T∕CAEPI 12.2-2017 柴油车排气后处理装置技术要求 第2部分:选择性催化还原转器( SCR ).pdf
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1、 中国环境保护产业协会标准中国环境保护产业协会标准 T/CAEPI 12.22017 柴油车排气后处理装置技术要求 第 2 部分:选择性催化还原转化器(SCR) Technical requirements of diesel vehicle exhaust after-treatment devices Part 2: Selective catalytic reduction(SCR) (发布稿) 本电子版为发布稿,请以正式出版的标准文本为准。 2017-9-7 发布 2017-10-1 实施 中国环境保护产业协中国环境保护产业协会会发 布 CAEPI T/CAEPI 12.22017 I
2、 目 次 前 言 . II 1 适用范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 技术要求 . 3 4.1 一般要求 . 3 4.2 转化效率 . 4 4.3 耐久性 . 4 4.4 流场均匀性 . 4 4.5 钒挥发 . 4 4.6 机械性能 . 4 5 试验条件、试验程序及试验方法 . 4 5.1 试验条件 . 5 5.2 试验程序 . 6 5.3 试验方法 . 6 6 检验规则 . 7 6.1 检验分类 . 7 6.2 检验项目 . 7 7 包装、运输、储存 . 8 7.1. 包装 . 8 7.2. 运输 . 8 7.3. 储存 . 8 附 录 A (规范性附录)
3、 流场均匀性试验方法 . 9 附 录 B (资料性附录) 钒基 SCR 中钒挥发速率的评价 . 10 附 录 C (规范性附录) SCR 小样试验方法 . 16 T/CAEPI 12.22017 II 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法 ,促进环保技术发展,规范柴油车排气后处理装置的技术要求和试验方法,降低柴油车尾气排放中的污染物对空气质量的影响,特制定本标准。 T/CAEPI 12-2017柴油车排气后处理装置技术要求分为如下几个部分: 第1部分:氧化型催化转化器(DOC) 第2部分:选择性催化还原转化器(SCR) 第3部分:柴油颗粒捕集器(DPF) 第4部分:氨逃逸催化器(ASC) 第
4、5部分:机械性能 本部分为T/CAEPI 12-2017第2部分。 本部分规定了选择性催化还原转化器(SCR)的技术要求和试验方法。 本部分是对HJ 451-2008环境保护产品技术要求 柴油车排气后处理装置中选择性催化还原转化器(SCR)部分的修订,与原标准相比,主要变化如下: 增加并修改了对试验台架的基本要求,包括试验样机、安装方式等; 增加了排气压降试验方法; 修改了转化效率试验方法及限值要求; 修改了快速老化试验方法及技术要求; 增加了钒挥发试验方法; 增加了流场均匀性试验方法及技术要求; 增加了小样评价方法及技术要求。 本标准由中国环境保护产业协会组织制订。 本标准起草单位:本标准起
5、草单位:无锡威孚力达催化净化器有限责任公司、昆明贵研催化剂有限责任公司、中国汽车技术研究中心、天津索克汽车试验有限公司、庄信万丰(上海)化工有限公司、托普索贸易(北京)有限公司、广西玉柴机器股份有限公司、潍柴动力股份有限公司、中国重型汽车集团有限公司、安徽艾可蓝环保股份有限公司、天纳克(苏州)排放系统有限公司、云南菲尔特环保科技股份有限公司、艾蓝腾新材料科技(上海)有限公司、浙江银轮机械股份有限公司、四川绵阳华元航升环保科技有 T/CAEPI 12.22017 III 限公司、山东艾泰克环保科技股份有限公司、中自环保科技股份有限公司、天津星洁汽车排放控制系统有限公司。 本标准主要起草人:本标准
6、主要起草人:张杰、李军、贾旭岩、刘悦、于飞、方茂东、汪利峰、王健、陶泽民、郑贯宇、郭佳栋、成薛峰、王林、李一、周发金、陆国栋、魏东、张勇、刘征、魏罡。 本标准由中国环境保护产业协会2017年9月7日批准。 本标准自2017年10月1日起实施。 本标准由中国环境保护产业协会负责管理和解释, 由无锡威孚力达催化净化器有限责任公司等起草单位负责具体技术内容的解释。 在应用过程中如有需要修改与补充的建议, 请将相关资料寄送至中国环境保护产业协会标准管理部门(北京市西城区扣钟北里甲4楼,邮编100037)。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 T/CAEPI
7、12.22017 I 引 言 柴油车排气后处理装置是减少柴油车排气污染的重要设备。随着大气污染控制的需求和技术进步,柴油车排气后处理装置的种类与组合方式也在不断发展。 本系列标准对主要的柴油车排气后处理装置进行了技术规定。在标准的使用过程中,应注意以下几点: 1、本系列标准是对相应的柴油车排气后处理装置生产制造的基本要求。当柴油车排气后处理装置安装到某一型号柴油车时,必须结合该车型实际,进行配套设计调整,并按国家柴油车排放标准检测验证。 2、柴油车排气后处理装置在实际使用中可能以单一或者多类产品技术组合使用,在使用时需专项进行配套设计调整,并按国家柴油车排放标准检测验证。 3、随着国家对柴油车
