图 一

图一就是SCR系统运行指示图。（此图只是运行指示图，各部分结构只是简略的标示了一下）

a是尿素储存柜。

b是尿素泵。

c是调压阀。过多的尿素会回流至尿素柜，从而使尿素泵出口保持稳定的压力。

d是流量调节阀。根据副机的负荷，调节尿素喷射量。

e是三通转换阀。在系统不需要进行催化还原反应时，将喷枪及管路里残留的尿素溶液放残至放残柜g，放残柜g有时会省略，而用尿素柜a代替，也就是说管路中残余的尿素会重新回流至尿素柜。

f是辅助空气电磁阀及管路。

h（用椭圆圈起来的地方）是喷枪。原理和锅炉的气流式喷油器类似，中心喷尿素，外圈通压缩空气。

i是吹灰管路。图上没有标出吹灰阀，此管路内部是压缩空气，系统工作时，定时打开吹灰阀，用以清洁反应器m。

m是反应器或者反应堆。此处就是催化还原反应发生的地方，内部装有催化剂。

k是转换阀。也就是两个气动阀。系统运行时，左边的阀打开进行催化还原反应。系统停止时，右侧阀打开，左侧阀关闭，此时烟气不经过反应器，而是直接通过烟囱排入大气。

a是尿素储存柜。

b是尿素泵。

c是调压阀。过多的尿素会回流至尿素柜，从而使尿素泵出口保持稳定的压力。

d是流量调节阀。根据副机的负荷，调节尿素喷射量。

e是三通转换阀。在系统不需要进行催化还原反应时，将喷枪及管路里残留的尿素溶液放残至放残柜g，放残柜g有时会省略，而用尿素柜a代替，也就是说管路中残余的尿素会重新回流至尿素柜。

f是辅助空气电磁阀及管路。

h（用椭圆圈起来的地方）是喷枪。原理和锅炉的气流式喷油器类似，中心喷尿素，外圈通压缩空气。

i是吹灰管路。图上没有标出吹灰阀，此管路内部是压缩空气，系统工作时，定时打开吹灰阀，用以清洁反应器m。

m是反应器或者反应堆。此处就是催化还原反应发生的地方，内部装有催化剂。

k是转换阀。也就是两个气动阀。系统运行时，左边的阀打开进行催化还原反应。系统停止时，右侧阀打开，左侧阀关闭，此时烟气不经过反应器，而是直接通过烟囱排入大气。

左上角有三个参数，第一个参数是柴油机增压器吸气温度，也可以说是环境温度；后两个分别是空气的相对湿度和绝对湿度。右下角则是柴油机的相关参数，包括：发电机负荷、转速、扫气温度、扫气压力、燃油进机温度。

图中还有些数值，左侧的几个数值很好理解，就是辅助空气流量是420L/min,尿素喷射流量为200 ml/min、压力式0.7MPA。尿素柜里溶液的温度是10℃。右侧一竖排数值猛一看不太好理解，其实从下到上的意思分别是：排烟进反应器前NOx浓度是624ppm，温度是310℃；NOx经过催化还原反应后，减少率是80.8%；反应器后的排烟温度为315℃，NOx浓度是120ppm，NH3浓度是0.5ppm。反应器上的0.30kpa，指的是反应器前后压差。而所有这些数值都需要不同的传感器来检测，不同的公司不同的船舶，会根据具体情况来选择性安装，所以不同的船上，实际状况是有所不同的，图二是我轮SCR运行时的实拍图，大家可以参考对比下。

图 二

根据以上内容可知，此SCR工作过程为：根据发电柴油机的工况（负荷、排烟温度、扫气温度等）和机舱空气温度、湿度；尿素溶液浓度（标准浓度是40%）等，自动调节尿素流量，并在辅助空气的帮助下，通过喷枪喷入反应器进口处，在此处尿素会分解成NH3，当混有NH3的废气通过反应器时，会在反应器内部的催化剂的作用下进行催化还原反应，将NOx还原成氮气和水，然后排到大气中。

