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柴油机SCR催化剂结构尺寸优化研究
| 论文题名： | 柴油机SCR催化剂结构尺寸优化研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;氮氧化物减排;催化还原催化剂;动力学参数;尺寸优化 |
| 摘要： | 为满足MARPOL公约TierⅢ对氮氧化物排放的限制要求，航运界一直在探索可行的船舶氮氧化物减排措施。其中，选择性催化还原(SCR)技术是公认的能够降低氮氧化物排放的有效措施之一。SCR系统中，催化剂直接关系到氮氧化物转化能力，而催化剂尺寸是影响催化剂性能的重要因素，为此，催化剂尺寸设计成为了SCR领域的一项主要研究课题。 本文以6105AZLD型发电柴油机为研究对象，搭建SCR系统试验台后进行了催化剂性能试验，试验结果表明在25％、50％、75％和100％负荷下系统脱硝率均低于50％，分析后得出催化剂结构尺寸不合理是造成脱硝率较低的主要原因，为此，本文进行了试验用柴油机SCR催化剂尺寸的优化研究。 首先，通过参考国内外文献总结了SCR催化剂设计的总体思路和设计船用催化剂时应注意的问题，并详细分析了催化剂设计过程和设计依据，在此基础上进行了目标柴油机SCR催化剂尺寸的初步设计，确定了催化剂体积、截面积、截面布置形式的大致范围。 然后，利用AVL BOOST软件进行了SCR催化剂建模，根据试验数据进行了模型边界条件的计算和设置，并采用遗传算法对SCR化学反应动力学参数进行了优化，使模型中的催化剂性能与实际所用催化剂性能相符。 最后，利用所建的SCR催化剂模型，仿真研究了结构参数对催化剂性能的影响。一方面进行了定体积优化设计，即在催化剂总体积不变的情况下，改变孔密度后分析催化剂性能的变化情况，结果显示通过改变孔密度无法满足系统设计技术指标;另一方面进行了变体积优化设计，即首先确定适合目标柴油机的最佳催化剂体积，在此基础上依次确定其他结构参数，最终确定的催化剂体积为0.072m3，长度为0.8m，截面布置形式为2×2，孔密度为30×30，壁厚为0.6mm，布置层数为2，系统脱硝率、氨逃逸率和压降分别为81％、7.5ppm、237Pa，结果满足设计要求。 |
| 作者： | 李鑫 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 吴柱涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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