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原文传递高压SCR系统反应模型及其与某型柴油机匹配性能仿真

论文题名：	高压SCR系统反应模型及其与某型柴油机匹配性能仿真
关键词：	船用低速柴油机;高压选择性催化还原系统;旁通调制;脱硝效率
摘要：	选择性催化还原(SCR)技术可以高效地脱除船舶废气中的NOx，使之满足IMO TierⅢ法规要求，而按照布置方式，船用SCR系统可以分为高压SCR系统（布置在涡轮前）和低压SCR系统（布置在涡轮后）。本文针对某型船用低速二冲程柴油机及其所匹配的高压SCR系统，采用数值仿真的方法，建立了柴油机仿真模型，以及柴油机所匹配的SCR系统的仿真模型，并将两者进行耦合。从排气温度、空间速度和NH3/NOX等角度，对SCR反应的影响因素进行了研究;对硝酸盐和硫酸盐的生成及分解反应以及催化剂的硫中毒过程进行了分析;对柴油机匹配SCR系统的整体模型进行了废气旁通和扫气旁通调制，提出了相应的调制规律，并分析了旁通调制对柴油机的动力性和经济性所带来的影响。　　首先，本文以某型柴油机所匹配的高压SCR系统为研究对象，建立了SCR系统的仿真模型，并对其进行了验证，从排气温度、空速和NH3/NOX等角度，分析了反应条件对SCR系统脱硝效率和氨逃逸量的影响。仿真结果表明:SCR系统随着排气温度的升高，脱硝效率呈现出先升高后略有下降的趋势，350℃时脱硝效率最高，而氨逃逸量随着温度升高而下降;SCR系统的排气空速越大，脱硝效率越低，氨逃逸量越大;SCR系统中NH3/NOX越高，脱硝效率越高，氨逃逸量越大。当温度在250℃及以下时，NH3/NOX对脱硝效率造成的影响几乎可以忽略不计。　　其次，利用SCR系统仿真模型，研究了SCR系统中硝酸盐和硫酸盐形成和分解的影响因素以及硫中毒的影响因素，并分析了两类沉积物以及催化剂硫中毒现象对SCR系统所造成的影响。研究结果表明:当NO2/NOX比例在0～0.25范围内时，NO2/NOX越大，NH4NO3生成量越多，并且温度越低，NH4NO3生成量越多，并且脱硝效率也随NO2/NOX的增大而升高;硫酸盐的生成及分解主要发生在200～350℃区间内，在此区间内，SO2和O2浓度越大，脱硝效率越低，氨逃逸量越少;当温度在300℃及以下时，若排气中含有SO2，则运行时间越长，SO2浓度越高，脱硝效率越低;当温度在325℃及以上时，硫酸盐和硝酸盐的生成量均很小，且SO2对SCR系统脱硝效率影响有限。因此当柴油机使用高硫油作为其燃料时，SCR系统运行的最低排气温度为325℃。　　最后，本文以某型船用低速二冲程柴油机为研究对象，采用数值仿真的方法建立了柴油机模型，并进行了模型验证，将所建模型与SCR模型进行了耦合，对柴油机匹配高压SCR系统的整体模型进行了废气旁通调制和扫气旁通调制，并分析了旁通调制对柴油机的动力性和经济性所带来的影响。研究结果表明:柴油机匹配高压SCR系统后，在燃烧高硫油时，其比排放量不能满足IMO TierⅢ法规要求，因此需对柴油机进行旁通调制。旁通调制仿真结果表明，25％负荷下，当EGB阀的阀门开度在0.3时或CBV阀的阀门开度在0.4时即可满足IMO TierⅢ法规要求，并且对柴油机动力性和经济性所造成的影响较小。
作者：	袁鹭
专业：	动力工程及工程热物理
导师：	周松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文