8、污染排放控制的加严,可能不同阶段排放标准使用的柴油车排气后处理装置和技术指标有所不同, 但不能简单反推该柴油车排气后处理装置即为保证某型柴油车达到国家某阶段排放标准的污染控制装置, 即不应将某种或某几种组合的柴油车排气后处理装置等同国家某阶段柴油车排放标准。 T/CAEPI 12.22017 1 柴油车排气后处理装置技术要求 第2部分:选择性催化还原转化器(SCR) 1 适用范围 本标准规定了选择性催化还原转化器(SCR)的技术要求和试验方法。 本标准适用于以氨气(NH3)为还原剂,对柴油车排气中的氮氧化物(NOx)具有选择性催化还原作用的转化器性能及关键参数的评价。由基本SCR单元衍生组合的
9、装置可参照本标准执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 1804 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T 5181 汽车排放术语和定义 GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB 11122 柴油机油 GB 17691 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法 GB/T 18297 汽车发动机性能试验方法 GB/T 19055 汽车发动机可靠性试验方法 GB 19147 车用柴油 GB
10、/T 19804 焊接结构的一般尺寸公差和形位公差 GB 29518 柴油发动机氮氧化物还原剂 尿素水溶液(AUS32) T/CAEPI 12.5 柴油车排气后处理装置技术要求 第5部分:机械性能 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 柴油车排气后处理装置 after-treatment devices for diesel vehicle exhaust T/CAEPI 12.22017 2 指安装在柴油车发动机排气系统中,能够降低排气中的一种或多种污染物排放量的装置的统称。 3.2 选择性催化还原转化器 selective catalytic reduction conve
11、rter (SCR) 指安装在柴油车发动机排气系统中,将排气中的有毒的氮氧化物(NOX)通过选择性催化还原反应转化为无毒的氮气(N2)和水(H2O),以降低NOX排放量的催化转化器。其中以金属氧化物五氧化二钒(V2O5)作为催化剂活性组分的转化器称为钒基选择性催化还原转化器,以分子筛为基体的转化器称为分子筛选择性催化还原转化器。 3.3 选择性催化还原装置 selective catalytic reduction device 指安装在柴油车发动机排气系统中,以选择性催化还原方式降低NOX排放的排气后处理装置。主要由选择性催化还原转化器和还原剂NH3的供应系统构成,包含但不局限于如下基本单元
12、:选择性催化还原转化器、尿素溶液罐、尿素溶液管路、尿素溶液供给泵、尿素溶液用喷射器、电子控制装置、氮氧化物传感器、温度传感器。 3.4 小样 catalyst sample 从SCR涂覆过催化剂的载体上按照一定规格截取, 用于在标准气模拟试验台对其进行相关测试的试样。 3.5 排气压降 exhaust pressure drop 指SCR载体入口排气压力与出口排气压力的差值,单位为kPa。 3.6 混合均匀度 mixed uniformity index 指在SCR载体入口、出口截面测量的温度、速度及气体组分浓度分布的一致程度。计算公式如下: | | (1) 式中: 均匀度; 测量单元格温度、
13、速度、气体组分浓度; 载体截面平均温度、速度、气体组分浓度; 每个测量单元格面积; 测试载体截面总面积。 3.7 尿素理论计量比 normalized stoichiometric ratio NSR 由尿素水溶液换算成等当量的 NH3摩尔浓度值与 SCR 入口处的 NOX摩尔浓度值之比 (假设尿素按 T/CAEPI 12.22017 3 照理想条件完全分解,NH3与 NOX的平均反应摩尔比是 1:1)。 3.8 转化效率 converter efficiency 指发动机或标准气模拟试验台按指定的工况运行时,SCR入口和出口的NOx排放量的变化率,单位为%。 3.9 新鲜态 fresh st
14、ate 指催化剂预处理之后的状态。 3.10 老化态 aged state 指催化剂老化之后的状态。 3.11 轻型柴油车 light-duty diesel vehicle 最大总质量不超过3 500 kg的柴油车。 3.12 重型柴油车 heavy-duty diesel vehicle 最大总质量超过3 500 kg的柴油车。 4 技术要求 4.1 一般要求 4.1.1 SCR 应使用标记标明生产厂家名称、装置型号、出厂编号、制造日期、排气进出流向。 4.1.2 SCR 的设计、制造和安装应合理,防止使用中可能发生的腐蚀、氧化、振动现象。 4.1.3 SCR 应确保使用安全性,具备隔热防
