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船舶柴油机Urea-SCR系统中HNCO水解特性及还原作用的研究
| 论文题名： | 船舶柴油机Urea-SCR系统中HNCO水解特性及还原作用的研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;Urea-SCR系统;异氰酸;水解特性;还原反应 |
| 摘要： | 随着IMO排放法规对船用柴油机NOx排放限制的日益严格，为了有效控制船舶柴油机NOx的排放，加强NOx排放控制技术的研究势在必行。选择性催化还原技术(SCR)作为有效的排气后处理措施，是目前应用最广的一种 NOx处理方法。其中，Urea-SCR技术已成为船舶柴油机满足IMO TierIII排放法规的最有效技术。异氰酸（HNCO）是船舶Urea-SCR技术中重要的中间产物，影响系统尿素使用效率和去除NOx效率，甚至对SCR系统安全性产生影响。目前，国内外对HNCO在船舶Urea-SCR系统中的水解过程、还原作用以及毒性研究仍然不足。本文通过多方案综合试验，就船用 Urea-SCR技术中的重要环节—HNCO的水解过程和还原作用展开研究。 本文首先设计了HNCO制备反应发生器，改进原有的SCR试验台；通过调节相关反应条件，进行了多水平、多因素的HNCO制备试验。本文通过负载型V2O5-WO3/TiO2、挤压型V2O5-WO3/TiO2、负载型CuO/TiO2以及只加载TiO2四种催化剂进行了HNCO催化水解试验，研究了不同催化剂对HNCO水解的作用；通过添加NH3，研究了过量NH3对HNCO催化水解的影响。最后，在NH3-SCR试验的基础上，试验研究了在不同反应温度、空速以及HNCO/NOx比值的条件下，HNCO的还原性能；并通过模拟柴油机废气中水分，进行了HNCO+NH3作为还原剂的SCR试验。 通过上述研究，本文得出以下主要结论：1）影响生成HNCO浓度的最显著因素是第一级反应温度和第二级反应温度；2）对于 HNCO催化水解反应，TiO2对于 HNCO水解反应程度的催化效果最好，挤压型催化剂 V2O5-WO3/TiO2最差；3）对于所选用的四种催化剂，350~400℃为最佳催化水解温度区间；4）过量的NH3对于HNCO催化水解反应有抑制作用，但在高温350℃以上时，抑制作用减弱并逐渐消失；5）通过与相同条件下的常规NH3-SCR试验脱硝效果进行对比，HNCO具有一定的还原作用，但弱于NH3的脱硝率。 本文通过多种试验方案对HNCO制备、HNCO催化水解反应、HNCO还原反应进行了研究，得到的结论对船舶Urea-SCR技术的进一步深入研究具有重要的参考价值，有助于进一步优化船舶Urea-SCR系统。 |
| 作者： | 张晨 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 周松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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