看到这，我想大家应该已经大概明白这个SCR是怎么回事了，但是有个问题值得注意，那就是：是不是副机一启动，SCR系统就可以投入使用，对柴油机排出的废气进行处理呢？Of course!当然是不可以的啦！燃料硫含量、发动机运行工况与废气温度废气温度同时受 SCR上游(为了避免还原剂的氧化) 和下游( 为防止形成副产物如硫酸铵) 的约束; 过低的废气温度会降低氨的 NOx 还原速率，氨还可能与燃料中的硫反应生成硫酸铵，堵塞催化剂，进一步退化 SCR的 NOx 还原能力。因此，燃料中的硫也是 SCR NOx 减排技术的挑战之一。当使用 0.1%含硫量的船舶馏分燃料时，SCR系统进行有效还原的最低排气温度须接近 270 ℃。比如这套SCR系统运行时必须满足的条件中包括：

①发电机负荷≧22.5%

②在副机负荷小于90%时情况下，进反应器的废气温度“Tcatin”需285℃≦Tcatin≦450℃，负荷大于等于90%时，需270℃≦Tcatin≦450℃。

③使用的燃油含硫量≦0.1%

三、各组成单元结构介绍。

图 三

SCR整个系统可以分为压缩空气处理单元、泵送单元、喷射单元、阀门转换单元、反应器及吹灰单元和控制单元等组成。其中控制单元是整个系统的大脑，由它来控制其它各单元精准的运行。控制单元内容比较多，放在第四节讲，此节先分别说一下其他各单元的组成结构。

1、压缩空气处理单元。

根据上文第二节的介绍及图一可知，SCR运行时需要大量的压缩空气，而压缩空气来源为空气瓶，并经过干燥器干燥后到达副机SCR的压缩空气处理单元，经过进一步处理供给给需要的地方。图四就是压缩空气处理单元。

图 四

压缩空气通过三通阀（Three-way valve）左侧法兰接入此单元，之后经过滤器（Filter）、气液分离器（Water separator）处理后经过止回阀（Check valve）到达分配阀块，然后分别供给给三台副机的喷射单元。各喷射单元空气管路会分出一支连接到图四中后排三个圆柱形气瓶（Buffer tank），此空气瓶的作用主要是用来稳压的，防止空气压力波动幅度过大。图五是现场设备图，上面的铜管就是连接到各个副机的喷射单元的

图五

2、泵送单元。

尿素溶液储存在储存柜，如果需要喷射进烟道（混合管），就需要增压至0.7Mpa，这就需要一台泵来提升压力，也就有了泵送单元的存在。

图 六

如图六，由储存柜过来的尿素溶液经过泵进口滤器（Strainer）进入泵吸口，经循环泵（Urea water circulation pump）增压后到达稳压罐，然后通过出口滤器（Urea water filter）到达分配阀块，和压缩空气处理单元一样分别供给三台副机的喷射单元。左上角有个压力调节阀—0.7Mpa（Back pressure regulator）,多余的液体会经过调压阀后回流到尿素储存柜。右上角有个压力传感器，当检测到压力低于0.65Mpa或高于0.85Mpa时，系统会保护性停止运行。正常压力应稳定在0.7Mpa左右（0.65Mpa-0.75Mpa）。图六中未标出泵出口安全阀，大家可以看下图七中泵的出口有红色标识的就是安全阀。

图 七

3、喷射单元。

不管是压缩空气还是经增压后的尿素溶液，都是供给到喷射单元。喷射单元受控于控制单元，根据不同的工况，调节进入喷枪中尿素及压缩空气的流量。

图 八

图八看上去有点紧凑，大家可以先看看图九，在图九中我用黄色虚线将喷射单元分为左右两部分，左侧是尿素流量调节区域，右侧是压缩空气流量调节区域。

图 九

根据图八可以看出，泵送单元送过来的0.7Mpa的尿素，先到蓄能器（Accumulator）进行稳压，然后经过滤器（Urea water filter）过滤后，0.7Mpa的液体被减压阀Urea water regulator减压至0.45Mpa（低于0.4会报警），然后经过流量调节阀Urea water control valve调节后到达流量计，最后通过三通阀送入喷枪。

