船用柴油机SCR技术研究进展

船舶柴油机的排放是影响环境的重要因素之一,其中较难控制的是柴油机尾气中NOx的排放,目前研究较多的机外净化措施是SCR（选择催化还原）法,本文对该方法的研究现状和应用前景做了介绍,并对存在的问题进行了分析。     

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。     

船用柴油机高压SCR系统强度及变约束分析

选择性催化还原(SCR)系统在工作时会承受重力、内压、高温负荷和腐蚀性气体的作用,这些因素直接影响系统的安全可靠运转,有必要采用合理的方式对其进行强度校核。以某型柴油机高压SCR系统为例,对其强度进行仿真分析,结果表明：管道两端法兰的轴向位移均高于径向位移,计算点距离固定支撑点越远,轴向位移越大;柴油机高压SCR系统经应力线性化处理,在垂直和倾斜工况下的应力强度整体低于3倍许用应力S_m;不同约束方式下反应器支撑的应力强度差别较大,底面约束状态下的应力强度整体大于侧面约束状态。     

船用低速柴油机SCR系统原理及结构模拟研究

船用低速柴油机SCR系统是一个涉及机械、自动化、流体力学、化学动力学等多学科的复杂的系统。本文首先介绍了船用SCR系统的基本原理,并以6S35ME-B9船用低速柴油机柴油机为研究对象,利用CFD软件进行模拟。为更好地指导船用低速柴油机SCR系统的设计开发,减少设备研发成本及时间周期,本论文开展了船用低速柴油机SCR系统结构的模拟仿真研究。主要研究过程仿真前的模型搭建、评价指标及边界条件。     

船用柴油机SCR系统吹灰装置喷孔性能

以MAN某型低速柴油机SCR系统的吹灰装置作为研究对象,应用商用软件FLUENT作为研究工具,选择N-S方程、Realizable k-ε方程、连续性方程和动量守恒方程作为求解的边界控制条件,对于孔径为1 mm的喷孔进行分析,分别模拟计算了喷孔的耗气量、吹扫范围、气耗比以及平均作用强度与压缩空气压力P、喷孔距离X之间的关系,为该孔径喷孔在吹灰装置的压缩空气压力P的选择、喷孔距离X的选择提供了参考依据。     

船用柴油机与SCR适配性试验研究

本文针对某型船用柴油机与SCR的适配性进行试验研究,该型柴油机与SCR的匹配试验显示SCR转化率不足,无法满足要求。分析SCR转化率不足的原因是柴油机排温不足,通过增加排温调节装置,提升柴油机排温,使SCR转化率满足要求,且没有对经济性造成明显的影响,柴油机与SCR匹配良好。     

船用SCR技术现状及发展

船用选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)技术是1项高效的NO_X脱除技术,已经在船舶领域得到了广泛应用,但随着环保要求调整与能源结构的变化,船用SCR技术也需要相应调整。目前船用SCR多使用尿素-选择性催化还原(Urea-SCR)技术,此技术受船用燃料油中杂质及烟气排气温度影响较大。其中,船用燃料油中的硫(S)及碱性金属等物质含量高,对催化剂的毒副作用明显,限制了船用SCR的使用。船舶主要使用柴油机,决定了烟气排气温度变化区间,通过影响尿素水解产NH₃效果、SCR反应器布置形式及催化剂活性,最终影响尾气脱硝效果。上述现状表明,使用船用燃料油的船舶,带废气加热的LP-SCR系统设计将是SCR设计的重要方向;寻找产NH₃效率高及控制精确的安全NH₃源(或方式),对于船用SCR系统发展也起到了至关重要的作用;提高燃料品质、降低烟气中毒副作用限制,可为研制发展船用新型低温、抗毒催化剂提供基础。由于碳中和目标,低碳、零碳燃料船舶将是全球趋势,使得燃烧后排气不同,进...     

SCR反应器对船用柴油机性能影响仿真分析

以某船用中速柴油机为仿真对象,利用AVL_Boost软件建立带有SCR反应器的整机模型,分析SCR反应器对柴油机性能影响。结果表明,在E3和D2工况下,SCR反应器所产生的压降随转速和负荷率的增大,呈线性化增大。加入SCR反应器对柴油机的经济性和动力性均有所降低,除E3额定况点外,其余工况点降低幅度均小于5%。通过对SCR反应器的仿真分析,可对该型柴油机SCR反应器的选型设计有一定指导意义。     

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。     

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。     

船用柴油机技术展望

本文回顾了船用柴油机的发展历程,对可能采用的新技术作了介绍。     

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%。     

某船用柴油机SCR尿素喷射系统结构参数仿真优化

在建立的SCR系统三维仿真模型基础上,首先通过仿真性能分析,初步确定了尿素喷嘴位置、喷孔直径、喷孔数目及喷射方向等尿素喷射结构参数范围,然后采用正交试验法确定尿素喷射结构参数仿真试验方案。以NO_X转化率为优化目标,通过极差分析和方差分析得到优化的尿素喷射结构参数方案为:喷嘴与催化剂入口距离为7倍管径,喷嘴孔数为6孔,喷嘴孔径为0.6 mm,喷射锥角为30°。     

船用柴油机SCR喷射系统结构参数三维仿真与优化

运用FIRE软件完成对6105AZLD型柴油机试验台SCR系统建模,在此基础上,分别从速度场、雾化效果、压力场三方面对仿真计算结果进行分析,验证了模型的合理性。使用控制变量法,针对影响SCR反应的因素,依次分析喷嘴孔数、扩张段长度、喷嘴距催化剂入口截面的距离对SCR系统的影响,以混合均匀度及NOx转化率为评价标准,选出一组最优的喷射系统结构参数。     

船用柴油机选择性催化还原(SCR)系统关键技术

结合船机SCR系统的应用背景、船上应用环境和适用的国际法规等进行了充分调研和分析,研究船用柴油机SCR系统(包括各子系统及设备)的关键技术,提出船用SCR系统的设计、试验和检验的方案和建议。     

船用柴油机及配件

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