船舶废气CaO浆液闭式湿法洗涤的脱硫性能与机理

针对船用开式海水湿法洗涤工艺存在的二次污染问题,以及常规的船用闭式湿法洗涤脱硫工艺存在的药剂价格高、长期运行脱硫成本高的问题,开发一种更经济高效的船舶脱硫工艺。基于中试级模拟船舶废气处理系统,通过试验对比Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂、MgO、NaHCO₃和NaOH等6种常见碱性添加剂的湿法洗涤脱硫效果。结果表明：在相同的质量分数下,CaO浆液的脱硫性能好,药剂成本远低于另外5种脱硫剂;当烟气流量为50Nm³/h,烟气温度为200℃,SO₂初始浓度为0.05%时,质量分数为0.5%的CaO浆液的脱硫效率高于98%,维持90%以上脱硫率的时间长达85min,对应脱除1mol的SO₂消耗的分析纯CaO的成本仅为2元。进一步通过试验研究主要工艺参数对CaO浆液脱硫性能的影响,并对洗涤液中的脱硫产物进行表征分析,探究CaO浆液脱硫的反应机理。结果表明,CaO在船舶废气闭式湿法脱硫领域具有很大的应用潜力。     

PEMFC阳极抗H2S性能研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)采用重整气为燃料时,阳极气体杂质是影响其性能的主要原因。目前燃料电池阳极杂质对膜电极性能影响主要集中在对CO的研究上,而杂质中H₂S对膜电极影响的报道较少,但事实上H₂S对电池性能的影响比CO的影响更严重。本文综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的H₂S中毒机理,从增设过滤器、纯净氢气法、电化学恢复、抗硫中毒催化剂四个方面详细介绍了目前抗H₂S研究的发展现状。     

直接内重整型固体氧化物燃料电池建模与仿真

基于MATLAB/SIMULINK软件,本文建立了直接内重整型固体氧化物燃料电池的性能仿真模型,综合考虑重整反应和电化学反应的耦合作用,讨论了不同温度、压力、水碳比、CH_4流量、空气组分下,放电电流对燃料电池电堆性能的影响。结果发现,设计点工况下,电堆的发电效率高达50%,适当提高运行温度和压力,减小空气和CH_4的流量,减小氮氧比,可以提高输出电压、功率和效率,使电堆的性能进一步提高,为固体氧化物燃料电池发电系统在常规动力潜艇上的应用提供理论支撑。     

电化学反应对甲烷直接内重整效能的耦合作用分析

本文以直接内部重整型固体氧化物燃料电池为对象,主要抓住研究对象的稳态特性,以尾气组分验证模型的正确性,着重分析电化学反应对甲烷直接内重整效能的耦合影响。结果发现,甲烷平衡转化率受甲烷流量、水碳比、压力变化的影响不是很大,仅对温度变化比较敏感;而氢气平衡转化率在不同甲烷流量、水碳比、压力及温度下的差别比较大;在电池放电电流增大的过程中,甲烷平衡转化率与氢气平衡生成率均有所提高,后者更为明显。电化学反应对甲烷直接内重整效能有很大的影响。     

Cr助剂对甲醇水蒸气重整制氢铜系催化剂性能影响的研究

通过正交试验初步确定催化剂的制备工艺,结合单因素实验对催化剂的组成进行了深入考察。在H2O/CH3OH摩尔比为1.3、液空速为1.5 h-1、反应温度为220℃和250℃的条件下,考察了铬助剂对催化剂性能的影响。结果表明,Cu/Cr质量比为1∶1时催化效果最佳,出口气体中CO的含量降低了50%,甲醇的转化率提高了20%。     

海运业实现减少温室气体排放目标分析

海运业是全球货物的主要运输方式，随着社会经济的快速发展，对等效CO₂排放总量的贡献将进一步增大。为限制船舶温室气体的排放，国际海事组织(international maritime organization, IMO)制定了《IMO船舶温室气体减排初步战略》(简称“初步战略”)及目标，确定了短期、中期及远期减碳措施清单。文章对“初步战略”内容进行了分析，以“到2030年，国际航运单次运输任务的CO₂排放量要比2008年至少减少40%”为目标，对“初步战略”短期措施中主要的直接努力减碳措施进行了研究，为我国海运业适应“初步战略”的减排目标提供参考。     

双色波作用下港池长周期波浪模拟研究

防波堤对长周期波浪的掩护较差，长周期波浪容易直接侵袭港内，恶化港内作业条件。依托物理模型试验结果，基于BW数值模型研究双色波作用下港池长周期波浪产生机制。对BW数值模型进行验证，模型与试验结果吻合良好。在频率分别为f₁和f₂的双色波作用下，波浪间发生非线性作用产生Δf、2f₁-f₂、2f₂-f₁、2f₁、f₁+f₂、2f₂等频率的波浪，当产生的长周期波浪Δf与港口自振频率趋于一致时，长周期波浪波高被港池捕捉发生共振而放大。随着双色波入射波高、调谐率的增加，波浪之间的非线性作用增强，长周期波高显著增大。     

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...     

