基于脉谱映射SCR闭环控制策略的尿素分解自可调机理研究

The study on selective catalytic reduction (SCR) reaction mechanism of urea is still combined consideration with the pyrolysis gasification and catalytic reaction processes, have a lot of negative effect. The project creatively get them apart. The first process will be occur before injected urea into the tail pipe, and the exhaust temperature will be used to heat and to decompose urea. Through the study of low temperature of urea decomposition mechanism and influence factors,the decomposition process optimization of urea thermal,establishing the mapping veins about the decomposition of urea thermal and diesel engine condition, find the rule of NH3 which producted by thermal decomposition of urea by diesel engine condition.To control urea dissolved gases micro flow by capillary nozzle, the urea thermal decomposition process changed with diesel engine condition can be optimized.According to the work of diesel engine and urea heating system to correct and remedy the urea, in order to clarify the self adjustable mechanism research of urea decomposition heated by diesel exhaust to remove NOx. The mechanism research will provide a new way for Urea - SCR system control strategy.

选择性催化还原（SCR）反应机理的研究仍然将尿素的热解气化与催化反应过程合并考虑，产生很多负作用。本项目创造性地将两者分开，将原来发生在尾管内的尿素热解气化过程提前到注入尾管前，并利用尾气温度进行尿素的热分解。通过研究低温时尿素的分解机理和影响因素，优化尿素的热分解过程，建立尿素热分解与柴油机工况参数的映射脉谱，找出尿素热分解生成NH3随柴油机工况变化的内在规律，并根据柴油机的工作情况及尿素加热系统的使用情况对尿素的受热分解进行修正和弥补，阐明柴油机尾气余热促进尿素分解去除NOx的自可调机理。这一机理的研究将为Urea-SCR系统控制策略的设计提供一种新途径。

氮氧化物是一种主要的大气污染物。随着国民经济的发展，我国氮氧化物排放总量逐年增加，污染日益严重。作为我国氮氧化物的主要排放源，对柴油机尾气氮氧化物排放减量化迫在眉睫。选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction, SCR)由于其技术相对成熟且脱除氮氧化物效率高，己成为我国柴油机主流的脱硝技术。.目前，以尿素热解为主的SCR系统因具有较好的脱硝效率和抗二氧化硫毒化性能，己被广泛应用于脱除柴油机所排放的氮氧化物，但其存在尿素液滴易形成沉积、尿素水溶液的喷雾、蒸发、分解与混合影响转化效率、氨气的泄漏不好控制等缺点，且核心技术都在国外公司手里；因此急需开发适合我国国情的高效且脱硝成本低、具有自主知识产权的SCR脱硝技术。与尿素热解SCR相比，尿素水解SCR具有机理简单、不产生沉积、脱硝成本低廉等优点，是一种极具开发潜力的SCR脱硝反应器。.本项目设计一种与JX493ZLQ3柴油机相匹配的基于脉谱映射的尿素水解SCR脱硝反应器。该脱硝反应器的水解室容积设计为320ml，可以满足约81%的工况要求。水解器的扩张管角度设计为90°。气液分离室设计为水解室容积的0.5倍。氨气出口管的双管横向布置最好，并加装导流肋。氨气在导流肋后100mm处基本分布均匀。对尿素水解制氨过程进行动态仿真设计，可采用扩展型UNIQUAC方程、修正的拉乌尔方程、亨利方程及PHS状态方程来求解。.尿素水解SCR脱硝反应器的控制系统由基本参数模块、尿素水解检测模块、反馈修正模块、产品气需求模块、排气热量模块和水解热量模块组成。使用飞思卡尔MC9S12XS128单片机设计控制电路，选择V2O5-WO3-TiO2作为催化剂，正在建立尿素水解SCR脱硝反应器试验台架，准备进行ESC和ETC 实验，使氨气生成结果达到目标值，满足稳态瞬态的法规要求。.综合上述结果，本研究为设计车用尿素水解SCR脱硝反应器奠定了坚实的工作基础。项目资助发表论文7篇，其中EI论文3篇，专利5项。培养研究生1名，在读。项目投入经费24万元，支出18.2622万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费5.7378万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。