Στα βαριά οχήματα ντίζελ, στα μηχανήματα κατασκευής και στις εφαρμογές πεζοδρομικών κινητήρων ντίζελ, η θερμοκρασία των καυσαερίων δεν είναι σταθερή.συχνή λειτουργία εκκίνησης-αποστολής, και η ενεργή αναγέννηση DPF μπορεί να εκθέσει το σύστημα μεταπεξεργασίας ντίζελ σε σχετικά υψηλά θερμικά φορτία.

Για έναν καταλύτη ολίσθησης αμμωνίας (ASC) που εγκαταστάθηκε κατ' ευθείαν από το σύστημα SCR, η υψηλή θερμοκρασία δεν σχετίζεται μόνο με την ικανότητα στιγμιαίας καταλυτικής αντίδρασης,αλλά και στη μακροπρόθεσμη σταθερότητα της επικάλυψης του καταλύτη.Εάν το σύστημα υλικών και το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας του καταλύτη ASC δεν ταιριάζουν με την πραγματική πλατφόρμα του κινητήρα,τους κινδύνους απενεργοποίησης καταλύτη σε υψηλή θερμοκρασία, η γήρανση της επικάλυψης και η μειωμένη ικανότητα ελέγχου της ολίσθησης της αμμωνίας μπορεί να αυξηθεί.

Ως εκ τούτου, κατά την επιλογή των εξαρτημάτων για ένα σύστημα μετεπεξεργασίας ντίζελ, ένας καταλύτης ASC δεν θα πρέπει να αξιολογείται μόνο με βάση την απόδοση μετατροπής αμμωνίας.μέγιστη αντίσταση θερμοκρασίας, τα υλικά καταλύτη, η δομή του κυψελού και οι πραγματικές συνθήκες αναγέννησης θα πρέπει επίσης να εξετάζονται από κοινού.

Γιατί οι συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών αυξάνουν τον κίνδυνο απενεργοποίησης του καταλύτη ASC;

Συνήθως τοποθετείται ASC κατωτέρω του καταλύτη SCR για την περαιτέρω επεξεργασία του υπολειμματικού NH3 που δεν έχει καταναλωθεί πλήρως από το σύστημα SCR.

Αν και οι ίδιες οι καταλυτικές αντιδράσεις απαιτούν ένα κατάλληλο παράθυρο θερμοκρασίας,οι διαρκείς υψηλές θερμοκρασίες ή τα επαναλαμβανόμενα θερμικά σοκ μπορούν να αλλάξουν την κατάσταση της επικάλυψης του καταλύτη και των ενεργών συστατικών, επηρεάζοντας έτσι τη μακροπρόθεσμη λειτουργική απόδοση του καταλύτη.

Οι μακροχρόνιες υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να επιταχύνουν τη γήρανση της επικάλυψης καταλύτη

Ένας καταλύτης ASC συνήθως αποτελείται από υπόστρωμα μέλιτος, κάλυψη καταλύτη και ενεργά συστατικά.

Όταν ο καταλύτης παραμένει σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες καυσαερίων για παρατεταμένες περιόδους, η επικάλυψη του καταλύτη μπορεί να παρουσιάζει συνεχές θερμικό φορτίο.Εάν η πραγματική θερμοκρασία παραμένει κοντά ή υπερβαίνει το σχεδιασμένο εύρος του προϊόντος για μεγάλες περιόδους, μπορεί να αυξηθεί ο κίνδυνος αλλαγών της δομής της επικάλυψης ή υποβάθμισης της δραστηριότητας.

Ως εκ τούτου, η συνεχής θερμοκρασία λειτουργίας δεν πρέπει να παραβλέπεται κατά την αγορά καταλύτη ASC. Αντικατοπτρίζει το εύρος θερμοκρασίας κατάλληλο για μακροχρόνια λειτουργία καταλύτη,αντί μόνο της μέγιστης θερμοκρασίας που μπορεί να αντέξει ο καταλύτης για σύντομο χρονικό διάστημα.