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...     

喷嘴安装位置对燃烧室性能的影响

利用FLUENT软件研究了喷嘴安装位置L对重整气燃烧室燃烧性能的影响。采用了Realizable k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、污染物模型和SIMPLE算法对其进行了数值模拟。结果表明,随着L的增加,燃烧室出口温度场的均匀性先提高后降低。当L由30mm变化到40mm时,火焰筒内壁面处燃气最高温度先增大后减小,但火焰筒内壁面处燃气平均温度变化不大。当L=40mm时,重整气燃烧室出口处的NOX体积分数仅为22×10-6。     

基于鳍片式热电模组的船舶柴油机废气余热利用及其影响因素分析

摘 要：设计了一种鳍片式热电转换模组,并将其应用在船舶柴油机废气余热回收系统中,通过理论和实验,分析鳍片式热电转换系统的影响因素。结果表明：当柴油机负荷为75%,热电晶片总数为1428,排气温度550K 时,设计的鳍片式热电模组发电功率为6.72kW,热电转换效率可达5.42%。排气温度、冷却水温度以及柴油机负荷都会影响热电转换系统性能。随着柴油机负荷的提高,热电转换系统发电功率和转换效率也随之增大,但负荷在75%之前增大的幅度大于从75%~100%的负荷。热电模组鳍片数量会影响转换系统的热端温度和传热量,在条件允许范围内,可通过增加鳍片数目,提高废热回收效率。     

浮式生产储油卸油装置防H2S空气呼吸系统设计

为保障工作人员在硫化氢(H₂S)泄漏工况下的生命安全，以东南部海域某高含硫油田开发工程为例，结合国内第一艘圆筒形浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)的结构特点，设计一种适用于高含H₂S油气田的FPSO应急空气呼吸系统。研究表明：该空气呼吸系统安全可靠、占地面积小、使用方便。研究成果可为H₂S防护设计提供一定参考。     

预混氢/氨对船用发动机燃烧和排放性能的影响

为了减少内燃机领域的碳排放，降低全球变暖的速度，从柴油机的功率、燃烧和排放性能等方面考察预混氢/氨燃料在高压共轨船用柴油机上应用的可行性。结果表明：随着预混氢/氨混合燃料中氨燃料比例的增加，柴油机的缸内压力峰值和缸内温度峰值升高，但柴油机的功率下降明显。氨燃料的燃烧特性较差，当氨的比例大于60%后，柴油机功率下降更为明显。使用预混氢/氨混合燃料燃烧模式后，柴油机CO₂排放大幅降低。当掺氨比例较小时，soot和NO_x排放波动较小，CO和N₂O排放逐渐升高；当掺氨比例大于50%时，CO、soot、N₂O和NO_x排放大幅降低。综合考虑柴油机的整体性能，H30/A70被选为最佳的氢/氨混合比例。研究结果可为内燃机减碳提供方向。     

英标及PIANC规范船舶撞击能量计算比较

对比了英标和PIANC两本规范关于船舶撞击能量计算的异同,并就护舷设计吸收能与中国规范进行了比较分析,就撞击能计算中的偏心系数开展了进一步研究。得出结论:1)英标及PIANC规范船舶撞击能量计算中偏心系数、水动力质量系数和异常靠泊能量系数等参数取值不同。2)英标的集装箱船撞击能设计值大多小于PIANC,而油船撞击能设计值大于PIANC。3)油船采用三分点靠泊时撞击能量约为四分点靠泊时的1. 3倍左右。4)油船及气体运输船管汇偏中影响着偏心系数C_E取值,随着船舶吨级增大而减小,影响程度为12%～29%。     

臭氧对船舶废气中氮氧化物的氧化试验研究

用管式反应器试验研究了反应温度、[O3]/[NO]对臭氧氧化NO的影响.结果表明,O3/N2/O2体系在常温、200℃、275℃下均不发生反应,N2不能被O3氧化;在O3/NO/N2/O2体系中,NO主要氧化为NO2,只有1～6(10-6)其他氮氧化物生成.如N2O and N2O3.当[O3]/[NI]=1、反应温度分别为常温和200℃时,NO氧化率都达到100%,而在275℃时,NO氧化率只有72%.表明反应温度影响显著,其原因主要与较高温度下O3分解加快有关.O3在不同温度下的分解试验发现,O3在常温下分解很慢;200℃时分解加快,在反应器中停留9 S时,O3的分解率为59%,而275℃时分解更快,在反应器中停留9 s时,O3的分解率为80%.试验结果还表明,NO氧化率与[O3]/[NO]成线性关系.     