看右侧区域，经过处理后的0.75Mpa的压缩空气进入喷射单元后，先经过供气电磁阀Assist-air solenoid valve之后到流量调节阀Assist-air regulator，将流量调节至210L/min，然后进入流量计监测，最后被送入通往喷枪的管路。看图九可知，我轮实际安装时，在流量计前加装了气液分离器。另外图中还有个电磁阀叫Assist-air solenoid valve（for purging），此阀在系统正常工作时处于关闭位置，当喷枪停止喷射尿素时，此阀打开，此时气流可达 540L/min，用以将喷枪中残余的尿素吹至放残柜/储存柜。而此时压缩空气流量的调节则是靠调节尾扫气流量调节阀来调节。如图十，尾扫气阶段，压缩空气流量接近540L/min，并持续五分钟，这一点很像锅炉燃烧器的尾扫风阶段。

图 十

4、阀门转换单元。

根据上节内容及图一中的k可知，SCR系统在工作和不工作时，两个气动阀门的开关状态是不同的。

图 十一

此阀为蝶阀，执行器为两个气动活塞，活塞外端面各有一组复位弹簧，当控制电磁阀打开时，0.5Mpa压缩空气（压力可以通过调压阀调节）进入活塞内部，推动活塞向两端移动关闭蝶阀，同时也压缩复位弹簧。当电磁阀失电关闭时，活塞内的压缩空气被释放，此时复位弹簧推动活塞复位，进而打开蝶阀。（注意不要以为通气打开，其实这阀是气关式的）

前文提到，经喷射单元调节后的尿素和压缩空气最后都被送到喷枪处，看图十一可知，喷枪位置就在气动蝶阀之后、反应器之前。连接的两根管子分别是喷射单元过来的尿素溶液和压缩空气。看图十二可知，尿素通过喷枪中间通道喷出被通过中心管外侧的压缩空气雾化后，喷入烟管，进而在高温下分解成NH3。

图 十二

5、反应器及吹灰单元。

反应器Catalytic reactor和吹灰装置Soot blower device。其中反应器内部为两层催化剂，下面为第一层，上面为第二层。催化剂上部还有止回板，用来防止烟灰落到催化剂上。止回板上部有检查人孔，反应器入口处也有个检查人孔，可以通过这两个人孔定期打开检查反应器内部状况，根据不同的积灰状态可加强空气吹灰频率或者人工清洁。同时反应器入口处也安装有吹灰装置，外侧设有吹灰阀，此阀为气动阀，SCR运行时，每30分钟打开一次，打开后会用0.75Mpa的压缩空气吹扫催化剂，防止积灰、结垢。此功能类似废气锅炉的吹灰装置。注意一点，当压缩空气压力低于0.66Mpa时，会发出报警。

对废气的催化还原反应就是在反应器内部催化剂里发生的，在这里，氨(NH3) 还原 NOx 成 N2 和水，即 NO + NO2 + 2NH3=2N2 + 3H2O 。

图 十三

四、控制单元的操作及功能介绍。

控制单元主要包括控制箱及内部电器设备；控制箱外部的操控旋钮、报警面板和触控电脑。在此先介绍触控电脑，其他内容在SCR的使用章节再做介绍。图十四就是触控电脑的主页面。

图 十四

触控电脑的具体操作说明书上是有具体介绍的，但因为全英文，而且分散在各章节内，想短时间掌握有难度，特别是英文不好的朋友，阅读起来有些困难。在此我介绍下作为主管轮机员日常需要掌握的基本功能，其他的细节大家可以日后仔细研读说明书。

1、点开左上角“SYSTEM”，就可以看到右侧是系统各设备当前状态一览图，左侧是三台副机的SCR的控制模式，包括自动模式、半自动模式、手动模式和保养模式。日常使用时放在自动模式即可。如图十五。在点击自动模式以外的其他模式时，会弹出一个很吓人的“WARNING!”窗口，点击中间的“OK”即可，它只是一个提示窗口而已，虽然长得吓人。

图 十五

2、在日常运行时，点击主页面的“MONITOR”，会显示如图十六的样子，此时可以观察三台副机的SCR运行状态，此图目前显示的是NO.3 GE 正在运行，SCR系统未运行，排烟走的旁通，没有通过反应器。

图 十六

在此窗口最下面一排右侧分别显示着三个按键—NO.1/NO.2/NO.3，点击想要查看的副机，就可以进一步查看这台副机的SCR运行状况。图十七就是三号副机在运行SCR时的状态图。内容介绍可看前文第二节。需要强调的是，SCR运行时，辅助空气（Assist Air）流量是需要我们手动调节的，第一次调节好后一般是不需要重复调节的，调节方式看前文的喷射单元介绍。而尿素的流量是系统根据当前工况自动调节的，我们只需检查是否正常即可，不需要手动调节。

