大功率船用柴油機NO-,x-排放測試計算及預測方法研究.pdf

1、由于具有較高的熱效率和可靠性,柴油機是最主要的船舶主機,在未來的20年或更長的時間內(nèi),這種狀況不會得到太大的改變.人們在利用柴油動力船舶為自身創(chuàng)造著財富的同時,也正一步步地污染著我們賴以生存的空間.船舶作為一種可移動的污染源,其排放控制法規(guī)已經(jīng)被提到議事日程上來.據(jù)有關(guān)機構(gòu)估計,從事國際貿(mào)易的船舶所產(chǎn)生的氮氧化物占世界氮氧化物排放總量的4﹪,而硫化物占7﹪.為了限制船舶柴油機的排放,國際海事組織制定了船用柴油機NO<,x>排放的控制標準

2、,即MARPOL73/78防污公約附則Ⅵ—"防止污染空氣規(guī)則",此附則已于2000年1月1日生效.船舶柴油機的氮氧化物主要是由于大氣中的氮在柴油機燃燒過程中被氧化而成.研究表明高溫、富氧以及燃燒產(chǎn)物在高溫區(qū)的停留時間是決定氮氧化物排放量的三個決定因素.針對以上影響因素,該文提出了四種降低船用柴油機氮氧化物排放的措施:1)降低最高燃燒溫度,2)燃燒乳化油,燃油和水混合噴射,3)廢氣再循環(huán),4)氧化氮的機后處理.并針對每種方法所能引起的負面

3、影響進行了討論.MARPOL公約附則Ⅵ規(guī)定的NO<,x>的排放標準為柴油機單位制動功率排氣中NO<,x>的質(zhì)量流量(單位:g/kW·h),因此要想對被測試的柴油機的NO<,x>排放進行判定,必須得到排氣中NO<,x>的質(zhì)量流量和柴油機的制動功率.由于大功率船用柴油機本身所固有的體積大、排氣流量大以及測量困難等特點,使得排氣中NO<,x>的質(zhì)量流量不能直接測量,而只能通過測量NO<,x>的體積濃度并確定排氣質(zhì)量流量或體積流量,才能推算出排

4、氣中NO<,x>的質(zhì)量流量.該文討論了用碳/氧平衡法計算排氣質(zhì)量流量的過程,同時介紹了自己設(shè)計的計算氮氧化物排放的程序.考慮到船用柴油機氮氧化物的排放量與其主要影響因素之間的高度非線性關(guān)系,該文提出了采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡來預測氮氧化物的排放.將發(fā)動機運行時的最高爆壓p<,max>、最高燃燒溫度T<,max>和純度R作為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入數(shù)據(jù),將氮氧化物的排放量作為輸出數(shù)據(jù).通過計算驗證,該方法獲得了令人滿意的結(jié)果.該文的一個重要內(nèi)容是對MARP