废气再循环(EGR)冷却器设计的现状与发展

作为降低汽车尾气排放中NOx的重要方法,废气再循环(EGR)技术的应用在满足高的排放标准策略中起着举足轻重的作用。本文重点介绍了冷却的EGR技术中各种EGR冷却器的结构和性能特点及其现状,指出了EGR冷却器设计的发展趋势。     

船用柴油机冷EGR+EGR率自控系统

为探究降低船用柴油机有害物排放的措施,设计1套自控EGR率和冷EGR的系统,并对其控制部分进行软件和硬件的设计。控制部分主要通过单片机控制水泵的转速和PWM信号来调节冷却水的循环量和EGR阀的开度,保证不同工况下EGR率和冷EGR的最佳效果,在船舶柴油YC4F100-C20上试验结果表明,与无EGR系统相比,该自控系统在保证CO和HC排放基本不变的情况下,可以有效降低NOx和烟度的排放量。     

VLGC硫氧化物排放控制技术的应用和 成本研究

面对日益恶化的生存环境,有关国际组织及国家相继以法律法规的形式对船舶的硫氧化物(SO_X)排放加以控制,在满足各国排放标准的前提下,选择一种合适的排放控制技术,对船舶的建造及营运非常重要。目前使用低硫燃油、清洁燃料、废气滤清系统等是主流的船舶SO_X排放控制措施。文章以江南造船自主研发的VLGC(Very Large Gas Carrier)为例,从初始投资、燃油/燃气消耗费用、使用效果等方面探讨不同排放控制技术的利弊。     

船舶柴油主机NOx减排废气再循环系统应用分析

分析最新首台符合IMO氮氧化物(NOx)排放标准Tier Ⅲ、装有废气循环技术的船用大型柴油机MAN B W 6S80ME-C9的EGR系统,并对EGR系统参数、EGR系统排放标准Tier Ⅲ认证试验、EGR系统洗涤器、 WTS水处理系统等进行研究,促进废气再循环技术在船的应用,以满足IMO关于 NOx的排放标准。     

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。     

进气氧浓度和EGR对船用二冲程柴油机排放特性影响研究

以MAN 6S35 ME-B9型船用二冲程柴油机为研究对象,在GT-POWER软件中建立其工作过程一维模拟计算模型,通过改变EGR率和进气氧浓度,研究废气再循环和进气氧浓度对柴油机动力性、经济性和排放性能的影响。结果表明,提高EGR率会降低柴油机燃烧速率和燃烧温度,有效降低柴油机NOx生成及其排放,EGR率在28.89%～38.58%之间,NOx排放为3.04～1.34 g/kW·h,满足TierⅢ标准,但需要牺牲一部分经济性与动力性。贫氧进气条件下,燃烧温度和燃烧速率降低,输出功率降低,燃油消耗增加,NOx排放降低,碳烟排放较高;富氧进气条件下,柴油机燃烧趋于完善,能量利用率高,动力性和经济性好,Soot排放低,但NOx排放高。高EGR率条件下,在一定程度上提高进气氧浓度,可使柴油机NOx排放满足TierⅢ排放要求,并维持Soot排放在较低水平,同时减少动力性、经济性的损失。     

EGR技术对船用柴油机性能的影响

为降低柴油机污染物排放,满足最新IMO排放标准,通过GTK-power软件建立带有废气再循环(EGR)系统的某型柴油机仿真模型,研究EGR率对柴油机性能的影响规律。研究结果表明:在某型船用柴油机上安装EGR系统,需综合考虑柴油机排放性和经济性。最终确定在100%负荷工况时,EGR率控制在6.0%更加合理;75%负荷工况时,EGR率控制在8.0%更加合理;50%负荷工况时,EGR率控制在12.0%更加合理;25%负荷工况时,EGR率控制在18.0%更加合理。     

