1. مبدأ عمل محفز إزالة النيتروجين
يستخدم محفز إزالة أكاسيد النيتروجين بشكل أساسي لتحفيز اختزال أكاسيد النيتروجين إلى نيتروجين (N2) وماء (H2O)، وهي عملية تسمى الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR). ويتضمن مبدأها الأساسي الخطوات الرئيسية التالية:

حقن المواد المختزلة: تشمل المواد المختزلة المستخدمة بشكل شائع الأمونيا (NH3) واليوريا (CO(NH2)2). يتم حقن هذه المواد المختزلة بشكل موحد في غاز المداخن المحتوي على أكاسيد النيتروجين بطريقة محددة.
الخلط الموحد: يجب خلط المادة المختزلة المحقونة بشكل كامل مع أكاسيد النيتروجين الموجودة في غاز المداخن لضمان كفاءة وتأثير التفاعل الحفزي اللاحق.
التفاعل التحفيزي: يتدفق غاز المداخن المختلط والمختزل عبر محفز إزالة النيتروجين تحت تأثير المحفز، يتفاعل NOx مع المادة المختزلة ويتحول إلى N2 وH2O. عادة ما يكون المحفز مصنوعًا من مواد مثل تيتانات الفاناديوم أو حمض التنجستيك أو الموليبدات، والتي يمكنها تعزيز التفاعل بشكل فعال وتقليل درجة الحرارة والطاقة المطلوبة للتفاعل.
معادلات التفاعل: معادلات التفاعل الكيميائي الرئيسية هي كما يلي:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O2NO2​+4NH3​+O2​→3N2​+6H2​O

تظهر هذه المعادلات أن أكاسيد النيتروجين تتحول إلى نيتروجين وماء غير ضارين تحت تأثير المحفزات والمختزلات.

التحكم والتحسين: لضمان التشغيل المستقر لنظام الاختزال الانتقائي الحفزي وتأثير نزع النتروجين الفعّال، يجب التحكم في النظام وتحسينه بدقة. ويشمل ذلك المراقبة في الوقت الفعلي وتعديل درجة حرارة غازات الاحتراق ومعدل التدفق وجرعة المادة المختزلة وحالة المحفز.

2. كيفية اختيار محفز نزع النتروجين
اختيار المناسب محفز نزع النتروجين SCR يعد هذا الأمر بالغ الأهمية لضمان أداء وكفاءة نظام SCR. وفيما يلي بعض عوامل الاختيار الرئيسية:

نشاط المحفز: يحدد نشاط المحفز قدرته على تحفيز تفاعلات اختزال أكاسيد النيتروجين. يمكن للمحفزات عالية النشاط تحقيق معدلات تحويل أكاسيد النيتروجين أعلى عند درجات حرارة منخفضة. لذلك، عند اختيار المحفزات، يجب إعطاء الأولوية للمواد ذات النشاط العالي.
الانتقائية: تشير الانتقائية إلى قدرة المحفز على تثبيط تفاعلات أخرى محتملة (مثل أكسدة الأمونيا) عند تحفيز تفاعلات اختزال أكاسيد النيتروجين. يمكن للمحفزات شديدة الانتقائية تقليل تكوين المنتجات الثانوية وتحسين كفاءة إزالة النتروجين.
الاستقرار: يشير استقرار المحفز إلى قدرته على الحفاظ على نشاطه وانتقائيته أثناء التشغيل على المدى الطويل. يمكن للمحفزات ذات الاستقرار الجيد مقاومة تأثير المواد الضارة الموجودة في غازات الاحتراق على أدائها وإطالة عمرها الافتراضي.
مقاومة السمية: قد تحتوي غازات الاحتراق على بعض المواد التي تعتبر سامة للمحفز، مثل الزرنيخ والمعادن القلوية وما إلى ذلك. إن اختيار محفز يتمتع بمقاومة جيدة للسمية يمكن أن يقلل من تأثير هذه المواد على أداء المحفز.
القوة الميكانيكية: يجب أن يتمتع المحفز بقوة ميكانيكية معينة لمقاومة الضرر المادي الناجم عن تدفق غازات المداخن وتغيرات درجة الحرارة.
الفعالية من حيث التكلفة: عند اختيار المحفز، يجب أيضًا مراعاة فعاليته من حيث التكلفة. غالبًا ما تكون المحفزات عالية الأداء أكثر تكلفة، ولكن على المدى الطويل، نظرًا لكفاءتها العالية واستقرارها، فقد تؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل.
سمعة المورد والدعم الفني: إن اختيار المورد الذي يتمتع بسمعة طيبة والدعم الفني القوي يمكن أن يضمن جودة واستقرار إمدادات المحفز، مع توفير الدعم الفني اللازم وخدمة ما بعد البيع.