Dízel-emissziók tisztítása szilárd adalékú SCR-rendszerrel 2007. április 02. hétfő, 13:51
Napjainkban a dízelmotorok kipufogógáz-utókezelése az a terület, ahol szó szerint, minden héten történik valami. A lapunkban is bemutatott Mercedes-Benz Vision GL 420 Bluetec, és a Genfben bemutatott VW Touareg BlueTDI, folyadékadalékú szennyezés-csökkentő technikái után, máris a Mercedes-Benz Vision C 220 Bluetecjének, szilárd adalékú kipufogógáz-utókezelő eljárása vonta magára a szakvilág figyelmét. Bevezetésképp érdemes egy sokakat érdeklő kérdés megválaszolásával kezdeni, mely így hangzik: a belsőégésű motorok károsanyag-kibocsátásának hatósági korlátozása, miért mindig a dízelmotorokat sújtja? A kérdés azért jogos, mert például a 2005 óta hatályos Euro 4-es előírás, amely az 1990-es szinthez képest, 91%-kal kevesebb részecske, 95%-kal kevesebb NO x , és 98%-kal kevesebb CO-kibocsátást írt elő a dízelmotoros személygépkocsikra.
A válasz: azért, mert amint az alábbi diagramból kitűnik, az üzemanyag energiatartalmát nagyobb hatásfokon hasznosító dízelek azonos igénybevétel esetén, még mindig több részecske-, és NO x -emissziót bocsátanak ki azonos úthosszon, mint a benzinesek. A dízel
1/7
Dízel-emissziók tisztítása szilárd adalékú SCR-rendszerrel 2007. április 02. hétfő, 13:51
kipufogógázok utókezelésének továbbfejlesztése a motorbelső intézkedéseken túl, továbbra is fontos feladat marad.
A kipufogógázok részecske-, és a NO x -összetevőinek megtisztítása
Az üzemanyag-takarékosság érdekében, ma a személygépkocsi belsőégésű motorok, többségükben szegény keverékkoncepciójúak. Munkaközegük légfeleslegben ég el. A kipufogógázukban keletkező NO x -tartalom, szelektív módon, csak gáz halmazállapotú ammóniával redukálható, eredményesen. Amíg a kipufogógázok részecske-tartalma alkalmas koromszűrőkkel eredményesen tisztítható, NO x -tartalmuk megtisztítására a levegőminőségi határértékek időszakos szigorításával, egyre nehezebben megfelelő megoldást találni. Egyebek között azért, mert a részecske-, és az NO
2/7
Dízel-emissziók tisztítása szilárd adalékú SCR-rendszerrel 2007. április 02. hétfő, 13:51
x
-összetevők külön-külön, csak egymás rovására csökkenthető, a hatékony beavatkozásra csak egyidejű redukálás esetén van esély.
3/7
Dízel-emissziók tisztítása szilárd adalékú SCR-rendszerrel 2007. április 02. hétfő, 13:51
Tárolós, és szelektív redukciós NO x -tisztítástechikák
A dízel részecske-kibocsátás csökkentése és monitorozása szempontjából, a részecskeszűrő használata és kontrollálása napjaink legeredményesebb kipufogógáz-utókezelési eljárása. Tekintettel arra, hogy a részecske-, és az NO x -összetevők külön-külön, csak egymás rovására csökkenthetőek, a hatékony beavatkozás csak a kipufogógáz részecske-, és NO x
-tartalmának egyidejű redukálás esetén lehet eredményes.
A dízelmotorok legutóbbi szennyezés-csökkentő technikái, a NO x -tárolós, illetőleg a szelektív redukciós katalizátoros tisztítás módszerével egészültek ki.