Η αναγέννηση του DPF μπορεί να δημιουργήσει βραχυπρόθεσμα φορτία υψηλής θερμοκρασίας

Σε ένα σύστημα μετεπεξεργασίας ντίζελ εξοπλισμένο με DOC, DPF, SCR και ASC, η αναγέννηση DPF είναι μία από τις λειτουργικές διαδικασίες που μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη θερμοκρασία του συστήματος.

Κατά τη διάρκεια της ενεργού αναγέννησης DPF, η θερμοκρασία στο εσωτερικό του συστήματος μετεπεξεργασίας μπορεί να αυξηθεί σημαντικά.μπορεί να εξακολουθήσει να επηρεάζεται από αλλαγές στη θερμική κατάσταση ολόκληρου του συστήματος.

Επομένως, η μέγιστη αντοχή στη θερμοκρασία είναι επίσης μια σημαντική παράμετρος που πρέπει να επιβεβαιώνεται κατά την επιλογή ενός καταλύτη ASC.η εστίαση μόνο στις κανονικές θερμοκρασίες οδήγησης δεν επαρκεί για την κατάλληλη επιλογή καταλύτη.

Οι αλλαγές θερμοκρασίας μπορεί να επηρεάσουν την καταλυτική δραστηριότητα και την επιλεκτικότητα

Ένας καταλύτης ASC πρέπει να επεξεργάζεται το υπολειπόμενο NH3 διατηρώντας παράλληλα την κατάλληλη επιλεκτικότητα της αντίδρασης.

Εάν ο καταλύτης λειτουργεί για παρατεταμένες περιόδους εκτός κατάλληλου εύρους θερμοκρασίας, μπορεί να αλλάξει όχι μόνο η ικανότητα μετατροπής της αμμωνίας, αλλά πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η επιλεκτικότητα του αζώτου.

Ως εκ τούτου, η αξιολόγηση των επιδόσεων σε υψηλές θερμοκρασίες δεν θα πρέπει να κατανοείται απλώς ως “όσο υψηλότερη είναι η αντοχή στη θερμοκρασία, τόσο καλύτερη.” Αντίθετα,είναι αναγκαίο να επιβεβαιωθεί εάν ο καταλύτης μπορεί να διατηρήσει κατάλληλη καταλυτική κατάσταση αντίδρασης εντός του οριζόμενου παράθυρου θερμοκρασίας του κινητήρα.

Ποιες βασικές παραμέτρους πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή καταλύτη ASC υψηλής θερμοκρασίας;

Για εφαρμογές σε βαρέα οχήματα ντίζελ και πεζοδρομικούς κινητήρες ντίζελ, η επιλογή των ASC πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις θερμικές επιδόσεις, τις καταλυτικές επιδόσεις και τις δομικές παραμέτρους μαζί.

1Συνεχή θερμοκρασία λειτουργίας

Η συνεχής θερμοκρασία λειτουργίας είναι σημαντική παράμετρος για τον προσδιορισμό του κατά πόσον ένας καταλύτης ASC μπορεί να προσαρμοστεί σε μακροχρόνιο περιβάλλον λειτουργίας.

Οι αγοραστές θα πρέπει να επιβεβαιώσουν εάν το ASC μπορεί να λειτουργεί συνεχώς εντός του εύρους θερμοκρασίας στόχου σύμφωνα με τις κοινές συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα, την κατανομή της θερμοκρασίας των καυσαερίων,και το πραγματικό εύρος θερμοκρασίας εξόδου SCR.

Εάν η μακροχρόνια θερμοκρασία λειτουργίας του εξοπλισμού είναι ήδη κοντά στο σχεδιαστικό όριο ASC,θα πρέπει να αξιολογηθεί περαιτέρω η καταλληλότητα των υλικών καταλύτη και του συστήματος επικάλυψης για τις εν λόγω συνθήκες λειτουργίας.

2Μέγιστη αντοχή σε θερμοκρασία

Η μέγιστη αντίσταση θερμοκρασίας χρησιμοποιείται κυρίως για την αξιολόγηση της ικανότητας του καταλύτη να αντέχει βραχυπρόθεσμα σε υψηλές θερμοκρασίες.