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。     

装有EGR系统的柴油机排放符合性验证方法

正废气再循环(EGR)是柴油机为满足NO_x排放要求而采取的一种机内减排技术。船舶柴油机为满足公约/法规排放标准而安装EGR系统,需验证其排放性能是否达到公约/法规的要求。本文依托科技部项目"自主船用低速柴油机开发验证平台研究及关键技术开发",以中船动力研究院有限公司改造加装EGR系统的6EX340EF柴油机为研究对象,分析和识别其与     

满足IGC规则的燃气日用系统应用研究

船双燃料主机和发电机在利用LNG这种清洁能源作为燃料时,能够满足IMO对氮氧化物（NOX）和硫化物（SOX排放的要求,并能够减少二氧化碳（CO2）和颗粒物的排放。如何能够确保安全使用LNG作为燃料是该文对燃气日用系统应用研究的主要目的,也是《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》（IGC规则）的主要要求。文中介绍了某LNG加注船中1台主机和2台发电机共用1套燃气日用系统的设计方案,在IGC规则要求的燃气主阀设计、通风流量计算、危险区设置等方面进行计算研究和分析,总结出满足IGC规则的1个燃气主阀用于多个设备的燃气日用系统的设计要求,优化了系统设计,并满足了IGC规则的安全使用LNG燃料的要求。     

基于EGR+共轨技术的船用柴油机排放性能仿真研究

在论文中,针对TBD234高压共轨柴油机的高负荷情况,通过CFD模拟方法研究了EGR+共轨技术对船用柴油机排放控制效果的影响。结果表明,在设置的参数范围内提高共轨压力和增大喷油提前角都会使温度和压力升高,NO排放增加,soot排放减少。相比之下,共轨压力对柴油机燃烧排放性能的影响可以忽略不计;EGR对燃烧特性的影响要小于喷油提前角产生的影响,但是在限制NO的排放方面,EGR技术的应用潜力更大。另外,在参数设定范围内,发现NO排放与烟尘排放关系良好的相对优化条件为EGR率为0.1,燃料喷射提前角为5°CA。     

船用LNG发动机掺烧模拟废气-燃料重整气缸内燃烧过程仿真

为研究废气燃料重整再循环技术(REGR)对船用LNG发动机性能的影响,搭建试验台架,进行性能测试;运用AVL-fire软件建立发动机燃烧室仿真模型,并依据试验数据验证仿真模型的准确性。基于该模型进行各负荷下不同废气再循环系统(EGR)率及在确定的EGR率下掺烧不同比例模拟重整气的仿真计算,并以75%负荷下的工况为例进行详细分析。计算结果表明,随着EGR率的升高,缸内平均压力和平均温度的峰值下降,燃烧过程整体后移,燃烧持续期增加,发动机的指示功率和NO比排放下降,指示燃油消耗率增加;掺混重整气比例增加,缸内平均压力和温度峰值升高,燃烧持续期缩短,指示功率和NO比排放升高,在重整气掺混率升高到一定程度时,指示燃油消耗率明显下降。综合分析发现,使用REGR技术可在不牺牲发动机的动力性和经济性的前提下降低液化天然气(LNG)发动机的NO比排放。     

部分预混耦合EGR对天然气直喷发动机的影响

以一台四冲程高压直喷天然气发动机为研究对象,模拟研究了5种天然气预喷量耦合5种废气再循环（EGR）率对部分预喷天然气发动机的燃烧和排放特性的影响。结果表明,相比于高压直喷模式,部分预喷模式有着更高的缸内峰值压力、峰值热释放率和最大压力升高率。预喷比例的增加会提前发动机燃烧相位、缩短燃烧持续期,进而降低发动机的指示燃料消耗率,但是EGR的加入会削弱这种效果。较高的预喷量耦合中等比例EGR能够削弱NOx-soot的“trade-off”关系;30%EGR率耦合40%预喷量能够使发动机具有较低的指示燃油消耗率,产生较低的甲烷、未燃HC和CO排放,以及优于非预喷方案的NOx和soot排放特性。     

