基于AVL BOOST的柴油机SCR催化剂尺寸优化设计

以潍坊华东6105AZLD型柴油机的选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)系统为研究对象,以试验数据为基础,利用AVL BOOST软件建立目标柴油机SCR催化剂模型。进行SCR化学反应动力学参数的优化,分析催化剂体积、截面布置形式、孔密度以及布置层数对催化剂性能的影响,最终确定催化剂体积为0.072 m3,截面布置形式为2×2,孔密度为30×30,布置层数为2,每层高度为0.4 m。优化设计后的催化剂脱硝率、压降和氨逃逸率分别为82%,237 Pa,0.007 5‰。     

船用柴油机SCR催化器载体结构参数仿真优化

利用AVL_BOOST软件建立了某船用柴油机SCR催化器仿真模型,通过响应面优化法和BBD试验设计法开展仿真试验,得到以NO_X转化率为目标函数,压降和NH_3滑移量为约束条件的回归方程。通过回归方程对SCR催化器载体结构参数进行优化,优化结果为:横截面积为0.069m~2,长度0.833m,载体孔密度为22/cm~2,涂层厚度0.01mm,载体壁厚0.15mm。     

基于Aspen plus的船用脱硝系统性能分析

为满足国际海事组织日益严格的氮氧化物排放要求,基于大型化工流程模拟软件Aspen plus对某船用柴油机尾气脱硝系统进行了性能分析,并在灵敏度研究的基础上对系统操作参数进行了设计。结果表明:脱硝效率随着烟气温度的增加先增大而后减少,随着氨氮比的增加而增大;通过同时调整氨氮比和烟气温度,可以得到满足相同脱硝效率的两种方案,因而建立的模型可用于脱硝系统操作参数的优化设计。     

基于电解海水的模拟船舶尾气湿法脱硝性能实验研究

采用电解海水法制备具有强氧化性的有效氯溶液,基于鼓泡反应器开展模拟船舶尾气湿法脱硝试验,分别研究了电解海水溶液初始pH值、有效氯浓度、用量及NO浓度和SO_2浓度等参数对脱硝性能的影响,并探讨相关反应机理。试验结果表明,电解溶液初始pH值的大小影响其氧化性的强弱;当电解溶液初始pH值为4～6时,电解溶液的ORP在1 000 mV以上,其氧化性较强,NO_X脱除率可达48%;当电解溶液初始pH值超过6时,其氧化性变弱,NO_X脱除率随着pH值的增大而急剧下降。随着电解溶液有效氯浓度和用量的增大,NO_X脱除率呈线性增大。NO浓度的增加有利于增大气液传质推动力,进而提高NO_X脱除率。SO_2浓度的变化对NO_X脱除率的影响较小。研究结果表明,电解海水溶液具有良好的脱硝效果,在船舶柴油机尾气脱硝方面有一定的应用潜力。     

基于电解海水的模拟船舶尾气湿法脱硝性能试验

采用电解海水法制备具有强氧化性的有效氯溶液,基于鼓泡反应器开展模拟船舶尾气湿法脱硝试验,分别研究了电解海水溶液初始pH值、有效氯浓度、用量及NO浓度和SO_2浓度等参数对脱硝性能的影响,并探讨相关反应机理。试验结果表明,电解溶液初始pH值的大小影响其氧化性的强弱;当电解溶液初始pH值为4～6时,电解溶液的ORP在1 000 mV以上,其氧化性较强,NO_X脱除率可达48%;当电解溶液初始pH值超过6时,其氧化性变弱,NO_X脱除率随着pH值的增大而急剧下降。随着电解溶液有效氯浓度和用量的增大,NO_X脱除率呈线性增大。NO浓度的增加有利于增大气液传质推动力,进而提高NO_X脱除率。SO_2浓度的变化对NO_X脱除率的影响较小。研究结果表明,电解海水溶液具有良好的脱硝效果,在船舶柴油机尾气脱硝方面有一定的应用潜力。     

基于三步法—船舶二级脱硝系统的控制设计

选择性催化还原(SCR)是一种被广泛应用于船舶柴油机尾气排放NO_x的后处理技术，但SCR脱硝系统具有大惯性、非线性以及不确定性的特点，使得常规控制方案不能较好地实现SCR脱硝系统的控制。以船舶柴油机的SCR脱硝系统为研究对象，搭建船舶二级脱硝系统模型，并设计三步法非线性控制器来跟踪氨覆盖率目标值；分析经济、标准、超载等3种工况下的脱硝率和氨逃逸量。结果表明：基于提出的三步法—船舶二级脱硝控制器，可进一步提高脱硝率、降低氨逃逸量。     

