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船舶柴油机SCR系统尿素喷射控制策略研究
| 论文题名： | 船舶柴油机SCR系统尿素喷射控制策略研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;氮氧化物排放;SCR催化剂;尿素喷射;储氨特性 |
| 摘要： | 为了满足MARPOL公约TierⅢ对船舶柴油机氮氧化物排放的限制要求，航运界一直在探索可行的NOx减排措施。选择性催化还原(SCR)技术是公认的能够降低氮氧化物排放的有效措施之一。柴油机SCR系统中，合理的尿素喷射控制策略对于充分发挥SCR系统的催化还原性能具有重要意义，为此本文以6105AZLD型柴油机SCR系统为研究对象，对SCR系统尿素喷射控制策略进行研究。 首先，对6105AZLD型柴油机SCR系统进行了性能试验，获得相关试验数据。基于试验数据利用AVL BOOST软件建立了目标柴油机SCR催化剂模型，并采用遗传算法对SCR催化剂模型所涉及的化学反应动力学参数进行辨识，使SCR催化剂模型性能与实际催化剂性能相符。 然后，制定了目标柴油机SCR系统稳态尿素喷射控制策略，利用SCR催化剂模型确定了目标柴油机SCR系统各稳态工况下的最佳氨氮比以及最佳尿素喷射量。采用D2试验循环对目标柴油机SCR系统NOx排放进行试验，试验结果为2.14g/kWh，验证了稳态尿素喷射控制策略的有效性，同时SCR催化剂模型仿真结果与试验结果很好的吻合也进一步验证了SCR催化剂模型的准确性。 最后，利用SCR催化剂模型仿真研究了温度、空速以及氨氮比对SCR催化剂储氨特性的影响以及SCR催化剂储氨量对NOx转化效率和NH3逃逸率的影响。仿真结果表明:相同空速下，温度增大后催化剂储氨能力显著降低，催化剂饱和储氨量随温度升高呈线性减小的趋势;相同温度下，空速增大后加快了NH3泄漏，随着空速的增大催化剂饱和储氨量逐渐减小。在低温时，NOx转化效率随储氨量增大而提高，随着温度的升高储氨量对NOx转化效率的影响逐渐减小。工况变化时催化剂储氨特性对NH3逃逸率产生很大的影响，催化剂温度和空速快速升高时，催化剂实际储氨量超过当前工况的饱和储氨量，从而造成大量NH3逃逸。综合考虑催化剂储氨特性对NOx转化效率和NH3逃逸率的影响，提出了基于SCR催化剂储氨特性的尿素喷射控制策略，该控制策略可以使SCR系统在变工况过程中既能有较低的NH3逃逸率又能获得较高的NOx转化效率。 |
| 作者： | 高子朋 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 吴桂涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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