La reducción catalítica selectiva (SCR) es un sistema avanzado de tecnología de control activo de emisiones que reduce las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) del tubo de escape a niveles casi nulos en los vehículos y equipos diésel de última generación. El sistema SCR consta de varios componentes agrupados con otras partes del sistema de control de emisiones. Cada fabricante tiene sus propias variaciones en cuanto al tipo y la secuencia de los diferentes componentes del sistema.
*El esquema no es representativo del enfoque de todos los fabricantes para lograr emisiones cercanas a cero
Sistema SCR marino
El Tier 3 NOX La normativa de emisiones (IMO3) de la Organización Marítima Internacional (OMI) que entró en vigor el 1 de enero de 2016 estipula una reducción del 80% de las emisiones en buques.
Unos de los procesos utilizados para lograr este objetivo es la reducción catalítica selectiva (SCR) que incluye la inyección de agua de urea en los gases de escape y el uso del calor de los gases de escape para producir amoníaco (NH3). A continuación, se reacciona con el NOX en un catalizador para romper el NOX en nitrógeno y agua inofensivos. SCR puede funcionar como una tecnología independiente (no requiere ningún dispositivo adicional) y es capaz de reducir el NOX en un 80% o más. Ya es muy utilizado en tierra debido a su alto nivel de fiabilidad y durabilidad.
2. Principios de la SCR
SCR utiliza urea y agua, (urea sólida (H2N-CO-NH2) disuelto en agua) como su agente reductor. Con los motores marinos, es común usar agua de urea con una concentración del 40% en peso porque la temperatura en las salas de máquinas no cae por debajo del punto de congelación y para ahorrar espacio de almacenamiento.
Cuando se inyecta agua de urea en los gases de escape, se produce un proceso de evaporación del agua → disolución de la urea sólida → termólisis (Fig. 2 (1)). Además, se produce la hidrólisis del ácido isociánico (HNCO) en el catalizador ((2)), lo que da lugar a la producción de 2 moles de NH3 de 1 mol de urea ((1) + (2)). En el catalizador, el NH3 reduce selectivamente el NOX, descomponiéndolo en nitrógeno y agua inofensivos. La reacción de reducción que se produce en el catalizador puede ser estándar, rápida o lenta, dependiendo del NO/NO2 relación entre el NOX. En el caso de los motores marinos de velocidad media a alta, la mayoría de los motores marinosX es NO, por lo que la reacción estándar es dominante en casi todos los casos ((3)).
Hay varios catalizadores SCR disponibles, cada uno con diferentes componentes químicos principales. En el caso de los motores marinos, que utilizan combustible con una concentración de azufre relativamente alta, se utilizan catalizadores a base de vanadio debido a su resistencia al envenenamiento por azufre (ver fotografía en la Fig. 2). Con SCR, existe una región en la relación entre la concentración de azufre del combustible y la temperatura de los gases de escape donde se produce la precipitación de sulfato de amonio ácido, como se muestra en el gráfico de la Fig. 2(1). Porque el sulfato de amonio ácido obstruye el catalizador y reduce el NOX tasa de reducción, es necesario mantener los gases de escape a una temperatura adecuada (en la entrada del SCR).
Los productos para modelos específicos de motores auxiliares se desarrollaron sobre la base de un segundo ensayo a bordo, un sistema completo (véase la sección 4.2), diseñado utilizando la tecnología y los conocimientos adquiridos en el proyecto SCMD, así como los resultados de ensayos de durabilidad posteriores en tierra realizados en condiciones reales de uso, como baja temperatura de los gases de escape y otros parámetros. Este proceso de desarrollo de especificaciones para los diversos modelos de motores incluyó el uso de software de análisis de fluidos para optimizar las especificaciones. El mismo software también se utilizó al evaluar las especificaciones para las pruebas a bordo.
Diseños
Reactor catalizador con derivación integradaDiseño del sistema para la instalación de unidades múltiples
Los barcos suelen tener más de un motor auxiliar, y cada motor necesita su propio reactor catalizador, una boquilla de inyección de agua ureica y una unidad de control de encendido/apagado de inyección de boquilla ("unidad de boquilla").
El panel de control SCR monitorea continuamente el estado del motor y del sistema SCR, y todas las funciones se realizan automáticamente en función de las condiciones de funcionamiento. Esto hace que la operación sea más fácil para el usuario, solo requiriendo la operación del interruptor ECA IN/OUT en el panel de control como la operación SCR.
La cantidad de NOX
Las emisiones del motor varían mucho, dependiendo de las condiciones atmosféricas. El sistema SCR está equipado con un sensor de temperatura y humedad, y un método para predecir con precisión esta cantidad de NO que cambia continuamente. El escape del motor se estableció mediante el uso de datos específicos de cada modelo de motor obtenidos de pruebas de banco. Esto mejora el NOX Reducción del rendimiento y evita la emisión excesiva de amoníaco (deslizamiento de amoníaco).
Descripción general del sistema SCR
Descripción general del dispositivo de depuración en el cual se combinan sistemas SCR con un lavador tipo Scrubber.
Los propietarios y constructores de buques están acelerando sus estudios sobre las opciones de cumplimiento, y se están teniendo en cuenta factores como las tendencias de los precios y la disponibilidad de combustibles con bajo y alto contenido de azufre, y los costos iniciales y de funcionamiento de los sistemas de depuración. Varias combinaciones de SOX.
FUENTES:
- Sistema SCR marino para el cumplimiento de las regulaciones IMO NO<sub>X</sub> Tier 3 | Revisión técnica de YANMAR | Tecnología | Acerca de nosotros | YANMAR
- Reducción catalítica selectiva (SCR) | Foro de tecnología de motores
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