船舶柴油机使用SCR技术需解决的问题

SCR技术是满足船舶柴油机NOx排放第三层次标准的主要方法之一。介绍SCR系统的工作原理,对SCR技术在船舶使用条件下存在的排烟温度控制问题和催化剂失活问题进行讨论。     

基于SCR技术提升船用柴油机技术及应用控制措施

随着全球日益重视环境环保意识的逐渐增强,船用柴油机上配备排放装置采用SCR机外净化技术,全球市场前景下应用船用柴油机SCR技术控制船舶柴油机NOx排放技术处理装置,有效降低船舶尾气氮氧化物的排放量,通过分析SCR技术设计原理、装置结构、关键设备催化反应器工作流程处理系统,降低NOx的影响机理,控制船用柴油机电控单体泵、高压共轨排放的有害污染物、气体,满足排放法规和日益严重排放的环境保护要求。     

浅谈SCR技术在船舶中的应用与验证

<正>随着全球大气污染对人类生活的影响越来越严重，国际上对大气污染的防治措施不断升级。船舶运行中使用化石燃料排放的废气是导致大气污染的重要因素，船舶在对硫氧化物进行排放控制的基础上，对氮氧化物(NOx)的控制也越来越严格。在现有的柴油机技术条件下，仅依靠机内措施很难大幅度降低 NOx的排放，于是尾气处理装置选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)技术被开始在船舶柴油机上应用。柴油机配置SCR系统，     

某船用柴油机SCR系统匹配性能试验分析

针对某船用柴油机,在D2试验循环模式下进行原机和加装SCR系统后的性能对比试验,分析SCR反应器在无尿素喷射时对柴油机排气特性和经济性的影响,同时还分析按氮氨比为1∶1进行尿素喷射时SCR系统的工作性能。试验结果表明:柴油机安装SCR系统后,排气背压和排气温度均有所上升;经济性略有下降,额定工况下降低幅度在1%左右;虽然增压器后NOX排气浓度增大,但NOX质量流量下降幅度较大,额定工况下降幅度为12.3%,尿素基本喷射量标定计算应以加装SCR反应器后的柴油机排气参数为依据;NOX加权比排放由原机的12.63 g/k Wh降低到11.52 g/k Wh,降低了8.7%。按氮氨比为1∶1的比例进行尿素喷射时,SCR系统能满足Tire III的NOX排放限值要求。研究结果可为SCR系统设计和尿素喷射量的标定提供一定的指导依据。     

船舶二冲程柴油机SCR系统温度控制分析

针对SCR技术在船舶二冲程柴油机上的应用,分析某船6S46MC-C二冲程柴油机SCR系统的温度控制方法和工作特性。结果表明,扫气旁通法可以使二冲程柴油机不同负荷下的排气温度保持在SCR反应的最佳温度窗口内,有利于SCR系统的运行,可以使船舶二冲程柴油机NOx排放满足Tier III标准。     

船舶柴油机NO_X排放研究

随着大气污染日益严重，国际海事组织（IMO）相继出台严格的氮氧化物（NOx）排放法规，致使世界范围内的研究者对柴油机的NOx排放进行控制研究。文章主要介绍了柴油机NOx的产生机理和各种减排控制策略。在降低船舶柴油机NOx排放的研究中，当前最有效的减排方法为直接喷水（DWI）、选择性催化还原（SCR）技术和MANB＆W的滑阀式喷油器。均质混合压缩着火（HCCl）燃烧方式也可以实现NOx的低排放和高效率的燃烧。     

青岛双瑞SCR系统成功通过MDT FTA台架试验

正近期,青岛双瑞公司自主研发的船用低速机高压SCR系统在中国船柴青岛基地一次性通过MDT(曼恩柴油机与透平公丨司)的FTA台架试验,属于国内首例。同时,该系统成功通过CCS、DNV GL、LR三大船级社TierⅢ排放台架试验。该船用低速机高压SCR系统具有结构紧凑、自动化程度高、防震性好、催化剂效率高等优点,在系统设计、催化剂性能、控制策略等方面完全满足IMO柴油机NOx排放法规TierⅢ及MDT FTA相关规定。本次台架试验,该系统配套安装于MAN 6S60ME-C8.5     

