图1 郝瑞先生:据统计,约有20%的空气污染来自于机动车,而在柴油车上安装这一基于催化剂的尾气净化系统后,将能够显著减少空气污染
无论是作为独立产品还是完整的尾气后处理系统,托普索的产品均能满足最严格的柴油机尾气排放法规。结合高性能催化剂和稳定有效的先进技术方案,托普索在保证设计装置稳定运行的同时,能为客户量身定制最优的技术解决方案。
自2006年欧Ⅳ排放法规实施以来,托普索的汽车SCR技术累计减少了超过200万t的NOx排放,而且由于SCR技术具有更好的燃油经济性,2006年以来托普索催化剂为大气减少了200万t的CO2排放量。在欧洲,有超过15万台重型柴油车采用托普索SCR技术。在北京,有超过4000台采用托普索SCR催化剂技术的欧Ⅳ及欧Ⅴ排放标准的公交汽车已经投入运营。
据悉,目前全球超过30%的超低硫柴油生产使用托普索的催化剂和技术。基于此,本刊记者有幸采访到托普索汽车催化部部门经理郝瑞先生(见图1),分享托普索先进的汽车尾气排放控制技术及其未来的发展规划。
提供全方位的汽车催化剂产品
托普索的汽车催化剂产品包括以独特的轻质纤维增强陶瓷为载体,钒基化合物或沸石为活性分子的尿素选择性催化还原(SCR)催化剂,以及可用于降低NOx含量的柴油颗粒过滤器无铂催化剂涂层。托普索为柴油机尾气处理提供完整的催化解决方案,包括催化剂涂层、整体式催化剂和带钢套封装的催化剂。无论是作为独立产品还是完整的尾气后处理系统,托普索的产品均能符合最严格的柴油机尾气排放法规。
图2 20L催化剂在12L功率为294kW(400hp)柴油机上的ESC和ETC试验循环排放测试结果
(1)DNXR及DNZ系列汽车SCR催化剂
托普索DNXR催化剂基于轻质纤维增强型陶瓷结构,并具有很高的孔密度,催化活性金属是吸附二氧化钛载体上的钒和钨的氧化物,所有催化剂通道都是由催化活性材料制成。由于DNXR是全活性催化剂,因此它能够在发动机运行的整个温度窗口内提供非常高的NOx转化率,并且具有很高的烃类物质(HC)和颗粒物转化率。DNXR催化剂直径灵活,使得在16L及以下级别的发动机中只安装一个DNXR催化剂模块成为可能。它还可以根据客户的不同需求,在产品的一端附加NH3氧化催化涂层(简称“ASC”),以降低NH3逃逸率。
DNXR催化剂可封装在高强度金属套筒中供货,使其易于集成至不同类型的催化消声器中。图2所示为20L催化剂在12L功率为294kW(400hp)柴油机上的ESC和ETC试验循环排放测试结果。托普索汽车催化剂按照最严格的TS 16949和ISO 14000标准,在托普索催化剂工厂中进行全自动化生产,并已在欧洲众多商用车厂商中得以应用。
托普索开发的DNZ系列汽车SCR催化剂适用于高温环境,尤其适合安装在具有再生功能的颗粒过滤器之后。它符合非常严格的汽车行业排放法规要求,并具有高性能和耐用性。催化活性材料是金属离子交换沸石,并且能够适用于大多数汽车陶瓷载体类型和尺寸,特别适用于重型和轻型柴油机的尾气后处理系统,能够满足现有和未来的排放标准。
(2)尿素SCR系统
托普索基于传感器的尿素SCR系统(见图3)可有效降低20%~40%颗粒物排放,其安装和使用不需要对发动机及系统进行任何更改,也不需要对发动机进行任何标定,具有非常灵活的特性。尿素SCR系统所附带的4个感应器可以对NOx浓度、排放流量及催化剂温度等进行实时监控,先进的实时控制算法可以不断计算并优化到尾气的尿素溶液注入量。这是基于对发动机排放的实时监控,确保了SCR系统的最佳操作。因此,在任何工况下SCR改造系统具有很高的NOx转化率并且能够保持最低的NH3逃逸率。
数字计量泵用于精确控制所需的压缩空气混合尿素溶液(AdBlue尿素水溶液)喷注量。如果是空气辅助喷注系统,尿素/空气混合物首先被雾化,之后通过注射喷嘴喷注入排气系统。精心设计的整套流体操作系统、阀系统和注射喷嘴可以避免尿素结晶和喷嘴堵塞等问题,并确保高可靠性及无故障运行。
图3 托普索尿素SCR系统的控制流程
(3)BMC-211催化涂层
托普索无铂碱金属——钯涂层可以方便于过滤器的再生,同时有效地降低了使用成本。独特的BMC-211催化涂层适用于带有脱除NO2特性的柴油颗粒物过滤器,使用其进行被动和强制的再生可达到与铂基涂层相同的效果,减少NOx排放5%~10%。另外,碱金属钯涂层催化剂能够氧化HC及CO,因此降低了排放。
BMC-211催化涂层特别适用于结合预氧化催化剂使用,使尾气排放能够满足即将实施的针对轿车的欧Ⅴ排放标准。
积极加大投入,满足本地化市场需求
2012年,随着中丹合作的深入发展,托普索在中国的业务也开展得更为顺利。2014年,托普索与天津经济技术开发区签署协议,将在天津汽车催化剂工厂进行第二期投资,该项目总投资9亿丹麦克朗(约10.17亿元人民币)。目前,托普索天津工厂一期主要生产催化剂涂层,预计将于2015年初投产;其同期建设的二期工厂主要生产与涂层配套的催化剂载体,预计将于2016年投产。
在谈到下一步发展时,郝瑞先生表示:“我们非常看好中国的汽车催化剂市场前景,而且提供高效的汽车尾气净化催化剂也是我们在中国业务的一个重要战略组成部分。结合高性能催化剂和稳定有效的先进技术方案,我们在保证设计装置稳定运行的同时,能为客户量身定制最优的技术解决方案。”
未来,托普索将持续加大研发投入,关注扩展新的技术、产品和服务,同时也致力于进一步改进现有的汽车尾气排放控制技术。只有通过不断调整产品和服务,才能满足本土化市场的需求,帮助中国用户减少投资和运营成本。
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