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船用低速柴油机SCR喷雾及反应仿真分析
| 论文题名： | 船用低速柴油机SCR喷雾及反应仿真分析 |
| 关键词： | 船用柴油机;选择性催化还原;喷雾过程;反应过程;仿真模拟 |
| 摘要： | NOx是船舶柴油机的主要污染物之一。近年来随着航运业的高速发展，船舶柴油机的NOx排放也日益严重。选择性催化还原(SCR)技术是国内外公认最成熟、有效的NOx排放后处理技术，能大幅减少船用柴油机燃烧生成的氮氧化物，满足IMO TierIII排放法规要求。 出于安全考虑，船用SCR系统中还原剂氨气通常以尿素水溶液的形式喷射到发动机排气管道，在蒸发管内分解生成还原剂氨气。SCR系统工作性能的优劣主要取决于尿素分解的完善程度、反应器内的排气流动状态及NOx还原反应的进行程度。SCR系统的不良设计会导致NOx转化效率偏低，不能满足排放要求或造成氨气过量泄漏。 本文以6S50ME-C船用低速二冲程柴油机SCR系统为研究对象，对SCR系统喷雾过程及反应过程进行了仿真计算，对影响SCR转化效率的关键因素进行了分析，以期辅助船用低速二冲程柴油机SCR系统的设计制造。本文主要进行了以下研究工作： (1)进行了SCR系统流动过程的仿真分析，分析了SCR系统内排气流速的均匀性。研究发现，排气在催化剂表面的不均匀度小于10％，催化剂床层中的排气流动速度在设计的允许值范围内，催化剂的活性得到充分利用。 (2)构建了描述SCR系统的计算模型，进行了SCR系统雾化过程的仿真分析。研究发现，尿素溶液的喷入会引起排气温度的略微下降；空气辅助喷嘴具有较好的雾化效果，系统中尿素基本分解完成，并且NH3的浓度分布均匀性能满足设计要求。 (3)进行了SCR系统化学反应过程一维仿真计算。研究发现，加权平均的NOx转化效率为77.9%，排放满足MARPOL73/78附则Ⅵ中Tier III排放水平。 (4)进行了6S50ME-C柴油机 SCR系统台架试验，加权转化效率的试验结果为79.8%，与仿真计算结果吻合良好，并且经认证试验，获得了中国船级社排放符合性声明。 本文的研究对低速柴油机SCR系统的开发具有一定的借鉴和指导意义。 |
| 作者： | 金玉山 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 周松;胡朝霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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