本文關(guān)鍵詞：船舶SCR脫硝、積碳與再生研究

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【摘要】：選擇性催化還原（SCR）技術(shù)是目前唯一滿足船舶柴油機排放法規(guī)Tire-III的脫硝技術(shù)，為了應(yīng)對越來越嚴(yán)格的船舶NOX（氮氧化物）排放法規(guī)，研究者和船舶制造商將目光投向了SCR技術(shù)。目前，船舶SCR系統(tǒng)應(yīng)用存在的主要問題有：（1）尺寸大，在擁擠的船艙占用空間大；（2）燃燒重油產(chǎn)生大量又細(xì)又黏的微粒覆蓋到催化劑表面，導(dǎo)致催化劑活性下降快，頻繁更換新鮮催化劑會大大增加SCR系統(tǒng)運行成本。為了解決這些問題，本文研究了規(guī)格為長×寬×高=150mm×150mm×480mm，孔密度為86cpsi（55×55孔）的蜂窩狀SCR催化劑在高空速下的脫硝活性，分析了蜂窩狀SCR催化劑積碳因素并提出了幾項預(yù)防積碳的措施和兩種蜂窩狀SCR催化劑積碳失活再生技術(shù)方案。主要研究內(nèi)容和結(jié)果為： （1）在廣西玉柴機器股份有限公司生產(chǎn)的YC6A220C型柴油機排氣管路上搭建了SCR脫硝系統(tǒng)，主要探討了孔密度為cpsi86的蜂窩狀船舶SCR催化劑在空速20000~45000h-1、溫度250~360℃、NH3/NO摩爾比0.8~1.1時催化劑的脫硝效率，結(jié)果表明，溫度320~360℃，NH3/NO摩爾比1~1.1時，催化劑在空速35000~40000h-1范圍內(nèi)的脫硝效率達(dá)到87.1%以上； （2）為了測試實驗選用的催化劑在空速35000~40000h-1范圍內(nèi)的脫硝效率能否滿足Tire-III關(guān)于中速機和低速機的排放要求，實驗測試了在360℃時NO濃度為1300ppm和1900ppm催化劑脫硝效率，結(jié)果表明，NH3/NO摩爾比為1~1.1時，催化劑脫硝效率達(dá)到80.1%以上。 （3）對微粒的測試表明，YC6A220C型柴油機產(chǎn)生的微粒直徑主要集中在0.178~0.237m之間，屬于亞微米級粒子，主要受到布朗擴散、熱泳力和湍流脈動力的作用沉積在催化劑通道表面；脫硝實驗中也測試了積碳對催化劑脫硝活性的影響，結(jié)果表明，由于實驗累積時間短，加上催化劑表面積碳在初期較為松散，開機時的強烈氣流脈沖能將催化劑表面的碳煙帶出催化器，積碳對催化劑脫硝效果影響不明顯。 （4）針對船舶SCR積碳失活，從催化劑選取、試驗條件設(shè)計和SCR系統(tǒng)設(shè)計等方面出發(fā)，提出了5項預(yù)防催化劑積碳失活的措施，同時提出了兩種低溫再生技術(shù)方案，一種是船舶柴油機SCR積碳臭氧氧化再生技術(shù)：利用臭氧的強氧化性，在低溫（180~250℃）下高效快速地氧化沉積在催化劑表面的柴油機微粒；另一種是船舶柴油機SCR積碳NO2氧化再生技術(shù)：利用NO2在較高溫度（300~400℃）下的強氧化性將柴油機表面碳煙微粒氧化達(dá)到再生的目的。 （5）高孔密度高空速的催化劑可以使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊，尺寸減小，，同時投資減少，以12V46C型船用柴油機為例進(jìn)行分析，催化劑初投資費用減少了30~70%，船舶柴油機SCR積碳臭氧再生技術(shù)方案裝置與催化劑初投資相當(dāng)，大約為25萬元。
【關(guān)鍵詞】：選擇性催化還原 船舶柴油機SCR催化劑 脫硝 積碳 再生
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U664.121;X736.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 引言11-14
• 1 緒論14-25
• 1.1 SCR 技術(shù)14-18
• 1.1.1 Urea-SCR 技術(shù)概論14-15
• 1.1.2 SCR 催化劑15-18
• 1.2 國內(nèi)外船舶柴油機 SCR 技術(shù)現(xiàn)狀18-19
• 1.2.1 國外船舶柴油機 SCR 技術(shù)現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 國內(nèi)船舶柴油機 SCR 技術(shù)現(xiàn)狀19
• 1.3 船用與電廠用 SCR 技術(shù)差異分析19-20
• 1.3.1 工作環(huán)境差異19-20
• 1.3.2 催化劑規(guī)格形式差異20
• 1.4 SCR 催化劑失效原因及再生技術(shù)20-23
• 1.4.1 催化劑中毒及其再生方法20-22
• 1.4.2 高溫引起的燒結(jié)、活性組分揮發(fā)及其再生22
• 1.4.3 SO3中毒22
• 1.4.4 催化劑微孔堵塞22-23
• 1.5 存在問題23
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容23-25
• 2 實驗部分25-31
• 2.1 實驗系統(tǒng)流程25-26
• 2.2 實驗裝置26-30
• 2.3 實驗參數(shù)的測定30
• 2.4 主要計算指標(biāo)30-31
• 3 脫硝試驗31-42
• 3.1 SCR 催化劑選型31
• 3.2 實驗條件31-32
• 3.3 實驗結(jié)果分析32-40
• 3.3.1 空速的影響32-34
• 3.3.2 溫度的影響34-36
• 3.3.3 NH3/NO 摩爾比的影響36-39
• 3.3.4 高 NO 濃度高空速下催化劑脫硝效率39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 4 船舶 SCR 催化劑積碳研究42-49
• 4.1 碳煙沉積理論分析42-45
• 4.1.1 布朗擴散沉積42-44
• 4.1.2 熱泳沉降和湍流脈動沉降44-45
• 4.2 實驗過程及現(xiàn)象45-47
• 4.3 催化劑積碳失活預(yù)防措施分析47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 5 船舶柴油機 SCR 催化劑再生方案及分析49-61
• 5.1 臭氧再生技術(shù)方案49-51
• 5.1.1 再生系統(tǒng)流程49-51
• 5.1.2 再生方法51
• 5.2 NO_2再生技術(shù)方案51-54
• 5.2.1 再生系統(tǒng)流程51-53
• 5.2.2 再生方法53-54
• 5.3 再生技術(shù)方案優(yōu)勢54
• 5.4 船舶柴油機 SCR 積碳再生技術(shù)經(jīng)濟性分析54-60
• 5.4.1 催化劑用量計算55-56
• 5.4.2 積碳量計算56-57
• 5.4.3 再生裝置57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 6 全文總結(jié)及展望61-63
• 6.1 總結(jié)61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 附錄A67-70
• 在學(xué)研究成果70-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1061635