Dieselpartikelfilter von A-R-T

Stickoxid-Reduzierung mittels Selektiver Catalytischer Reduktion (SCR) 

1       Beschreibung

Bei dem Produkt handelt es sich um ein SCR-Abgasreinigungs-System zur Redu­zierung der Stickoxide (NOx) in Abgasemissionen. Die Reduktionsrate für Stickoxide beträgt > 70%, sofern die Abgastemperaturen zwischen 250°C und 400°C liegen. Das System ist für Abgase mit einem Schwefelgehalt von bis zu 20 mg/Nm³ ausgelegt. Das SCR-System verfügt über nachfolgend beschriebene Komponenten:

A         SCR-De-NOx-Katalysator(en)

B         Injektordüse(n)

C         Dosiersystem

D         Elektronische Steuerung mit Temperaturfühlern, NOx- Sensor und Volumenstrommesser

E         Harnstoff-Tank(s), Förderpumpe(n), Leitungen

Das SCR-System hat die Aufgabe, NO und NO2 zu reduzieren. Da in der oxidie­renden Atmosphäre eine signifikante NOx-Reduktion ohne zusätzlich eingebrachte Stoffe nicht möglich ist, wird vor den Katalysatoren ein Reduktionsmittel in das Abgas eingedüst. Das Abgas-Reduktionsmittelgemisch wird danach über die SCR-Kataly­satoren geführt. Der Katalysator hat ein Temperaturfenster von 200°C - 400°C (bzw. 475°C). Da unterhalb von 200°C praktisch keine Umsetzung von NOx stattfindet, wird auch kein Reduktionsmittel zugeführt. Oberhalb von 475°C oxidiert das Reduktionsmittel, bevor es die Stickoxide reduzieren kann. Bei Einsatz eines Partikelfilters, der vor den SCR-Katalysatoren installiert wird, injiziert man das Reduktionsmittel zwischen Filter und SCR-Katalysator. Der Abstand zwischen Injek­tordüse und Katalysator sollte ein gewisses Maß nicht unterschreiten, damit sich das Reduktionsmittel ausreichend mit dem Abgas mischen kann. In den heißen Abgasen und mit Hilfe des Wasserdampfes wandelt sich der Harnstoff durch Hydrolyse in Ammoniak (NH3) um.

Als Reduktionsmittel wird vorzugsweise AdBlue (flüssige Harnstofflösung, Konzentration an Harnstoff 32,5 %) eingesetzt. Ebenso wie beim reinen Harnstoff ist auch seine wässrige Lösung nicht toxisch, weder Gefahrstoff noch Gefahrgut und der niedrigsten Wassergefährdungsstufe 1 zugeordnet. Zur Bevorratung ist ein Tank vorgesehen, dessen Kapazität bei mind. 7% des Treibstofftanks liegen sollte. Die Reduktionsmittelpumpe(n) fördern den Harnstoff zur Dosiereinrichtung. Der Ver­brauch an AdBlue beträgt ca. 0.015 l/kWh bzw. 4 - 7 % des Dieselverbrauchs und ist insbesondere abhängig von der NOx-Konzentration im Rohabgas.

Nachfolgendes Bild skizziert das Schema der AdBlue Einspritzung:

Die elektronische Steuerung dosiert in Abhängigkeit von der Temperatur im Katalysatorbett, der Abgasmenge und der NOx-Konzentration des Motors die angepasste Menge von Reduktionsmittel via Dosiersystem und Injektordüse. Es wird nur maximal soviel Reduktionsmittel eingedüst, wie der Katalysator bei gegebener Abgastemperatur verarbeiten kann. Die Eindüsung ist Druckluft-umfasst. Es wird ein Druck von ca. 6 bar benötigt. Der Verbrauch an Druckluft ist von der Systemgröße abhängig und liegt i.d.R. zwischen 5 - 30 l/min.