LNG-燃油合建加注趸船设计研究

LNG(液化天然气)-燃油合建加注趸船是同时具有燃油和LNG加注能力的水上加注站,可为LNG动力船舶提供LNG和燃油双燃料补给。通过对该类船舶的LNG系统、燃油系统、防火及灭火、危险区域控制、监控系统等关键性问题进行的技术研究,提出了各系统的设计特点和设备选型原则,并以200 m~3LNG-柴油合建加注趸船为例设计了船型方案。     

EGR及进气压力对双燃料发动机燃烧和排放的影响

为解决船舶柴油机排放的NOx、soot和CO等污染物过多的问题,以济南柴油机厂出产的4190ZLC-2型船用中速机为研究对象,运用AVLF FIRE软件构建双燃料燃烧室模型,并验证该模型的准确性.通过仿真试验研究甲醇掺混比为20％的情况下,不同EGR率和进气压力对柴油机燃烧、排放和动力特性的影响,保证在柴油机正常燃烧性能情况下得出最佳的EGR率和进气压力.研究结果表明:EGR引入并配合混合燃料能大幅降低NOx排放量,可满足国际海事组织TierⅢ排放标准;放热率曲线会随着EGR率的增大而后移,且峰值增加,同时柴油机的动力性有不同程度的下降.在EGR的基础上适当提高进气压力不仅能优化柴油机动力性,而且可进一步降低NOx、soot和CO排放.经分析,当掺混比为20％、EGR率为10％时,NO排放较原机排放降下76.9％,soot排放量降低40.7％,指示功率降为51.26 kW;当进气压力提高至0.213 MPa时,指示功率增大至52.88 kW,柴油机的动力性得到优化.     

MR油船双燃料供气系统的设计和应用

在分析MR油船主机、发电机和锅炉的设备选型基础上,对48500载重吨油船采用的双燃料供气系统的燃气处理系统、辅助系统、安全系统和自动化系统进行研究,提出了一种满足油船低成本、低污染和低能耗要求的设计方法.此设计方法不仅能够实现无硫排放,还能满足TierⅢ排放标准,可以为今后油船供气系统的设计提供借鉴.     

中国船级社绿色规范EGR指南通过评审

正为进一步推进绿色生态相关技术标准研究工作,完善CCS氮氧化物排放控制技术标准体系,近日,中国船级社(CCS)《废气再循环(EGR)技术船上应用指南》评审会在沪成功召开。会上对指南编写背景、编制过程、研究内容进行了详细介绍,并结合国内外EGR技术及产品研发的技术现状,对EGR系统及辅助系统船上安装和应用后对船舶重要设备、系统及人员安全产生的影响展开了深入的探讨。     

曼恩和瓦锡兰船用二冲程双燃料发动机之比较

为加深对曼恩和瓦锡兰船用二冲程柴油-天然气双燃料发动机的了解,帮助船舶选择机型,文章从工作原理、燃气系统、点火油、尾气排放、经济性和安全性等方面对两机型进行比较,发现曼恩发动机在经济性和安全性方面稍具优势,但尾气排放方面却不如瓦锡兰环保。     

柴油机高压共轨燃油喷射系统初探

介绍了高压共轨燃油喷射系统的组成和在船用低速柴油机上的应用状况,对其在排放方面的优越性进行了评析。高压共轨燃油喷射系统作为一种全新概念的电控燃油喷射系统,具有高度的控制灵活性,是未来船用低速柴油机燃油喷射系统的主要发展方向。     

船用超低硫重油的特性与应用分析

在全球船舶硫排放要求日益严格的背景下,对于低硫燃油的需求越来越大,目前市场上除MGO外,还出现了一种硫含量低于0.1%的超低硫重油。为便于相关人员更好地了解和使用该低硫燃油,简要介绍当前的硫排放法规和超低硫重油的特性,并进一步分析其对船舶燃油系统设计和船员操作的影响。