Η παράμετρος αυτή είναι ιδιαίτερα σημαντική για συστήματα που ενδέχεται να υποστούν αναγέννηση DPF, συνεχή λειτουργία υψηλού φορτίου ή άλλα γεγονότα υψηλής θερμοκρασίας.

Η συνεχής θερμοκρασία λειτουργίας και η μέγιστη θερμοκρασιακή αντίσταση δεν πρέπει να θεωρούνται η ίδια παράμετρος.ενώ το τελευταίο αντανακλά κυρίως την ικανότητα των υλικών και της δομής του καταλύτη να αντέχουν βραχυπρόθεσμα φορτία υψηλής θερμοκρασίας.

3Καταλύτες και σύστημα επίχρισής τους

Οι καταλύτες ASC μπορούν να χρησιμοποιούν συστήματα καταλύτη πολύτιμων μετάλλων, κεραμικά υποστρώματα μέλιτος και διαφορετικές λειτουργικές επικαλύψεις καταλύτη.

Το σύστημα υλικού επηρεάζει τη θερμική σταθερότητα, την απόδοση οξείδωσης της αμμωνίας, την επιλεκτικότητα του αζώτου και την αντοχή του καταλύτη στο θείο.

Επομένως, όταν η εφαρμογή περιλαμβάνει σχετικά υψηλές θερμοκρασίες καυσαερίων,θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στο αν η επικάλυψη καταλύτη και τα υλικά υποστρώματος είναι κατάλληλα για τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίαςΗ επιλογή δεν πρέπει να βασίζεται μόνο στο όνομα του προϊόντος ή στις εξωτερικές διαστάσεις του ASC.

4. Δομή υποστρώματος μέλιτος

Το υπόστρωμα μέλιτος είναι μια κοινή δομική μορφή που χρησιμοποιείται σε καταλύτες ASC.

Η πυκνότητα κυττάρου, το πάχος τοιχώματος, η διάμετρος υποστρώματος και το μήκος του καταλύτη δεν επηρεάζουν μόνο την περιοχή καταλυτικής αντίδρασης, αλλά επηρεάζουν επίσης τη ροή καυσαερίων και την αντίστροφη πίεση συστήματος.

Υπό συνθήκες υψηλής ροής καυσαερίων και υψηλών θερμοκρασιών, οι δομικές παραμέτροι πρέπει να ταιριάζουν με τον κινητήρα, τη ροή καυσαερίων και τον χώρο εγκατάστασης.

Ως εκ τούτου, η υψηλότερη πυκνότητα κυττάρων δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο καταλύτης είναι πιο κατάλληλος για μια πλατφόρμα ντίζελ υψηλής θερμοκρασίας.

5Η αποτελεσματικότητα μετατροπής της αμμωνίας και η επιλεκτικότητα του αζώτου

Η αποτελεσματικότητα μετατροπής αμμωνίας χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της ικανότητας του καταλύτη ASC να επεξεργάζεται υπολειμματικό NH3, ενώ η επιλεκτικότητα του αζώτου χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της επιλεκτικότητας των προϊόντων της αντίδρασης.

Για εφαρμογές ASC υψηλής θερμοκρασίας, οι δύο αυτοί δείκτες θα πρέπει να αξιολογούνται μαζί με την στόχο θερμοκρασία λειτουργίας.

Εάν συγκριθεί μόνο η απόδοση μετατροπής της αμμωνίας σε ένα σημείο θερμοκρασίας, ενώ αγνοείται το πραγματικό παράθυρο θερμοκρασίας του κινητήρα και η επιλεκτικότητα της αντίδρασης,το αποτέλεσμα μπορεί να μην αντικατοπτρίζει με ακρίβεια την καταλληλότητα του ASC υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας του οχήματος.

Γιατί πρέπει να αξιολογείται η σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες σύμφωνα με την πραγματική πλατφόρμα ντίζελ;

Διαφορετικές πλατφόρμες κινητήρων ντίζελ έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά θερμοκρασίας καυσαερίων.

