29 октября 2017 19319 0

Euro, NOx, SCR: разбираемся с терминами


Европа: с чего всё началось

В 1988 году в борьбе за чистую экологию большинство стран Европы впервые внедрило стандарт Euro 0, который нормировал выбросы транспортными средствами вредных веществ в атмосферу. Под классификацию «вредные вещества» попали моноксид углерода (СО), некоторые углеводороды (HC), оксиды азота (NOx) и твёрдые частицы (PM). С течением лет стандарты сменяли друг друга с постоянным ужесточением требований. Нумеровались они соответствующим образом: Euro-1/Euro I, Euro-2/Euro II, и т. д. При этом стандарты с арабской цифрой относились (и ныне относятся) к легковым транспортным средствам, а с римской – к автобусам, грузовикам и тяжёлой технике.

О чём не говорит никто, и почему это важно

Если вдруг вы решите почитать про экологические стандарты в Рунете – найдёте множество информации о Euro с арабскими цифрами, и ничего – о стандартах Euro I, II, III и т. д. Вероятно, это делается в целях упрощения, однако простота не должна дезинформировать или создавать терминологическую путаницу.

Важно понимать: Euro 1 и Euro I – не одно и то же. Небольшие двигатели, устанавливающиеся на легковые автомобили, не выбрасывают в атмосферу столько, сколько крупные дизели. Поэтому требования в стандартах содержатся тоже разные. Кроме того, не всегда стандарты Euro для легковых и тяжело нагруженных транспортных средств внедряются синхронно.

Сейчас в Европе приняты Euro 6/VI. Нормативно-правовой акт, содержащий требования в отношении легковых автомобилей, называется Regulation 715/2007, для грузовых же действует Regulation 595/2009. Россия «вступила в игру» в 2006 году, приняв сразу Euro 2/II. С 01.01.2016 в нашей стране одновременно введены Euro 5/V, эти стандарты действуют и сегодня.

А мне-то что?

Внедрение стандартов Euro изменяет привычный ход вещей минимум для 4-х категорий участников автомобильного рынка:

- Производители транспортных средств (они же ОЕМ’ы)
- Импортёры транспортных средств
- Покупатели и пользователи транспортных средств
- Производители топлива

Нововведённый стандарт означает сначала ограничение, а затем – и полный запрет на эксплуатацию неэкологичных автомобилей и грузовиков, выбрасывающих в атмосферу больше загрязняющих веществ, чем указано в требованиях Euro. И вот, что в итоге имеет каждая из сторон:

- ОЕМ-производители обязаны модифицировать транспортные средства так, чтобы те выбрасывали в атмосферу меньше загрязняющих веществ
- Импортёры не имеют права ввозить неэкологичные транспортные средства
- Пользователям транспортных средств запрещается эксплуатировать неэкологичные транспортные средства, а новые, модифицированные с конструкционной точки зрения, экологичные – приходится обслуживать с учётом их особенностей, иначе – штраф
- Производители топлива должны формулировать и производить новые виды топлива, удовлетворяющие требованиям современных, модифицированных конструкций и узлов

«Нокс» (NOx) – не заклинание

Несмотря на то, что каждый новый стандарт Euro был сильно строже предыдущего в разрезе требований к двигателям, автопроизводителям удавалось модифицировать движки без встраивания дополнительных систем. С появлением на горизонте Euro IV (подчеркнем: здесь речь идёт о стандарте для «тяжёлых», дизельных транспортных средств) и содержащимися там ограничениями по выбросам оксидов азота NOx ситуация изменилась. В целях соответствия установленным Euro IV рамкам ОЕМ-производителями было предложено два конструкционных решения: встроить в транспортные средства систему рециркуляции выхлопных газов (EGR) или систему избирательной каталитической нейтрализации (SCR).

Преимущества и недостатки обеих систем были предметом жарких дискуссий на протяжении долгого времени. Встраивание в грузовик или фуру EGR заметно увеличивает расход топлива. Но система SCR – это дополнительный (помимо топливного) бортовой бак, в который нужно заливать специальную жидкость, именуемую AUS32.

