH3排放最大值為 15.2 ml·m?3，平均值為 8.5 ml·m?3。

圖12 NH3排放Fig.12 NH3 emission

3 結(jié) 論

采用傅里葉變換紅外光譜 FTIR技術(shù)，研究了一臺(tái)電控高壓重型柴油機(jī)加裝 SCR前后主要含氮化合物 NO、NO2和 N2O的排放特性。主要結(jié)論如下：

（1）未加裝SCR的原機(jī)，隨負(fù)荷的增加，柴油機(jī)NO排放持續(xù)上升，NO2排放先升后降，N2O排放很少。

（2）與原機(jī)相比，該柴油機(jī)加裝SCR后，NOx排放隨負(fù)荷不同，其降幅差異較大，中高負(fù)荷下降幅較為理想。

（3）該柴油機(jī)加裝SCR后NO與NO2排放均明顯下降，標(biāo)定轉(zhuǎn)速下NO2排放降幅較大，主要是其N(xiāo)O2/NO值稍高導(dǎo)致快速SCR反應(yīng)較多的原因。

（4）由于存在SCR副反應(yīng)，與原機(jī)相比，該柴油機(jī)加裝SCR后N2O排放比原機(jī)平均增加2倍以上，最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速下N2O排放升幅更高。N2O排放隨負(fù)荷的增加而上升，主要是排溫升高導(dǎo)致NH3氧化生成N2O反應(yīng)速率增加的原因。

（5）加裝SCR后，該柴油機(jī)排氣中的NO/NOx值要明顯低于原機(jī)狀態(tài)，而外特性的NO2/NOx值和N2O/NOx值高達(dá) 12.8%和 20.7%，均遠(yuǎn)高于原機(jī)的3.0%和0.5%。

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