A NO x -tárolós eljárás aktív betétanyagának felületén NO 2 -vé oxidálja a gáz NO x -ét, és báriumsó formájában tárolja azt. Az átalakuláskor az O 2
egy része, a kipufogógáz koromrészecskéinek egy részével, CO 2
-vé oxidálódik. A többségük azonban a szűrőbetétben ülepedik le. A leülepedett részecskéket, a motorirányító egység, gázolaj-befecskendezéssel regenerálja. Ennek során nagy
4/7
Dízel-emissziók tisztítása szilárd adalékú SCR-rendszerrel 2007. április 02. hétfő, 13:51
koncentrációjú CO és HC keletkezik, a jelenlévő aktív oxigén, az N 2
-nél aktívabb szenet, CO 2
-vé oxidálja. Úgy, hogy a szűrőben visszamaradt részecskék, CO 2
-vé égnek el. NO x
-tároló katalizátorral 70% körüli NO x
-emisszió csökkenés érhető el.
A dízel NO x -emissziók megtisztításának előbbinél hatékonyabb módja a szelektív katalizátoros eljárás (SCR: Selective Catalyst Reduction). Ez, mint ismeretes, vagy a kipufogógázba juttatott szénhidrogének elégetésekor felszabaduló hőenergiát hasznosítja a gáz NO x -tartalmának redukálásához, vagy ammónia, illetőleg karbamid redukálóanyag beporlasztásával hoz létre, hasonló hatást.
Hasonló technikával kímélik a környezetet ma a bevezetőben említett dízelüzemű személyautói is. Talán meglepő, hogy eredményes szennyezés-csökkentésük haszonjárműves eredetű, hiszen, mint ismeretes, a Bluetec technikát a gyártó, haszonjárműveken fejlesztette ki és állította rendszerbe. A folyadék adalékú eljárás karbamid-oldat használatára épül, napjainkban ugyanis az ammónia az egyetlen ismert redukálószer, amely a szegénykeverék koncepciójú belsőégésű motorok kipufogógázának NO x -tartalmát, oxigénre és nitrogénre redukálja. Biztonsági okokból azonban a gépkocsik fedélzetén sűrített ammóniát tárolni nem tanácsos, ezért a NO x -redukciójához, biztonságosabb fedélzeti ammóniagenerátort használni.
5/7
Dízel-emissziók tisztítása szilárd adalékú SCR-rendszerrel 2007. április 02. hétfő, 13:51
kipufogógázba tartó Annál víz is jelenléte inkább, porlasztható, miatt, mert aviszonylag ma ám a bejelentett redukció kis AdBlue karbamid-hányad 400°C-os nevű redukáló hőmérsékletén, bontható folyadék, NH a karbamidot a forró oldatban jelenség miatt, az SCR-katalizátor NO -ra ésredukálószer HNCO-ra. A -vázolt redukciójának foka sem haladhatja meg a 70%-ot. 3közvetlenül Mindezek miatt, az USA 2010-re NO xFőképp, helyett, csak mert szilárd a átalakítási szilárd karbamid halmazállapotú adalékú, adalékkal SCR-katalizátor -határértékeket használatával NOkisebb folyékony célszerű teljesíteni. folyamat. redukció Ezen nagyobb túlmenően, reakciósebességű, ahasznált szilárd adalék és a folyadékosénál esetén elmarad a téli jegesedés anyag-felhasználású elleni fűtés xvégzett Célok és lehetőségek xköltsége.
A NO katalizátorok nagy katalizátort csekély aktivitású, kibocsátási készítsenek, igénybevétele nagy intézkedésekkel szintjei szelektivitású, és csak azt azkövetelményekre ötödére aesetén akkor részecskeszűrő kapcsolatban és teljesíthetők, iskülönös 500°C-nál csökkenhet. említést előtt nagyobb haüzemeltethessék. Aa cél érdemel, katalizátorba az, hőstabilitású hogy hogy ezt a Az EGR motorból, is vas-zeolit kihasználva, elkövetkező használatával, alapú kellően évek kevés SCR a lép be. x -csökkentő ANO 40 µg/m³-re NO x -tartalom határérték eléréséhez, és az NOeleve csökkentéséhez avéve következő kell tekintettel venni. 2 -immissziós x kitűzött redukciójára. AdBlue adalék használata figyelmet kell fordítani ammónium --2010-től A NO fokozott gondot kell fordítani. magas átalakítására aezért motor teljes fordulatszám-tartományban x -tartalom Figyelembe atervezett NO 2szintű , nagyobb mértékű, könnyebb redukálhatóságát. A katalizátorokat fokozott mértékben öregedés-, és kéntűrővé kellazalakítani.