Τα βαρέα οχήματα αυτοκινήτων, τα μηχανήματα κατασκευής, ο εξοπλισμός εξόρυξης, τα γεωργικά μηχανήματα και τα σύνολα γεννήτρων ντίζελ μπορεί να έχουν διαφορετικές αλλαγές φορτίου, διαρκείς λειτουργίες,και στρατηγικές αναγέννησης.

Για παράδειγμα, ο εξοπλισμός που λειτουργεί υπό υψηλό φορτίο για μεγάλες περιόδους μπορεί να απαιτεί μεγαλύτερη προσοχή στο συνεχές θερμικό φορτίο,ενώ οι πλατφόρμες που εκτελούν συχνά ενεργό αναγέννηση DPF χρειάζονται πρόσθετη εξέταση της βραχυπρόθεσμης επίδρασης υψηλών θερμοκρασιών.

Επομένως, η αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες δεν θα πρέπει να αξιολογείται ανεξάρτητα από τις ειδικές συνθήκες λειτουργίας.

Για τους κατασκευαστές OEM και τους συνδυαστές συστημάτων μεταπεξεργασίας, η πιο κατάλληλη προσέγγιση είναι η επιλογή καταλύτη ASC σύμφωνα με το πραγματικό προφίλ θερμοκρασίας, τη ροή καυσαερίων,και των συνθηκών εξόδου του SCR, αντί να επιλέγει απλώς ένα προϊόν με υψηλότερη αντοχή σε μέγιστη θερμοκρασία.

Ποιοι άλλοι παράγοντες αντιστοίχισης συστήματος πρέπει να λαμβάνονται υπόψη υπό συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών;

Η απενεργοποίηση καταλύτη υψηλής θερμοκρασίας δεν είναι το μόνο ζήτημα που πρέπει να εξεταστεί για τον ίδιο τον καταλύτη ASC.

Σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα μετεπεξεργασίας πετρελαίου ντίζελ, τα DOC, DPF, SCR, ASC, το σύστημα δοσολογίας DEF, οι αισθητήρες και το σύστημα ελέγχου αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Θέρμανση εξόδου SCR

Επειδή το ASC είναι εγκατεστημένο κατάντη του συστήματος SCR, η θερμοκρασία εξόδου του SCR σχετίζεται πιο άμεσα με το πραγματικό περιβάλλον λειτουργίας του ASC παρά μόνο με τη θερμοκρασία εξόδου του κινητήρα.

Κατά την επιλογή καταλύτη ASC, πρέπει να παρέχεται το πραγματικό εύρος θερμοκρασίας εξόδου SCR, όπου είναι δυνατόν, αντί να παρέχεται μόνο η ονομαστική ισχύς ή οστά του κινητήρα.

Στρατηγική αναγέννησης DPF

Διαφορετικές πλατφόρμες ντίζελ μπορεί να έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες αναγέννησης DPF, διαρκείες αναγέννησης και συχνότητες αναγέννησης.

Οι πληροφορίες αυτές βοηθούν στον προσδιορισμό των βραχυπρόθεσμων φορτίων υψηλής θερμοκρασίας που μπορεί να αντιμετωπίσει το ASC και επιβεβαιώνουν περαιτέρω εάν η μέγιστη αντοχή θερμοκρασίας πληροί τις απαιτήσεις του συστήματος.

Η ροή των καυσαερίων και η αντίστροφη πίεση

Η υψηλή θερμοκρασία συχνά συνοδεύεται από υψηλό φορτίο του κινητήρα και σχετικά υψηλή ροή καυσαερίων.

Ως εκ τούτου, κατά τον προσδιορισμό των διαστάσεων του καταλύτη ASC, της πυκνότητας κυττάρων και του πάχους τοιχώματος, πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη η επιτρεπόμενη αντίστροφη πίεση συστήματος.

Εάν τονίζεται μόνο η περιοχή καταλυτικής αντίδρασης, ενώ αγνοούνται οι συνθήκες ροής καυσαερίων, η δομή του καταλύτη μπορεί να μην ανταποκρίνεται στις πραγματικές απαιτήσεις του συστήματος.

