船用SCR系統(tǒng)還原劑噴射研究.pdf

1、本文以 TierⅢ排放法規(guī)為背景，以某型船用柴油機(jī)為研究對(duì)象，根據(jù)柴油機(jī)的主機(jī)參數(shù)及尾氣排放數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)與之匹配的SCR系統(tǒng)，建立SCR催化轉(zhuǎn)化器的幾何模型并確立相應(yīng)的邊界條件，運(yùn)用Fluent軟件中的離散相模型對(duì)尿素噴霧溶液及柴油機(jī)尾氣的流動(dòng)與分布進(jìn)行模擬，并基于流速的均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析。本文主要從以下幾方面進(jìn)行了研究：
　　（1）為了提高尿素噴霧溶液分布的均勻性及與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣接觸更加充分，根據(jù)柴油機(jī)的排放數(shù)據(jù)、尿素

2、溶液的噴射量及假設(shè)條件建立了 SCR反應(yīng)器的三維數(shù)值模型。運(yùn)用Fluent軟件中的離散相模型，將噴射位置與反應(yīng)器入口的距離、噴嘴的噴射位置、反應(yīng)器入口擴(kuò)張角、不同的反應(yīng)器截面等參數(shù)對(duì)噴霧與排氣混合均勻性的影響進(jìn)行模擬。運(yùn)用基于流速的均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，并得出不同參數(shù)下的均勻性指數(shù)，然后根據(jù)得到的均勻性指數(shù)，確立尿素噴霧與排氣混合效果最佳時(shí)的噴霧參數(shù)及反應(yīng)器參數(shù)。為使尿素溶液噴霧液滴與排氣的混合更均勻，混合效果更好，設(shè)計(jì)一款

3、靜態(tài)混合器，然后對(duì)安裝混合器前后的噴霧與混合情況進(jìn)行模擬，分析混合器的效果。
　?。?）研究 SCR系統(tǒng)還原劑的噴射方案時(shí)，為了驗(yàn)證還原劑的噴射效果對(duì) SCR系統(tǒng)催化還原反應(yīng)效率的影響。以 Eley-Rideal機(jī)理建立了化學(xué)反應(yīng)的單孔道三維模型，以V2O5/TiO2為催化劑，以還原劑與排氣混合后得出的數(shù)據(jù)作為邊界條件，模擬了不同溫度、不同Re、不同NO入口濃度及不同空速對(duì)NO催化轉(zhuǎn)化率的影響。通過(guò)模擬得出影響催化還原反應(yīng)效率的主

4、要因素，并繪制出溫度、Re、NO入口濃度及空速與反應(yīng)效率的關(guān)系曲線，通過(guò)分析可以驗(yàn)證還原劑噴射方案的可靠性，同時(shí)可以得出最優(yōu)的催化反應(yīng)條件，為反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的參考。
　?。?）根據(jù)模擬得出的結(jié)論，在4102型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝SCR后處理系統(tǒng)，待發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)選用噴射效果最好的四孔噴嘴，沿排氣管道中心軸線向排氣管道中噴射尿素水溶液，并記錄尿素噴射前后反應(yīng)器出口處的NOX含量。用兩種不同的催化反應(yīng)器分別進(jìn)行 ESC試驗(yàn)