6/7
Dízel-emissziók tisztítása szilárd adalékú SCR-rendszerrel 2007. április 02. hétfő, 13:51
ammonium-karbamát átalakítási Az SCR katalizátorokban hatásfoka ahasználatával próbapadi aktivizálható mérések az AdBlue alapján, adalékét mennyisége, meghaladó és ezzel szintre a növelhető. katalizátor ammónium hasznosul, Ammonium-karbamátból ezért elővegyületek ahogy redukció maradnak. (AC) adalékigénye és ammonium-formiátból Akisebb szilárd kisebb granulátum azszilárd (AF) ahalmazállapotú redukció adalékénál. víztelenítés során után szublimációval (HS) és180-200 (MA) egyenletes teljes Gömbalakú kipufogógáz-utókezelő adagolást, granulátum és használatával olyan rendszer méretű elhelyezhető aammónium szublimáción aAdBlue motortérben. méretcsökkentést alapuló redukció, kis tesz holtidejű, lehetővé, hogy a fűtési granulátum-adagoláson igénye, adalékanyag ami árban alapuló fagyáspontja és üzemeltetés technikát. biztonságban -25°C-nál. egyaránt Emiatt elmarad versenyképesebbé az adagolóeszköz mg A szilárd NO adalékanyagú katalizátortechnika mértékben hozzájárul az Euro 5, NO az 50 mg/mfd-es (Tier 2adagolóeszköz Bin 5) amerikai határértékek teljesítéséhez, 80% körüli -átalakítási hatásfokon. x /km, eszközillesztést nagyobb Tekintettel NO alapoz az meg, SCR autóvédharcosaként katalizátor, katalizátor terhelés-csökkentése ésjelentős a-hányadának motorgyártók egyaránt jó motor-utókezelő érdekeltek a teszi minél xarra, -átalakítási hatásfok teljesítésében. részecskeszűrős részecskeszűrőből, A SCR-katalizátort H technika AdBlue-párologtató-keverőegységből, fejlesztett ki. A a rendszer FEV a motortérben V és oxidációs R SCR-katalizátorból elhelyezhető, katalizátorból, kombinált áll. Pés aaz xés rövid utak rendszere az NO -tartalom NO átalakítási hatásfok 75%-ra való növekedését helyezi kilátásba. 50%-os megnövekedését, x 2 A folyadékadalékú jövő a szilárd adalékanyagé
AMivel kínálatát kívül szilárd eddig hordozza. adalékanyag egyetlen Tekintettel gyártó 80%-os átalakítási helyezett hogy akilátásba hatásfok-lehetősége Mercedes-Benz 2008 Vision NO jelentős Cbővebb 220 piaci Bluetec lehetőségek ammónia-generátorral legféltettebb titkai közé, ellátott tartozik. SCR-katalizátor konkrét megoldás ésismeretekre fedélzeti majárművén az autóipar energia-menedzsment a NO másik csodák a vas-zeolit nincsenek, anyagú (amely asem célelérés SCR-katalizátor, aarra, jármű egyik élettartama fontos abeépítését, harmadik csupán eszköze aa 3800 az fedélzeti intelligens liternyi ammónia-generátoros, üzemanyaggal is beéri), x -tárolós számíthatunk. katalizátor. Részletesebb működésükről egy előtt éven belül x -tárolós Petrók János
7/7
