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SCR技术在船舶上的应用分析综述

1.1有关SCR技术的概述

1.1.1SCR的工作原理

在SCR系统中，温度为350摄氏度左右时，会出现两种较为复杂的化学反应和物理反应，在这面有尿素水溶液的注入、雾化和蒸发、尿素的水解和热解（氨和尿素的化学反应产物）。氮氧化物被催化剂催化使它和氨气发生化学反应，以下是主要化学方程：

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O

在理想状态下的反应是无毒无害的N2和H2O。

图4-1-1SCR工作原理图

目前为止海洋废气中的氮氧化物是通过选择性催化还原技术工艺处理的，该工艺涉及向废气中注入尿素溶液，在排气的时候喷洒一些还原性物质，如尿素、氨水等，把氮氧化物（这里的氮氧化物主要为一氧化氮）还原成氮气和水，它是无毒、清洁和无味的，不会引起火灾或爆炸危险，但具有一定的腐蚀性，必须要把它存放在特定的容器中进行保管。

发动机管理系统控制着SCR系统中尿素的量，在注入尿素量的时候要注意与废气中氮氧化物的含量相互匹配，如果注入尿素的量相对较少，将无法达到还原的水平。如果使用过多尿素的量，会有多余的氨气被释放到大气中，从而造成新的污染发生。

SCR技术是一种新型的废气后处理技术，在购买、操作运行和维护成本等方面需要很高费用，以及它需要增加更为复杂的控制系统，才可以调节还原剂的喷射量。刚开始是在车用柴油机上面应用的，在船用柴油机上的应用并不广泛，但后来世界各国高度重视废气对环境污染的问题，还有各种排放法规的限制，所以才开始运用于船舶上。

1.1.2SCR技术的组成结构

反应器和尿素系统，它们两个共同组成了SCR系统。而反应器是用陶瓷来组成的。在尿素系统里面主要包括存储、控制和注入。SCR系统在实际运行过程中对温度是有一定要求的，假如在工作过程中温度的过高或者过低，都会对系统的工作状态造成一定的影响。因为柴油机有各式各样，船舶在选用柴油机的时候型号不一样的，它所排出的废气温度也就不一样，所以在使用SCR系统时也就有一定区别的。

图4-1-2SCR系统组成图

在合适的温度条件下首先将固体尿素和淡水，将这两种物质进行充分的搅拌让它们形成水溶液，然后保存起来。要用专业的仪器来检测反应前后烟气中氮氧化物的含量浓度，然后把检测到的有关数据传输到SCR系统的计算机上，计算机会对检测到的值进行分析，然后给出具体的尿素溶液量。柴油机尾气中的尿素溶液它在高温情况下分解成NH3和H2O，所以在没有进入反应器之前要与尾气充分混合好。NOX在催化剂的作用下被还原成氮气和水。

因为四冲程柴油机的排气温度都比较高，它所排出的温度一般在400摄氏度以上。为了在不影响柴油机效率的前提下，SCR系统一般情况下都是安装在锅炉与增压器的中间。SCR系统安装在四冲程柴油机上比较简单，还有它的技术相对成熟等优点，已在国内外船舶上得到广泛的应用。如图4-1-3所示：

图4-1-3船用四冲程柴油发电机SCR装置系统

相比于四冲程柴油机，二冲程柴油机的排气温度相对较低，它的排气温度在400摄氏度以下。所以应该在增压机前面装SCR系统，它被称为高压SCR系统，因为它的进气压力比四冲程柴油机的SCR系统更高。该系统必须根据柴油机的不一样的工作条件进行自我控制和调整，如启动，加减速，这对柴油机正常运行有着很大的影响。

图4-1-4MANBWartsila柴油机SCR系统

1.2影响SCR反应的因素

对SCR系统脱硝的影响有这几个：反应温度、柴油质量、烟气流态、催化剂类型、烟气和氨气的混合效应。下面我将对这些因素进行说明。

（1）?反应温度因素的影响：SCR系统用于还原反应时，需要储存一定量的氧气，而且在反应时需要一个合适的温度。如果在反应过程中温度过高的话，氨气会自己烧起来，导致与氮氧化物不发生反应。如果反应时温度过低，它会抑制催化剂的活性。

（2）?柴油的品质因素影响：如果柴油机燃烧的油为重油的话，它的含硫量也就相对较高，硫会毒害装置中的催化剂，使SCR的性能受到很大的影响。

（3）?烟气流态的影响：催化剂的形态在对烟气流态有一定的影响，对烟气流态进行合理的分布，能提高对催化剂的集中在一起，还有利于还原剂与烟气中氮氧化物的反应，从而提高它的效率。

（4）?催化剂类型的影响：对于催化剂而言，不一样的催化剂它的活性和物理性质都是不一样的，这决定了它们的空间结构和形态都是不一样的。简单点的说，在选用催化剂的时候，结构越是简单的，它在反应的时候也就越彻底得到的产物越大。如果选用的催化剂活性越高，它与氮氧化物的反应就越强烈。

（5）?烟气与氨气的混合效果：在注入氨气的量时，要考虑它与SCR系统的氮氧化物的含量，不能过多，也不能过少，能与氮氧化物充分反应