【资料】为何消防车要加尿素？

显示全部楼层 · 2021-1-19 12:29:04

为何消防车要加尿素？因为消防车是柴油车。为什么柴油车要加尿素？因为排放问题，需要处理氮氧化物。

解决排放问题的方法有两种，一种是“预防”，在事物发展的前期遏制问题的发生；一种是“治理”，在问题发生以后进行有效的收尾。这两种方法分别叫做前处理和后处理。前处理治本，后处理治标。柴油机的排放物，主要是氮氧化物NOx和和微粒PM（包含碳烟DS），其次是HC。柴油机的CO和HC与汽油机相比少很多，但PM要多出不少。柴油机的欧洲排放标准是这样的：解决排放问题的方法有两种，一种是“预防”，在事物发展的前期遏制问题的发生；一种是“治理”，在问题发生以后进行有效的收尾。这两种方法分别叫做前处理和后处理。前处理治本，后处理治标。柴油机的排放物，主要是氮氧化物NOx和和微粒PM（包含碳烟DS），其次是HC。柴油机的CO和HC与汽油机相比少很多，但PM要多出不少。前面提到柴油机的排放物最关键的是NOx和PM，处理微粒主要靠微粒捕集器(DPF)，NOx则主要靠催化还原。NOx的生成条件主要是高温富氧。汽油机的排温比起柴油机要略高100~200°C，但通过一段管道以后到后处理的部分时基本都差不多。其后处理控制NOx主要是通过三效催化剂来完成的，三种贵金属当中的铑Rh在较低的温度下就可以催化NOx被还原剂还原为氮气，还原剂可以是H2也可以是CO。不过这种还原反应是很依赖环境当中的氧浓度的，氧浓度超过一定限度以后，这种氧化还原反应就很难有效的实现，这是前提。而不论是汽油机还是柴油机，燃烧过程基本上可以分为滞燃期（着火准备），急燃期（迅速释放能量），以及后燃期（未在急燃期完全燃烧的燃料继续释放能量）。不过柴油机在后燃期之前，一般会认为存在一个缓燃期，这个时期燃烧仍然迅速，缸内压力持续上升，可是活塞已经过了上止点开始下行，气缸容积不断增加，燃烧必须足够快，压力的上升才能抵消气缸容积膨胀的效果，因此总体来说压力上升速度比急燃期更慢。在后燃期时，因为急燃、缓燃期间产生的废气以及中间产物的存在，氧浓度已经开始下降，如果氧浓度不足，会造成剩余燃料的燃烧急剧恶化，结果就是燃烧不完全经济性下降、微粒排放提升等等的效果。柴油机的这个现象颇为严重，增压的效果会在这里带来很多利好（事实上如今的柴油机增压器几乎是标配），因此柴油机需要富氧燃烧，可是富氧燃烧是柴油机的NOx控制更难的原因。结合前面提到的三效催化器对氧浓度的依赖，让柴油机使用汽油机的三效催化器是不现实的。当然调节缸内燃烧也存在矛盾，即NOx和PM之间的难以调和，此消彼长。使用尿素处理NOx的方法，被称为SCR(Seletive CatalyticReduction)，催化作用选择性超强。SCR使用的还原剂可以是各种氨类物质，比如氨气NH3，氨水NH4OH，尿素(NH2)2CO等等，甚至是一些HC。使用氨气时，工作温度需要在250~500°Ｃ范围内.如果温度过低，反应就没办法有效进行，温度过高时，则会损伤催化器，并且会使还原剂直接氧化造成更多的还原剂消耗，导致新的NOx生成.如果使用氨水作为还原剂，效果拔群。可以降低NOx排放95%以上。但是整机需要一套非常复杂的控制系统，而且氨水的气味非常让人难以接受。所以通常来说，使用尿素更为方便，尿素的水溶液在200°C的温度以上，会产生NH3。

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