基于正交分析的柴油机微粒捕集器结构仿真优化

采用微粒捕集器可大幅减少船舶柴油机颗粒物的排放量,但在实际应用中仍然受到背压过大等条件的限制。文章利用GT-Power软件建立了柴油机和微粒捕集器(DPF)联合仿真模型,在柴油机试验台架上进行了模型验证试验,模型误差均在5%以内,满足仿真优化要求。分析了滤体结构中的微孔直径、壁厚、孔隙率、过滤体长度、通道密度对DPF性能的影响,可得微孔直径对捕集效率影响较大;壁厚和孔隙率增加时,过滤体压降和捕集效率均有所增加;过滤体长度和通道密度增加时,压降降低,初始捕集效率升高。通过正交分析法建立正交表并计算得出最佳DPF结构模型。与原模型相比,改进的模型压降由原来的7.16 k Pa下降至3.92 k Pa,初始捕集效率由原来的93.87%上升到94.09%,为DPF结构优化设计提供了理论依据。     

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。     

基于EGR的降低4135型柴油机NOx排放技术研究

用GT-power软件创建船用4135型柴油机燃烧室的模型,添加EGR设备,选取柴油机正常运行期间的3个不同的工况,进行不同EGR率的模拟计算,分析柴油机在不同工况下NOx排量、有效功率与EGR率的关系,提出各个工况下的最佳EGR率。结果表明采用EGR技术可以有效降低NOx的尾气排放量。随着废气再循环比例的增加,NOx的产生量逐渐下降。但是废气再循环比例也不能过高,会导致柴油机燃烧不良、功率下降。并使柴油机排放的颗粒增加。     

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．     

船舶发动机尾气脱硫脱硝一体化技术分析

为开发船舶发动机尾气脱硫脱硝一体化系统产品,结合实船条件对几种尾气脱硫脱硝一体化技术的可行性进行分析,发现目前还没有非常适合实船应用的一体化脱硫脱硝技术,现有技术都存在一定的问题,需要继续改进或开发新的一体化脱硫脱硝工艺。通过中试试验对低硫油+低温选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)脱硝工艺进行验证和开发,初步发现该工艺可满足船舶尾气脱硫脱硝的要求。随着国际海事组织脱硫脱硝规范的生效,如果现有技术没有完善或没有新技术出现,发动机燃烧满足规范要求的低硫油并采用SCR技术脱硝的方法具有可行性。     

紫外强化有效氯对船舶尾气同时脱硫脱硝试验

为提高有效氯溶液对船舶尾气同时脱硫、脱硝的性能,将紫外光(UV)辐照与有效氯溶液相结合,开展脱硫、脱硝试验。基于UV-鼓泡光催化反应器搭建模拟实验平台,进行UV辐照和无UV辐照环境下氧化溶液脱硫脱硝的对比试验和UV灯的功率、有效氯的浓度等因素对脱除率影响的试验。结果表明:在40℃的气液反应温度下,UV辐照能大幅度提高浓度为250 mg/L[CL2]的有效氯溶液对模拟烟气中NO、NOX和SO2的脱除能力;UV灯的功率从5W增加到16W,NO和NOX的脱除率近乎线性上升;将有效氯的浓度从250 mg/L[CL2]升高至1 500 mg/L[CL2],NO和NOX的脱除率缓慢上升;有效氯溶液对SO2的脱除率始终为100%。此外,对可能的反应机理进行了分析。     

基于区间约束GPC的船舶SCR脱硝系统多工况控制

不同工况下的船舶柴油机脱硝系统具有很强的非线性和时变性，常用的单一控制器难以准确控制，因此对船舶选择性催化还原（SCR）脱硝系统进行自适应控制研究尤为重要。从SCR的反应微分方程入手，建立船舶柴油机SCR脱硝系统的机理模型，并通过模型仿真的离线数据辨识建立不同工况下该系统的ARMAX模型；设计基于该模型的广义预测控制器以实现多工况的自适应控制。考虑到执行机构的使用寿命，加入区间约束算法，提出并设计带区间约束算法的广义预测控制（GPC）控制器。研究结果表明：与传统的GPC和模型预测控制（MPC）控制器相比，带区间约束的GPC控制器不仅能在变工况时保持较高的脱硝率，而且能显著减少执行器的动作次数，从而提高船舶柴油机SCR脱硝系统的使用寿命。     