图 十七

3、点击“INJECTION”，会进入喷射单元监控画面。显示喷射单元泵、阀的状态和液体、气体的流量大小。大家应该注意到了界面下部的“VALVES”和“U-PUMP”两个控制框。图十八显示的是自动状态，此时阀和泵是不可以手动调节的，当将三号副机的系统运行模式转换至手动时“Manu”时（参考本节第1小节SYSTEM里的介绍），则可以在此界面手动控制尿素泵和阀门的开关。需要注意的是，虽然控制框中的英文是“VALVES”带个“S”,其实只是指Air Bypass valve这一个阀,就是前文喷射单元里提到的尾扫气电磁阀，在那里叫Assist-air solenoid valve（for purging）在这里却改名字了，估计做软件和硬件的不是同一个人。在系统不工作时，可以通过手动模式下打开此阀，检查尾扫气阶段的气体流量是否达标，如果不达标则需要调节至540L/min。

图 十八

4、点击“UREA FLOW”,进入尿素流量控制界面，顾名思义，就是尿素的流量调节界面，系统运行时显示尿素喷射流量，并且可以在手动模式下，手动调节尿素喷射量，前文提到了，在自动模式下，尿素的喷射量是根据柴油机及其他各项参数自动调节的，所以，非必要不要手动调节，当然在一些特殊情况可以调节，比如喷射系统经过检修，拆检了喷枪或者相关管路，想检查安装质量时，可以手动调节流量的大小。由于界面比较简单，在此就不配图了。

5、点击“SOOT BLOW”,在此界面可以查看反应器的吹灰状态，系统运行时，每30分钟吹灰一次。如图十九，自动模式下会显示到下次开始吹灰的剩余时间。下面的控制框是在系统手动模式下可以手动进行吹灰。主管轮机员可以通过对反应器的检查，根据积灰状态，人工增加吹灰次数，为了防止系统在不运行时有废气漏进反应器，每周我会通过此界面手动吹灰一次。

图 十九

6、点击“BYPASS”，进入阀门转换单元的控制面板。此页面日常极少打开，如果想人工检查气动蝶阀，可以把对应的副机系统控制模式转换至半自动或者手动模式，然后在此页面下部右侧控制框内手动开启或者关闭相应阀门。该气动阀还可以通过在阀门旁边手动按压电磁阀上面的开启按钮，打开蝶阀。

图 二十

7、点击“INTAKE BLEED”，就可以进入扫气释放控制界面。这个功能很有意思，原理和结构不复杂，但是对不带SCR系统的机子来说是个新东西。图二十二中用黄线标出的就是增压空气释放阀和管路。顾明思议，此阀打开就是用来释放增压空气的。当增压空气被释放，扫气压力降低，副机排温就会上升，其目的就在于此——提高副机排烟温度！可以通过此界面手动打开此阀，以方便对此阀进行功能性检查。

大家可能有疑问了，这个阀什么时候会自动打开？下文我会介绍到，在SCR进行“MAINTENANCE OPERATION”也就是保养模式时，此阀会自动打开。

图 二十一

图 二十二

8、点击“PARAMETER”，进入技术参数界面（图二十三）。

图 二十三

最右侧竖排三个分别是：

PROGRAM RESTORE:重新加载程序

DATA LOGGING:SCR运行日志下载

RS485 TEST/SETTING:RS485通道的调试与设定

PROGRAM RESTORE:重新加载程序

DATA LOGGING:SCR运行日志下载

RS485 TEST/SETTING:RS485通道的调试与设定

以上三个日常是不需要动的，在此就不做过多介绍。

其它的包括：

USER INPUT:使用者在此界面可以选择使用的燃油是MGO还是MDO，默认用的是MGO,如果用的是重柴油，可以选择MDO。还有就是填写使用的尿素浓度是多少，默认值是40%。

