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某船用柴油机SCR系统喷射结构参数优化及匹配性能分析
| 论文题名： | 某船用柴油机SCR系统喷射结构参数优化及匹配性能分析 |
| 关键词： | 船用柴油机;选择性催化还原系统;喷射结构;参数优化;匹配性能 |
| 摘要： | 随着航运业的快速发展，船舶排气污染日益严重。为控制船舶发动机排气污染，国际海事组织出台了MARPOL公约附则VI。目前，要达到严格的NOx排放Tire III限制法规，选择性催化还原（SCR）技术是极具前景的技术之一。 本文针对某船用柴油机，利用AVL Fire软件，建立了与之匹配的SCR反应器仿真模型，通过仿真分析确定了 SCR反应器结构参数和喷射系统结构参数。并建立试验台架，对设计的SCR反应器与柴油机的匹配性能，以及不同喷射结构参数与SCR反应器的匹配性能进行了试验分析。 首先，利用Fire软件建立了SCR系统三维仿真模型。仿真分析了SCR反应器结构参数对SCR反应器性能的影响。通过理论计算和仿真分析，得到SCR反应器优化的结构参数为：SCR反应器体积为0.036m3，孔密度为400目，涂层厚度为0.01mm，载体壁厚为0.15mm。 其次，结合仿真分析结果，在 D2试验循环下，试验分析了加装 SCR反应器对柴油机性能的影响，试验结果表明：加装 SCR反应器后柴油机排气背压明显高于原机，额定工况时比原机增加4.7kPa；缸压高于原机，最大缸压比原机高约5.4％，最大缸压提前；SCR反应器后 NOx加权比排放为1.112g/kWh，初步达到 NOx排放 Tire III限制法规要求；油耗在柴油机额定工况时增加约1%，柴油机经济性变差。 最后，利用建立的 SCR仿真模型对喷射结构参数进行了仿真优化。对研究的四个喷射结构参数，利用正交试验方法确定实验设计方案，以催化剂前氨分布的均匀性和 NOx转化率为评价指标，进行了仿真优化分析。根据仿真优化的喷射结构参数，选取了两个喷射结构参数匹配较好的喷嘴，在D2试验循环下，试验分析了不同喷射结构参数对SCR反应器性能的影响，从而确定了与 SCR反应器匹配最好的喷射结构参数为：喷孔数目4个、喷嘴距催化剂入口距离5倍排气管管径（635mm）、喷射角度为45°、喷孔孔径0.5mm。经尿素喷射结构参数优化，NOx转化率得到了进一步提高。 |
| 作者： | 章烈琪 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 尹自斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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