15、护措施、不得影响车辆制动性能、不得影响车辆电气系统安全等。 4.1.4 SCR 应附带下述资料: a) 载体结构、材料和生产厂家; b) 载体规格 (形状、尺寸、孔密度、壁厚) ; c) 载体数量; d) 催化剂涂层类型、催化剂含量和比例; e) 衬垫型号及生产厂家; f) 封装形式和封装厂家。 4.1.5 外观、尺寸 T/CAEPI 12.22017 4 4.1.5.1 SCR外表面应光滑,无伤痕及其它明显缺陷。 4.1.5.2 SCR焊缝应牢固平整,无虚焊,漏焊等缺陷,无残留焊丝。 4.1.5.3 SCR的几何尺寸、 公差应符合产品图纸规定。 未标注加工公差按GB/T 1804中C级的规定
16、执行,未标注焊接公差按GB/T 19804中B级的规定执行。 4.1.6 SCR 的设计、制造应满足 T/CAEPI 12.5 中密封性要求。 4.2 转化效率 按5.3.4进行SCR的NOx转化效率试验, 或按附录C的规定进行新鲜态SCR小样的NOx转化效率试验,新鲜态转化效率应满足表1中要求。 表1 新鲜态SCR转化效率要求 温度(温度() 转化效率(转化效率(%) 200 250 450 500 钒基SCR I 级 40 60 90 80 II 级 50 80 90 80 铜基分子筛SCR 80 90 90 85 铁基分子筛SCR 40 60 95 95 4.3 耐久性 按5.3.5进行
17、快速老化试验, 老化态SCR在表1中4个温度测试点下的转化效率下降量的平均值不得大于5%。 4.4 流场均匀性 按附录A进行速度均匀性、温度均匀性和NH3均匀性试验,SCR载体出口端的气体温度均匀度不得低于0.95、流速均匀度不得低于0.95、NH3均匀度不得低于0.95。 4.5 钒挥发 按附录B对钒基SCR进行钒挥发速率试验,记录550、600和650的钒元素挥发速率。 4.6 机械性能 SCR的机械性能应满足T/CAEPI 12.5的要求。 5 试验条件、试验程序及试验方法 T/CAEPI 12.22017 5 5.1 试验条件 5.1.1 试验室环境要求 试验室的环境条件应符合 GB/
18、T 19055 的规定。 5.1.2 试验用发动机 试验用发动机的排放水平应与 SCR 装置应用的目标发动机机型排放水平相一致,最大排气流量不小于目标发动机机型排气流量。 5.1.3 台架布置要求 对 SCR 装置进行测试时,要求台架布置方式应与应用目标整车布置一致,若有偏离,应记录偏离情况。对 SCR 进行测试时,要求台架布置方式为水平放置。下文中如无特殊说明,均指对 SCR 进行测试。 5.1.4 试验用尿素及喷射系统 5.1.4.1 试验用尿素水溶液应符合 GB/T 29518 的要求。 5.1.4.2 试验用尿素喷射系统的喷雾粒径要求小于 50 m,尿素喷嘴到 SCR 入口的排气管长度
19、要求大于 5 倍排气管外径, 小于 10 倍排气管外径。 如果企业提供尿素喷射系统及排气管路可不满足本条要求。 5.1.5 试验用燃油 试验用车用柴油应符合 GB 19147 的要求。 5.1.6 试验用润滑油 试验用润滑油应符合 GB 11122 的要求。 5.1.7 试验仪器和设备 5.1.7.1 发动机控制和数据采集系统应满足 GB/T 18297 的要求。 5.1.7.2 排气取样和分析系统应能测量NH3、NOX等气相组分的浓度,并满足GB 17691中相关规定。 5.1.8 预处理 通常情况下,预处理按SCR制造厂要求进行;若制造厂无要求,预处理条件为入口温度(450 5)或者发动机
20、额定工况下,空速(30 00040 000)h-1,时间4 h。 T/CAEPI 12.22017 6 对于轻型柴油车用SCR,入口温度为距SCR载体前端面上方25 mm处;对于重型柴油车用SCR,入口温度为距SCR载体前端面上方100 mm处;若无法按上述位置安装,则以实际可安装位置为准,并以照片及示意图方式记录。 5.2 试验程序 试验使用两套样品进行, 在进行外观、 尺寸及密封性检查后, 一套依次进行预处理, 排气压降试验,排放性能初试、 快速老化试验、 排放性能复试; 另一套样件进行混合均匀性测试。 如果样品为钒基 SCR,则需增加一套样件进行钒挥发测试。机械性能试验按 T/CAEPI
21、 12.5 规定的程序进行。 5.3 试验方法 5.3.1 外观、尺寸 SCR的外观采用目测,几何尺寸和公差用直尺或钢卷尺测定。 5.3.2 密封性试验 按照 T/CAEPI 12.5 中有关方法进行试验。 5.3.3 排气压降试验 将SCR安装在发动机排气管路中,进行发动机外特性测试,每工况运行5 min,记录发动机排气流量,SCR入口和出口的温度、压力,得到SCR在不同空速条件下对应的排气压降,绘制SCR空速-压降曲线。 压力取样管位置要求为:对于轻型车用SCR,入口压力的取样管位于距SCR载体入口25 mm处,出口压力的取样管位于距SCR载体出口25 mm处;对于重型车用SCR,测量入口
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