1．目的及意义

1.1背景

众所周知，柴油机高浓度的 NOx 与 PM 排放污染物已经成为运输部门引起的主要和最有害的环境污染物之一，随着环境污染越来越严重，全球的排放与控制法规也日趋严厉，控制污染物的排放已经成为社会各界关注的问题。单依靠机内处理措施很难达到目前以及未来排放法规的要求，因此，需要采用相应的后处理技术来完成。

目前国际上主要有两种柴油机排放后处理技术路线。路线之一是先在机内通过废气再循环（EGR，Exhaust Gas Recirculation）等措施降低NOx，再用柴油微粒过滤器（DPF，Diesel Particulate Filter）降低 PM。由于DPF 抗硫能力比较差，采用这一路线要求燃油的含硫量非常低。路线之二是通过高压喷射、优化燃烧等措施在机内降低 PM，再通过选择性催化还原（SCR，Select Catalyst Reduction）技术降低 NOx，实际应用的 SCR 技术以尿素 SCR 技术为主。

尿素SCR具有众多优势，1.能够大幅度减少 NOx 排放（在不降低发动机效率前提下，能使 NOx 的转换效率达到 90%以上，且在温度变化较大的情况下能保持很好的 NOx 转换效率）、2.较好的燃油经济性(油耗可节省 6%～8%)、3.对燃油品质要求较低（尤其是对燃油中 S 毒副作用的高抗性）、4.催化活性高、5.对水汽稳定性好、6.与DPF联合使用可以满足欧五以上排放标准等。随着将来排放法规对NOx和PM排放限值的进一步降低，从发展趋势来看，DPF耦合SCR技术是当今世界上最具有前景的技术之一。

在 Urea-SCR 系统中还原剂NH₃由32.5%的尿素水溶液产生，在高温条件下尿素水溶液发生蒸发和热解水解反应，生成出一定量的NH₃和HCNO并吸附在催化剂上。NH₃在催化剂的催化还原下与排气中的 NOx 发生反应，生成对环境无害的 N₂和 H₂O。而 HCNO 在被催化剂吸附后，会继续发生水解反应，释放出NH₃和CO₂，NH₃在催化作用下继续与NOx反应，CO₂则会随着排气排入大气中。其具体反应过程如下：

1）尿素水溶液微粒脱水，固态尿素分子留着排气中；

（NH₂)2CO·7H₂O(液）→（NH₂)2CO（固） H₂O（气）× （2-1）

2）固态尿素分子熔融成为气态分子，并发生热解反应；

（HN₂）2CO→NH₃ HNCO （2-2）