O_3协同SCR处理船舶柴油机废气排放的试验

为提高船用柴油机低负荷下选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)反应器的NO_x转化率,采用O_3协同SCR进行排气处理试验研究。试验研究结果表明:柴油机在40%负荷率以下的低负荷工况,SCR反应器不工作的情况下,排气管中注入O_3,NO_2/NO浓度比得以提高;柴油机在20%负荷率工况下,NO_2/NO浓度比达到30%。同时,O_3可有效地降低柴油机烟度(K值)和HC的排放,其排放浓度与注入O_3前相比,最高降幅分别达到51%和19.1%。柴油机在30%负荷率以下的低负荷工况,SCR反应器按氨氮比1∶1的标定尿素喷射量喷入尿素时,SCR反应器前的排气管注入O_3与注入O_3前相比,SCR反应器中NO_x转化率得以提高,最高增幅达到32.1%。主要原因在于排气管中注入O_3,NO_2/NO浓度比升高,促进SCR反应器中NO_x催化还原的快速反应。排气管注入O_3后,在SCR反应器工作的情况下,SCR反应器后的烟度(K值)降低,HC排放也稍有降低。试验表明:O_3协同SCR有利于柴油机在低负荷下提高SCR反应器的NO_x转化率。     

船舶SCR系统维护管理及PSC检查应对要点分析

随着TierIII排放公约对NOx排放的限制要求生效,越来越多的船舶安装SCR系统,船舶管理公司针对SCR系统的维护管理及应对PSC检查显得越来越重要。文章从SCR系统原理出发,对催化剂失效、尿素的失效和结晶、氨的逃逸、温度管理控制等主要故障原因进行分析,并提出了催化剂清洗、复活和再生处理等应对措施；同时对PSC检查应对要点进行了分析,对船员和管理公司加强履约应对有参考意义。     

船用低速柴油机SCR系统的设计优化与试验分析

由于船舶机舱空间狭小,因此布置用于二冲程柴油机的SCR反应器和其管道较为困难.利用CFD模拟了在100％负荷下SCR反应器之前的尿素雾滴和排气的混合过程.模拟结果表明,当6S35ME-B9 SCR系统的旋转角和护盖展开角分别为15°和75°时,尿素与排气在较短的距离内能够形成良好的混合,并且整个系统压降小于1.4 kPa.对安装有SCR系统的6S35ME-B9柴油机进行了 100 h的测试,结果表明NOx排放从18.15 g/kWh降低到3.17 g/kWh.针对6S35ME-B9柴油机的SCR系统的设计和试验可以为实船上的SCR系统提供理论和应用基础.     

PSO-BP神经网络在船舶二级脱硝系统中的应用

随着国际海事组织（IMO）标准Tier III标准的实施，船舶柴油机尾气中的氮氧化物（NOx）的排放受到了更严格的限制。选择性催化还原脱硝技术因其高效、可靠等优势成为船舶柴油机NOx减排的主要选择。本文先根据SCR反应机理在MATLAB中搭建一级SCR脱硝系统和二级SCR脱硝系统模型，通过仿真结果对比，发现加入二级脱硝系统后，脱硝率可以得到提高。鉴于BP网络预测精度较低，本文将粒子群（PSO）算法加入到BP权值训练过程中，利用PSO-BP 神经网络预测 SCR-DeNOX系统出口处NOX浓度。结果表明：PSO-BP 神经网络不但可以预测SCR-DeNOX系统出口处的NOX浓度，而且与传统BP 神经网络相比可以提高预测结果的精度，为有效控制喷氨量、降低氨气逃逸量提供帮助。     

船舶柴油机SCR技术经济性分析

利用具体数据对选择性催化还原技术的经济性进行分析,从而证明SCR技术不仅能有效减少船舶柴油机氮氧化物的排放,而且在消耗费用上也非常乐观。     

柴油机米勒循环结合EGR的性能分析及优化

文章建立了增压柴油机米勒循环结合EGR(废气再循环)的热力学模型,利用模型分析了柴油机设计参数对其性能的影响,为米勒循环结合EGR的增压柴油机参数设计提供了理论依据。研究表明,要使WP7柴油机的热效率和平均有效压力同时提高,增压系统效率需大于0.7。同时,以柴油机转速为1 500 r/min外特性工况点的NO_X排放下降50%、最高爆发压力不超过原机为约束条件,对WP7柴油机参数进行了优化设计。优化结果表明,该方法将有效压缩比从18降低到15.5,再结合12%的EGR率,可以在保持柴油机经济性、动力性与原机基本一致的前提下,将NO_X排放下降50%以上。     

