原文传递
低压UreA-SCR还原剂雾化混合流场优化
| 论文题名： | 低压UreA-SCR还原剂雾化混合流场优化 |
| 关键词： | 二冲程柴油机;计算流体力学;雾化喷嘴;气液混合规律 |
| 摘要： | 在尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统中，还原剂与排烟的混合质量直接关系到NOx转化率、氨逃逸率、催化剂寿命、沉积物的生成等问题。由于船舶机舱空间十分有限，SCR反应器及其管路布置较为困难，这个问题对于二冲程柴油机SCR反应器尤为突出。要实现还原剂与排烟在短距离内以较低代价实现还原剂与排烟良好的混合是主要研究方向。 本文利用计算流体力学（CFD）商用软件FLUENT对空气辅助雾化喷嘴内部流动状态、雾化过程和柴油机100％负荷下混合管路与部分SCR反应器内还原剂与排烟的混合特性进行研究，以实现在短距离内还原剂与排烟之间的良好混合。 首先，通过研究喷嘴内部气液混合状态掌握喷嘴内部气液混合规律，获得喷嘴雾化的边界条件。在内混式空气辅助雾化喷嘴内部的流动过程分为:液相自身压力能转化为动能的加速的阶段，气相与液相之间发生动量交换再次加速的阶段。 其次，结合实验数据验证采用DPM(Discrete Phase Model)模型，对压缩空气辅助雾化喷嘴的可行性验证以及结合排烟管路特征对雾化形状进行仿真优化。 再次，通过添加混合器、导流器以实现短距离内还原剂与排烟的良好混合，并对其结构和位置进行优化。对比不同结构的混合器得到直角叶片混合综合性能最佳。正交试验得到对混合器影响最大的混合叶片角度，并确定最佳的混合器结构和位置。导流器导流角与扩张角相同时，导流器具有最佳的混合效果。 混合器和导流器联合使用时催化剂入口截面还原剂浓度均匀性指数为0.892大于0.85;排烟与还原剂混合组分速度均匀性指数为0.921，满足速度偏差在±10％以内的要求;混合器与导流器压力降为225Pa，满足小于280Pa的要求。在安装混合器和导流器后，混合距离大于或等于3.5倍管径时能够满足要求。 最后，按照仿真结果对Urea-SCR系统进行测试，结果表明:SCR平均NOx减排率为85％，排放率为2.68g/Kw·h，满足TierⅢ小于3.4 g/Kw·h的要求。 |
| 作者： | 王启琛 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 段树林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
