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船舶柴油机SCR系统数值模拟与实验研究
| 论文题名： | 船舶柴油机SCR系统数值模拟与实验研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;尾气处理设备;选择性催化还原系统;尿素喷嘴;扩张管;脱硝性能 |
| 摘要： | 近些年来，船舶柴油机NOx排放日益受到关注。国际海事组织(IMO)制定了TierⅢ标准对船舶NOx排放进行限制。选择性催化还原(SCR)技术是降低NOx排放的有效措施。在柴油机SCR系统中，合理的催化剂尺寸以及还原剂分布对脱硝性能有很大的影响。本文以MAN6G60ME-C9.2型柴油机为研究对象，对SCR反应器及尿素喷射策略进行优化设计及研究。 首先，应用商业软件CHEMKIN-PRO对氨气的氧化过程进行了敏感性分析及绝对速率分析，并将95步详细化学反应机理简化为12步基元反应机理，并将简化机理与原机理进行比对。然后，自行设计SCR实验台，对SCR催化剂脱硝性能进行实验测试，使用商业软件FLUENT对脱硝实验过程进行数值模拟，通过将数值模拟与实验结果进行拟合，确定催化剂的位密度。最后，使用所得简化机理及其他各部分详细机理，并结合所得催化剂位密度，确定SCR反应器的合理尺寸及尿素喷射系统的布置方案。除此之外，还研究了SCR催化剂的尺寸对脱硝率的影响、扩张管角度对流场均匀程度的影响、尿素喷嘴的个数及布置形式对还原剂分布均匀性的影响。通过分析，得到如下结论: 在350℃时，氨气氧化反应很微弱。1000ppm氨气氧化率低于5％。温度对催化剂活性影响很大，在排气温度范围内，五氧化二钒催化剂的活性随着温度升高而增加。脱硝催化剂的尺寸对脱硝率有很大影响，催化剂体积增加，总脱硝率增加，但单位体积脱硝率降低。催化剂体积相同时，总脱硝率接近，存在最优长宽比组合。扩张管角度对流场速度分布有很大影响，扩张管角度越小，流场速度分布越均匀，但会引起扩张管尺寸的增加，设计时需结合实际情况，选择合适的扩张管角度。喷嘴数目和中心距对喷射的均匀性有很大影响，喷嘴数目过多，中心距过小会导致还原剂分布不均匀。喷嘴数目一定时，中心距增加，还原剂分布均匀程度增加。 |
| 作者： | 于丰瑞 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 邓洋波;马春燕 |
| 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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