柴油机烟气排放状况及减排技术

基于国际海事组织对船舶柴油机烟气中NOx、SOx等有害成份的排放控制要求,文章对这些要求以及目前正在研发和应用的技术进行了归纳和分析。SCR和EGR是2种有效降低船用柴油机氮化物的手段,根据柴油机的功率大小来选取SCR或EGR能有效平衡投资金额和解决机舱的安装问题。船舶安装脱硫装置将受到低硫燃油价格的影响,从长远看,燃用低硫燃油和各种清洁燃料将是今后的发展趋势。     

某柴油机SCR系统的设计计算与优化

文中应用STAR—CD对某型柴油机尾气SCR系统不同方案的流动和压力损失、湍动能分布，以及对催化器内部不同方案的化学反应进行了计算与分析．结果表明：综合考虑催化结果和实际安装，4种方案中第2种方案的效果较好．它为同类柴油机采用SCR系统进行NO，的排放控制提供了参考．     

船用柴油机节能减排技术发展思路

高温和富氧既是柴油机气缸内燃烧所需要的条件，也是氮氧化合物生成的因素。该文建议通过柴油机燃烧机理分析寻求既保持柴油机高效工作，又能降低氮氧化合物的解决方案，并提出开展船用柴油机再制造以提高资源利用率。     

An investigation of the performance of an electronic in-line pump system for diesel engines

WIT Electronic Fuel System Co., Ltd. has developed a new fuel injector, the Electronic In-line Pump （EIP） system, designed to meet China＇s diesel engine emission and fuel economy regulations. It can be used on marine diesel engines and commercial vehicle engines through different EIP systems. A numerical model of the EIP system was built in the AMESim environment for the purpose of creating a design tool for engine application and system optimization. The model was used to predict key injection characteristics under different operating conditions, such as injection pressure, injection rate, and injection duration. To validate these predictions, experimental tests were conducted under the conditions that were modeled. The results were quite encouraging and in agreement with model predictions. Additional experiments were conducted to study the injection characteristics of the EIP system. These results show that injection pressure and injection quantity are insensitive to injection timing variations, this is due to the design of the constant velocity cam profile. Finally, injection quantity and pressure vs. pulse width at different cam speeds are presented, an important injection characteristic for EIP system calibration.     

掺烧乙醇/水对柴油机燃烧与排放性能的影响

针对TBD234V6型柴油机,采用AVL-fire软件对额定工况下,不同乙醇/水掺混比进行三维数值模拟研究,对比分析缸内压力、缸内温度、缸内温度场、燃烧放热率、NOx浓度、NOx浓度场、Soot浓度、Soot浓度场,并通过赋权法确定最优乙醇/水掺混比。结果表明：随着乙醇/水掺混比的增加,缸内压力逐渐升高,燃烧放热率滞后,燃油消耗率呈上升趋势,但在0E10W时,最高燃烧压力下降率约为3.7%;燃油消耗率下降0.38%;缸内高温分布区域缩小,NOx和Soot浓度下降。通过计算确定最优掺混比为20E10W,此时,最高燃烧压力提升5.6%,燃油消耗率上升2.41%,NOx排放下降率约为18.8%,Soot排放下降率约为29.6%。研究结果可为船用柴油机采用柴油/乙醇/水三燃料燃烧提供一定的指导依据。     

某船用柴油机SCR系统混合器结构参数仿真优化

在某船用柴油机SCR反应器及尿素喷射系统结构参数优化的基础上,建立SCR混合器三维仿真模型,研究SCR混合器叶片角度和安装位置对SCR系统的混合均匀性、压力损失、NH₃逃逸、NOx转化率的影响。仿真结果表明：混合器叶片角度为15°、安装位置离喷嘴下游75mm时,可使催化剂进口截面的NH₃分布均匀性系数提高4.5%,NOx转化率提高6%。