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，以某型船用柴油機為研究對象，根據(jù)柴油機的主機參數(shù)及尾氣排放數(shù)據(jù)，設計與之匹配的SCR系統(tǒng)，建立SCR催化轉化器的幾何模型并確立相應的邊界條件，運用Fluent軟件中的離散相模型對尿素噴霧溶液及柴油機尾氣的流動與分布進行模擬，并基于流速的均勻性評價指標對模擬結果進行分析。本文主要從以下幾方面進行了研究：
　　（1）為了提高尿素噴霧溶液分布的均勻性及與發(fā)動機排氣接觸更加充分，根據(jù)柴油機的排放數(shù)據(jù)、尿素

2、溶液的噴射量及假設條件建立了 SCR反應器的三維數(shù)值模型。運用Fluent軟件中的離散相模型，將噴射位置與反應器入口的距離、噴嘴的噴射位置、反應器入口擴張角、不同的反應器截面等參數(shù)對噴霧與排氣混合均勻性的影響進行模擬。運用基于流速的均勻性評價指標對模擬結果進行分析，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的噴霧參數(shù)及反應器參數(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，設計一款

3、靜態(tài)混合器，然后對安裝混合器前后的噴霧與混合情況進行模擬，分析混合器的效果。
　?。?）研究 SCR系統(tǒng)還原劑的噴射方案時，為了驗證還原劑的噴射效果對 SCR系統(tǒng)催化還原反應效率的影響。以 Eley-Rideal機理建立了化學反應的單孔道三維模型，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NO催化轉化率的影響。通過模擬得出影響催化還原反應效率的主

4、要因素，并繪制出溫度、Re、NO入口濃度及空速與反應效率的關系曲線，通過分析可以驗證還原劑噴射方案的可靠性，同時可以得出最優(yōu)的催化反應條件，為反應器的結構優(yōu)化設計提供一定的參考。
　?。?）根據(jù)模擬得出的結論，在4102型柴油發(fā)動機上安裝SCR后處理系統(tǒng)，待發(fā)動機穩(wěn)態(tài)運行時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器出口處的NOX含量。用兩種不同的催化反應器分別進行 ESC試驗