Πώς να επιλέξετε τον κατάλληλο καταλύτη ASC για εφαρμογές πετρελαίου ντίζελ υψηλής θερμοκρασίας

Πριν από την επιβεβαίωση ενός διαλύματος ASC, συνιστάται να παρέχεται στον προμηθευτή καταλύτη οι ακόλουθες βασικές παραμέτροι:

• Τύπος κινητήρα και ισχύς·

• ειδικό σενάριο εφαρμογής·

• εύρος φυσιολογικής θερμοκρασίας εξάτμισης λειτουργίας·

• εύρος θερμοκρασίας εξόδου SCR·

• μέγιστη δυνατή θερμοκρασία των καυσαερίων·

• θερμοκρασία και συχνότητα αναγέννησης του DPF·

• εύρος ροής καυσαερίων·

• συγκέντρωση NH3 στην έξοδο SCR ή όριο στόχου γλιστρίσεως αμμωνίας·

• διαθέσιμο χώρο εγκατάστασης·

• Επιτρεπόμενη αντίστροφη πίεση του συστήματος·

• Οι διαστάσεις του υποστρώματος μελιού και οι απαιτήσεις πυκνότητας κυττάρων.

• Αν υπάρχουν ειδικές συνθήκες λειτουργίας, όπως έκθεση σε θείο.

Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να βοηθήσουν τον προμηθευτή να καθορίσει περαιτέρω την επικάλυψη καταλύτη, τη δομή του κυψελού, τις διαστάσεις και το υλικό σύστημα που απαιτείται για το ASC.

Για έργα με σημαντικές διαφορές στις συνθήκες λειτουργίας υψηλών θερμοκρασιών, δυνατότητες προσαρμογής όπως Custom Catalyst Coating, Custom Catalyst Dimensions,και Custom Cell Density μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίτευξη αντιστοίχισης σε επίπεδο συστήματος σύμφωνα με την συγκεκριμένη πλατφόρμα ντίζελ.

Συμπεράσματα: Η επιλογή του ASC υψηλής θερμοκρασίας δεν θα πρέπει να βασίζεται μόνο στη μέγιστη αντοχή στη θερμοκρασία.

Η απενεργοποίηση καταλύτη υψηλής θερμοκρασίας είναι ένας από τους κινδύνους που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τον σχεδιασμό συστήματος μετεπεξεργασίας ντίζελ,αλλά η επιλογή του ASC δεν πρέπει να περιορίζεται απλώς στην επιλογή ενός καταλύτη με υψηλότερη μέγιστη αντοχή θερμοκρασίας. ̇

Αυτό που πρέπει πραγματικά να αξιολογηθεί είναι αν ο καταλύτης ASC μπορεί να επιτύχει μια κατάλληλη ισορροπία μεταξύ των υλικών καταλύτη, του συστήματος επίχρισής, της απόδοσης μετατροπής αμμωνίας, της επιλεκτικότητας του αζώτου,δομή μέλιτος, και αντίστροφη πίεση του συστήματος εντός του πραγματικού παράθυρου θερμοκρασίας της πετρελαϊκής πλατφόρμας-στόχου.

Για τα βαριά οχήματα ντίζελ, τα μηχανήματα κατασκευής και τις πλατφόρμες πετρελαϊκών κινητήρων εκτός δρόμου, παραμέτρους όπως συνεχής θερμοκρασία λειτουργίας, μέγιστη αντοχή θερμοκρασίας,Αποδοτικότητα μετατροπής αμμωνίαςΗ επιλεκτικότητα του αζώτου, η πυκνότητα των κυττάρων και το πάχος του τοίχου πρέπει να αξιολογούνται σύμφωνα με τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας.

Ως εκ τούτου, πριν από την επιλογή μιας λύσης ASC Catalyst, οι κατασκευαστές OEM, οι αγοραστές καταλύτη ASC και οι ολοκληρωτές συστημάτων μετεπεξεργασίας θα πρέπει πρώτα να επιβεβαιώσουν το πραγματικό προφίλ θερμοκρασίας του κινητήρα,Προϋποθέσεις αναγέννησης DPF, και τις συνθήκες λειτουργίας της πρίζας SCR.