Folgende Abbildung zeigt ein Dosiersystem:

A         Eintritt der Druckluft

B         AdBlue Eintritt vom Tank

C         Gemisch von AdBlue und Luft - Austritt zur Injektordüse

Der SCR-Katalysator besteht aus einem 200 cpsi Metall- oder Keramik-Träger, der mit einer speziellen selektiven katalytischen Beschichtung versehen ist oder als Vollextrudat ausgeführt wird. Runde Formen der Metall- bzw. Keramikmatrix sind standardmäßig in einem Edelstahlmantel verpackt und mit konischen Anschlüssen bzw. Einlass- und Auslassmodul versehen. Das Canning bei Block-Katalysator-Substraten erfolgt auftragsbezogen oder durch den Auftraggeber selber .
Der NOx-Sensor (siehe Abbildung) misst die Konzentration der Stickoxide vor dem SCR-Katalysator und steuert damit die Menge des eingespritzten Reduktionsmittels. Der Sensor besteht aus keramischen Material, das zur Messung auf hohe Temperaturen gebracht wird und sollte deshalb vor Spritzwasser geschützt installiert werden.

 NOx-Sensor         Luftmassenmesser

Der Luftmassenmesser wird zwischen Luftfilter und Turbolader installiert. Seine Positionierung ist sehr wichtig für die Regelgüte des Systems. Daher muss er vor Inbetriebnahme der Maschine kalibriert werden. Einfluss auf die Dosiermenge haben ebenfalls Temperatursensoren (Pt200), die vor und nach Katalysator angeordnet werden. Der bzw. die AdBlue- Tank(s) bestehen aus Kunststoff oder Edelstahl und verfügt über die Entnahmerohre mit 2 Füllstandsschaltern und einem Flüssigkeitsfilter.
 

	Die Einspritzdüsen werden in der Mitte der Abgasleitungen angebracht. Die Düsenöffnung zeigt in Strömungsrichtung. Einspritzdüsen werden in der Mitte der Abgasleitungen angebracht. Die Düsenöffnung zeigt in Strömungsrichtung.
	Das System verfügt über eine Alarm-Box, die in Sichtweite des Betreibers aufgebaut werden soll. Sie warnt vor zu niedrigem Reduktionsmittel-stand sowie evtl. auftretenden Problemen.

2       Chemische Reaktionen

Die NOx-Konvertierung erfolgt nach folgenden chemischen Reaktionsgleichungen:

4NO + 2[(NH₂)₂CO] + 2H₂O + O₂ = 4N₂ + 6H₂O + 2CO₂

6NO₂ + 4[(NH₂)₂CO] + 4H₂O  = 7N₂ + 12H₂O + 4CO₂

3       Installation

Die SCR-Katalysatoren werden nach eventuellen Oxidationskatalysatoren und Parti­kelfiltern eingebaut, wo die Temperaturen im Bereich von 250°C - 400°C (bzw. 475°C) liegen. Das Steuergerät für die Reduktionsmitteleindüsung soll an einem vor Tem­peratur und Spritzwasser geschützten Einbauort montiert werden. Bei der Verlegung der Kabel und Rohrleitungen ist darauf zu achten, dass sie nicht an heißen oder rotierenden Teilen entlang geführt werden.

Anlagenseitig werden benötigt:

a)            Versorgung mit Druckluft, ölfrei, 6 bar, ca. XX l/min. Die Versorgung muss vor dem Motorstart und nach dem Motorstop ebenfalls gewährleistet sein.

b)            Spannungsversorgung mit 12 bzw. 24 Volt

4       Reinigung und Wartung

Die SCR-Katalysatoren sind in der Regel wartungsfrei. Es empfiehlt sich jedoch, die Katalysatoren alle 2000 Betriebsstunden im Rahmen der Filterwartung zu reinigen.Die Reinigung erfolgt mit Druckluft. Übermäßiger Schmierölverbrauch und/oder Auftreten von Aschen beeinflusst die Wirksamkeit des Katalysators. Für die Reinigung und Wartung der Dosieranlage sowie die Behandlung evtl. Fehler-codes beachten Sie bitte die separate Bedienungsanweisung

5       Preise

Der Preis beinhaltet folgende Komponenten:

SCR-De-NOx-Katalysator(en), Injektordüse(n), Dosiersystem, Elektronische Steue­rung mit Temperaturfühlern, NOx-Sensor und Luftmassenmesser, AdBlue Tank(s)

Im Preis nicht inbegriffen sind:

Montage/Inbetriebnahme, Druckluft- und Spannungsversorgung, Rohrleitungen, Halter etc.