船舶柴油機(jī)SCR系統(tǒng)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近些年來，船舶柴油機(jī)NOx排放日益受到關(guān)注。國際海事組織(IMO)制定了TierⅢ標(biāo)準(zhǔn)對船舶NOx排放進(jìn)行限制。選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是降低NOx排放的有效措施。在柴油機(jī)SCR系統(tǒng)中，合理的催化劑尺寸以及還原劑分布對脫硝性能有很大的影響。本文以MAN6G60ME-C9.2型柴油機(jī)為研究對象，對SCR反應(yīng)器及尿素噴射策略進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計及研究。
　　首先，應(yīng)用商業(yè)軟件CHEMKIN-PRO對氨氣的氧化過程進(jìn)行了敏感性分析及絕對速率

2、分析，并將95步詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理簡化為12步基元反應(yīng)機(jī)理，并將簡化機(jī)理與原機(jī)理進(jìn)行比對。然后，自行設(shè)計SCR實(shí)驗(yàn)臺，對SCR催化劑脫硝性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，使用商業(yè)軟件FLUENT對脫硝實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，通過將數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，確定催化劑的位密度。最后，使用所得簡化機(jī)理及其他各部分詳細(xì)機(jī)理，并結(jié)合所得催化劑位密度，確定SCR反應(yīng)器的合理尺寸及尿素噴射系統(tǒng)的布置方案。除此之外，還研究了SCR催化劑的尺寸對脫硝率的影響、擴(kuò)張管角度

3、對流場均勻程度的影響、尿素噴嘴的個數(shù)及布置形式對還原劑分布均勻性的影響。通過分析，得到如下結(jié)論:
　　在350℃時，氨氣氧化反應(yīng)很微弱。1000ppm氨氣氧化率低于5％。溫度對催化劑活性影響很大，在排氣溫度范圍內(nèi)，五氧化二釩催化劑的活性隨著溫度升高而增加。脫硝催化劑的尺寸對脫硝率有很大影響，催化劑體積增加，總脫硝率增加，但單位體積脫硝率降低。催化劑體積相同時，總脫硝率接近，存在最優(yōu)長寬比組合。擴(kuò)張管角度對流場速度分布有很大影響，擴(kuò)