UREA CONSUMPITION:在此界面可以查看尿素的消耗量，包括三台副机分别消耗和总消耗。

SYSTEM OPERATIONG HR:查看系统运行时间。

TIME ADJUST:调节日期和时间。里面分为世界时和当地时，可以对当地时进行调节，世界时一般是不允许调节的，但是可以对分钟进行微调。

MAINTENANCE OPERATION:保养模式。（后文介绍）

PARAMETER CHECK：此项包括ID CHECK、UREA FLOW CHECK、SPOT CHECK。听起来很懵逼，其实就是分别对系统运行时各设定条件的核验、尿素实际喷射流量的核验、NOx的处理能力的核验。由专业检验机构定期进行。在船厂时问过厂家工程师，应该是两年核验一次，这些参数船上人员是无法修改的，PSC检查时也会检查相关内容是否满足IMO Tier Ⅲ 阶段的要求。

USER INPUT:使用者在此界面可以选择使用的燃油是MGO还是MDO，默认用的是MGO,如果用的是重柴油，可以选择MDO。还有就是填写使用的尿素浓度是多少，默认值是40%。

UREA CONSUMPITION:在此界面可以查看尿素的消耗量，包括三台副机分别消耗和总消耗。

SYSTEM OPERATIONG HR:查看系统运行时间。

TIME ADJUST:调节日期和时间。里面分为世界时和当地时，可以对当地时进行调节，世界时一般是不允许调节的，但是可以对分钟进行微调。

MAINTENANCE OPERATION:保养模式。（后文介绍）

PARAMETER CHECK：此项包括ID CHECK、UREA FLOW CHECK、SPOT CHECK。听起来很懵逼，其实就是分别对系统运行时各设定条件的核验、尿素实际喷射流量的核验、NOx的处理能力的核验。由专业检验机构定期进行。在船厂时问过厂家工程师，应该是两年核验一次，这些参数船上人员是无法修改的，PSC检查时也会检查相关内容是否满足IMO Tier Ⅲ 阶段的要求。

五、SCR的使用、维护和管理

1、使用前检查。

检查各阀保持处于正常状态。系统有两处需要手动放残，一个是压缩空气处理单元的滤器、气液分离器；还有就是三台机子六个气动蝶阀控制空气进口处的气液分离器。这两处在使用SCR前需要逐一放残，运行中每日检查、放残。尿素泵如果长时间未用，可以手动盘车两圈，防止卡阻。

辅助空气流量调节至210L/min，此空气不管SCR是否运行都应保持开启并维持在210L/min左右，因为这路空气在SCR运行时用来雾化喷枪里的尿素，非运行状态用来冷却喷枪，防止喷枪因高温损坏。因此，非特殊情况，SCR系统不可断电。一旦断电，各控制电磁阀就会失电，气路就会断开，一方面喷枪会缺乏冷却而容易受损，还有就是反应器进口处的气动蝶阀在SCR不使用时是保持关闭的，防止废气进入反应器，一旦系统断电，六个气动阀会全部保持开启，这时不管柴油机什么状态、使用的什么油，都会有废气进入反应器，吹灰装置也不会开启，所以很容易导致催化剂失效。切记！在各方面检查无误后，可以到控制面板上开启SCR系统。

2、启、停SCR系统。

在控制面板上先将泵的控制旋钮转至自动位（AUTO），将SCR的控制方式转至LOCAL位置，启动旋钮转至ON位置，系统就会自动投入使用。如果想在集控室启停系统，可以将控制模式转至“REMOTE”位置，然后在集控室的监控面板上将启动旋钮转至ON位置！

在以上操作完毕后，系统要检测以下7个条件都合适时才会真的投入使用。

①柴油机使用的是MDO或者MGO。

②气动阀门开关位置正确。

③尿素泵正常运行，且出口压力在0.65Mpa-0.75Mpa之间，不低于0.65Mpa，不高于0.85Mpa；标准值为0.7Mpa。

④辅助空气正常，流量210L/min左右，压力不低于0.4Mpa正常值一般 0.75Mpa左右，可以在空气阀站处进行调节。此阀站在SCR专用空气瓶出口处，经过减压干燥后的空气分别供给主、副机各自的SCR系统，副机的这一路进入到上文说的压缩空气处理单元。

⑤副机负荷≧22.5%。

⑥系统无Shutdown报警。

⑦反应器进口温度Tcatin及出口温度Tcatout应满足

副机负荷