船舶尾气处理技术研究现状及发展

氮氧化物、硫氧化物是船舶尾气的重点治理对象,目前针对船舶尾气的处理方法主要有脱硫、脱硝、脱硫脱硝一体化处理三种。分别介绍了主流的脱硫脱硝技术,其中脱硝包括了机内脱硝、机外脱硝,阐述了诸如选择性催化还原法、选择性非催化还原法、光催化法等技术的特点以及不足的地方,分析如何才能克服技术的弊端,使技术能真正在船舶上得到运用。     

船用柴油机SCR系统控制策略研究

SCR技术是排气净化的有效措施之一,为满足国际海事组织提出的船用柴油机NOX排放要求,针对某型船用柴油机,开展SCR系统控制策略研究,对尿素理论喷射量进行计算,利用Matlab分别建立催化器、开环控制与闭环控制模型,根据仿真结果对柴油机SCR系统的控制策略进行研究分析。     

船用柴油机尾气控制与净化措施研究

柴油机兼具经济性与良好的动力,在船舶上得到了广泛应用。然而,由于船用柴油机尾气中的颗粒物,CO,NOx,SO2,HC等物质对环境存在较大影响,因此国内外的研究者开展了船用柴油机尾气控制与净化措施的探寻。研究当前国内外船用柴油机排放标准,并总结柴油机尾气的排放控制与净化措施,具有一定的指导意义。     

柴油机尾气中颗粒污染物防治技术

柴油机排放尾气中含有大量污染物,对环境和人体健康造成很大的威胁,国家排放标准的提高促进柴油机尾气排放治理技术的革新。本文主要针对柴油机尾气中的颗粒污染物,综述现有的柴油机机外尾气颗粒物防治技术措施,并对比了各技术在工程实践上的优缺点和适用工况。     

船舶动力装置脱硫脱碳联合处理技术研究

目前船舶尾气处理技术的研究主要集中脱硫、脱硝、及脱硫脱硝一体化，而忽视了对二氧化碳的处理，本文结合最近兴起的废气再循环技术（EGR）技术，介绍了三种走在技术前沿的脱硫脱碳联合处理技术，通过与EGR技术的结合，真正实现了脱硫脱硝脱碳的全面处理，氨水联合脱硫脱碳技术、钠碱溶液联合脱硫脱碳技术和尿素水解、电解后联合脱硫脱碳脱硝技术都有吸收效果好，耗费资源少，产物无二次污染的特点，在未来船舶尾气处理技术的发展中拥有不可估量的前景。     

渔船柴油机尾气余热利用探讨

中小型渔船柴油机尾气,目前大部分都是直接排入大气,带走的热量约占柴油燃烧总热值35％。尾气可用来驱动废气增压器,以提高柴油机的热效率和输出功率,而后再用于制冷。氨吸附（收）式制冷技术能利用尾气和原域海水生产保鲜冰块,具有节能、环保和渔获物保鲜质量好的特点。通过柴油机热平衡分析,确定尾气可利用的热值,据此选用尾气制冰设备,并对其提出改进意见。     

低活性燃料对柴油机RCCI的工作性能影响

为实现柴油机节能减排,提高燃烧效率,满足TierⅢNO_x排放法规和碳中和目标,建立TBD620柴油机三维仿真模型。通过甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术相结合,研究燃用低活性燃料对柴油机RCCI燃烧模式的工作性能影响。在额定工况下,柴油机转速为1 800 r/min,设置10%～50%共5组甲醇掺混比,每组甲醇掺混比都对应0～20%的6组掺水率,共30组模拟组合进行研究。研究结果表明：随着进气道甲醇量增加,柴油机燃烧始点滞后1～2℃A、燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率下降40.0%,缸内爆压升高5.1%,CO₂和NO_x排放分别下降41.8%和7.7%;随着掺水率增加,柴油机燃烧始点滞后1～2.5℃A,燃烧初期放热率峰值升高,燃烧效率提高8.1%,NO_x排放最大下降13.3%,2种技术不同组合下柴油机CO₂和NO_x排放显著改善、燃烧效率升高,甲醇进气道喷射法和缸内直喷掺水乳化油技术组合的RCCI燃烧模式,对于实现TierⅢ NO_x...