Pt-Pd/Al2O3催化剂对甲烷的催化燃烧性能研究

采用浸渍法制备了Pt-Pd/Al2O3催化剂,以甲烷为实验气体,详细考察了空速、温度、甲烷浓度等反应条件对该催化剂活性的影响.实验结果表明,对于低浓度的甲烷,催化剂在350 ℃时活性达到75.3%,完全转化温度T99为400 ℃;温度、空速、甲烷浓度均对催化剂的活性产生影响,温度越高、空速越低、甲烷浓度越高,催化剂活性越好;在低浓度甲烷条件下,原料气中的氧气浓度对催化剂的活性影响较小;在20%O2/N2气氛中活化催化剂,其活性高于在纯N2气氛中活化的催化剂.     

喷油提前角及孔径对二甲醚/柴油发动机性能的影响

为了研究二甲醚/柴油双燃料发动机在不同喷油提前角及喷孔直径下的缸内燃烧特性和排放性能影响，以电控改造后4190Z_LC-2型中速柴油机为试验平台，建立仿真模型，并验证其准确性。结果表明：喷油提前角从16.6°CA BTDC增加到22.6°CA BTDC，缸内压力和温度曲线增大，放热率前移，但其峰值有所下降。通过缸内速度场和温度场云图可知，速度场分布规律与缸内压力和温度曲线相同，温度场升高速率提升，油气混合更为充分，提高了发动机动力性，同时NO排放显著增加，CO排放无明显变化，CH₂O排放略有降低。随着喷油孔直径减小，油束形成更为细小液滴，蒸发雾化过程速率加快，喷入缸内气体混合更加充分，燃烧更旺盛，缸内爆发压力和最高温度都呈上升趋势。缸内湍流动能增大，提升混合气体的质量。缸内温度小幅上升，soot排放得到抑制，NO排放略有增加，指示油耗率出现先减少后增加趋势，指示功率则是先增加后减少。该研究对DME/柴油发动机性能研究提供理论基础。     

船舶余热回收系统技术分析

针对以动力涡轮和蒸汽涡轮作为动力设备的船舶余热回收系统，分析余热回收系统对降低燃油成本、减少CO₂排放和船舶能效设计指数的影响。文章分析了船舶余热回收系统的原理与结构组成，以及系统性能和余热回收效果，分析结果表明：船舶加装余热回收系统（WHRS）可降低燃油成本，节省燃油4%～11%；除节省燃油之外，WHRS还大大降低了CO₂、NO_X、SO_X和颗粒物的排放，同时WHRS也降低了船舶的能效指数（EEDI）。     

船舶螺旋桨水动力性能数值分析

为获取船舶螺旋桨的水动力性能，采用多参考系模型（Multi-moving Reference Frame，MRF）法，运用重正化群（Renormalization Group，RNG）k-ε湍流模型计算定常条件下的螺旋桨水动力性能，研究不同进速比与不同盘面比条件下的螺旋桨水动力性能，分析不同进速条件下的螺旋桨推力与扭矩等水动力参数变化特性。结果表明：随着进速比的增大，螺旋桨的推力与扭矩呈现下降趋势；在盘面比由0.45增大至0.55时，螺旋桨的推力与扭矩随着盘面比的增大而增大，但在盘面比由0.55增大至0.60时，螺旋桨的推力与扭矩减小。因此，在设计螺旋桨的过程中，需要考虑盘面比对螺旋桨水动力性能的影响。     

潜艇舱室SAF吸附CO2影响因素考察

实验考察了CO2浓度、气体温度、气体湿度、气体流量、SAF含水量及堆密度等因素对单位质量SAF于5～20 min内吸附CO2量的影响.气体温度21.5～34.5 ℃、气体相对湿度60%～100%、SAF含水量75%～125%范围内,相同的吸附时间,吸附量变化很小;CO2浓度0.30%～0.70%、气体流量4～10 m3...