SCR и AUS32: немного подробнее

Мало-помалу большинство ОЕМ’ов согласилось с тем, что SCR – более эффективное решение, чем EGR, и эта система стала появляться на большинстве транспортных средств. “SCR” означает «selective catalytic reduction» или «избирательная каталитическая нейтрализация». «Избирательная» – потому что во всём потоке выхлопных газов нейтрализуются именно оксиды азота, а не весь перечень неэкологичных соединений. Реакция нейтрализации происходит в присутствии катализатора: редкоземельного или драгоценного металла. Металл находится в узле или устройстве, которое так и называется – «катализатор SCR» – или сокращённо «катализатор».

В самом общем смысле SCR – это три компонента: бак для жидкости AUS32, о которой мы поговорим подробнее ниже, форсунка, которая впрыскивает AUS32 в поток горячих выхлопных газов, и вышеупомянутый катализатор – система, куда это всё в итоге попадает и где происходят главные химические преобразования.

Теперь давайте об AUS32. «AUS» - аббревиатура от “aqueous urea solution”, что переводится как «водный раствор мочевины». «32» означает, что мочевины в воде содержится 32,5%.

Мочевина (она же карбамид) известна тем, что используется как удобрения в сельском хозяйстве. В отличие от с/х карбамида, к применяемому в производстве AUS32 предъявляются более высокие требования. То же относится и к воде: в национальном стандарте РФ ГОСТ Р ИСО 22241-1-2012, который, в свою очередь, основан на международном ISO 22241, подробно изложено, какими характеристиками должна обладать «правильная» вода.

Из бортового бака, предназначенного для AUS32, жидкость попадает в форсунку, с помощью которой впрыскивается в горячий поток выхлопных газов. При высокой температуре водный раствор мочевины видоизменяется: вода переходит из жидкого состояния в газообразное, а мочевина распадается на аммиак NH3 и углекислый газ CO2. Данные преобразования происходят в две стадии и описываются следующими химическими формулами:

(NH2)2CO → NH3 + HNCO

HNCO + H2O → NH3 + CO2

Все продукты реакций вместе с выхлопными газами попадают в катализатор, где оксиды азота взаимодействуют с аммиаком, в результате чего в атмосферу попадают безвредные вещества, являющиеся её естественными компонентами: углекислый газ, азот и пары воды.

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (протекает при температуре более 250°С)

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (протекает при температуре от 170°С до 300°С)

Экологичнее некуда! Без жидкости AUS32 невозможно ни протекание обозначенной выше химической реакции, ни корректное функционирование системы SCR.

Выводы

Обобщая, можно сказать следующее:

1. Euro – экологический стандарт европейского происхождения, который ограничивает выбросы ряда вредных веществ транспортными средствами в атмосферу. Стандарты Euro для легковых и тяжелых дизельных транспортных средств отличаются, и нумеруются они по-разному: арабские цифры для легковых, римские – для тяжёлых.

2. В Европе сейчас действуют Euro 6/VI. В России – Euro 5/V. Это влияет минимум на четыре категории игроков рынка: OEM-производителей, импортёров транспортных средств, их покупателей, а также производителей топлива

3. Начиная с Euro IV, стандарты содержат такие строгие ограничения по выбросам оксидов азота, что это потребовало встраивания в транспортные средства систем SCR: «избирательной каталитической нейтрализации».

4. Для работы системы SCR требуется жидкость AUS32 – водный раствор мочевины в воде. Мочевина и вода для производства AUS32 должны быть «правильными»: соответствующими требованиям ГОСТ Р ИСО 22241-1-2012 (ISO 22241).

5. Жидкость AUS32 заливается в специальный бак, затем через форсунку впрыскивается в горячий поток выхлопных газов. В катализаторе происходит реакция нейтрализации: вредные оксиды азота взаимодействуют с аммиаком в присутствии металла. В итоге получаются безвредные углекислый газ, азот и пары воды.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности