本文關鍵詞：柴油機SCR催化劑結構尺寸優(yōu)化研究

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【摘要】：為滿足MARPOL公約Tier Ⅲ對氮氧化物排放的限制要求,航運界一直在探索可行的船舶氮氧化物減排措施。其中,選擇性催化還原(SCR)技術是公認的能夠降低氮氧化物排放的有效措施之一。SCR系統(tǒng)中,催化劑直接關系到氮氧化物轉化能力,而催化劑尺寸是影響催化劑性能的重要因素,為此,催化劑尺寸設計成為了SCR領域的一項主要研究課題。本文以6105AZLD型發(fā)電柴油機為研究對象,搭建SCR系統(tǒng)試驗臺后進行了催化劑性能試驗,試驗結果表明在25%、50%、75%和100%負荷下系統(tǒng)脫硝率均低于50%,分析后得出催化劑結構尺寸不合理是造成脫硝率較低的主要原因,為此,本文進行了試驗用柴油機SCR催化劑尺寸的優(yōu)化研究。首先,通過參考國內外文獻總結了SCR催化劑設計的總體思路和設計船用催化劑時應注意的問題,并詳細分析了催化劑設計過程和設計依據(jù),在此基礎上進行了目標柴油機SCR催化劑尺寸的初步設計,確定了催化劑體積、截面積、截面布置形式的大致范圍。然后,利用AVL BOOST軟件進行了SCR催化劑建模,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行了模型邊界條件的計算和設置,并采用遺傳算法對SCR化學反應動力學參數(shù)進行了優(yōu)化,使模型中的催化劑性能與實際所用催化劑性能相符。最后,利用所建的SCR催化劑模型,仿真研究了結構參數(shù)對催化劑性能的影響。一方面進行了定體積優(yōu)化設計,即在催化劑總體積不變的情況下,改變孔密度后分析催化劑性能的變化情況,結果顯示通過改變孔密度無法滿足系統(tǒng)設計技術指標；另一方面進行了變體積優(yōu)化設計,即首先確定適合目標柴油機的最佳催化劑體積,在此基礎上依次確定其他結構參數(shù),最終確定的催化劑體積為0.072m3,長度為0.8m,截面布置形式為2×2,孔密度為30×30,壁厚為0.6mm,布置層數(shù)為2,系統(tǒng)脫硝率、氨逃逸率和壓降分別為81%、7.5ppm、237Pa,結果滿足設計要求。
【關鍵詞】：氮氧化物減排 試驗研究 SCR催化劑建模 動力學參數(shù)優(yōu)化 尺寸優(yōu)化
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U664.121
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 柴油機氮氧化物減排措施12-15
• 1.3 船用SCR系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.3 船用SCR系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)19-21
• 1.4 本文主要研究內容21-23
• 第2章 6105AZLD型柴油機SCR系統(tǒng)試驗研究23-42
• 2.1 SCR系統(tǒng)工作原理23-26
• 2.2 試驗臺布置26-28
• 2.3 試驗設備28-33
• 2.4 試驗條件33
• 2.5 試驗準備工作33-35
• 2.5.1 柴油機的準備33
• 2.5.2 SCR系統(tǒng)的準備33-34
• 2.5.3 尿素噴射量的計算34-35
• 2.6 SCR系統(tǒng)技術指標35-36
• 2.7 試驗結果與分析36-41
• 2.8 本章小結41-42
• 第3章 柴油機SCR催化劑尺寸初步設計42-59
• 3.1 SCR催化劑總體設計思路42-44
• 3.2 船用SCR催化劑設計要點分析44-47
• 3.3 催化劑設計技術要求47
• 3.4 催化劑詳細設計47-54
• 3.4.1 催化劑配方的確定47-48
• 3.4.2 催化劑節(jié)距的選取48-50
• 3.4.3 催化劑空速的計算50
• 3.4.4 催化劑體積的修正50-52
• 3.4.5 催化劑截面積的確定52
• 3.4.6 催化劑布置形式的選擇52-53
• 3.4.7 催化劑運行管理計劃的制定53-54
• 3.5 試驗用柴油機SCR催化劑尺寸初步設計54-58
• 3.5.1 柴油機排氣流量的估算54-57
• 3.5.2 催化劑尺寸初步設計57-58
• 3.6 本章小結58-59
• 第4章 柴油機SCR催化劑建模59-71
• 4.1 AVL BOOST SCR催化劑模型59-62
• 4.1.1 催化劑模型概述59
• 4.1.2 SCR催化反應過程59-62
• 4.2 數(shù)學模型和基本方程62-65
• 4.3 試驗用SCR催化劑建模65-70
• 4.3.1 模型假設65
• 4.3.2 邊界條件和初始條件設置65-67
• 4.3.3 化學反應動力學參數(shù)優(yōu)化67-70
• 4.4 本章小結70-71
• 第5章 柴油機SCR催化劑尺寸詳細設計71-85
• 5.1 催化劑尺寸詳細設計(定體積)71-72
• 5.2 催化劑尺寸詳細設計(變體積)72-83
• 5.2.1 催化劑體積和截面形式的確定73-76
• 5.2.2 催化劑孔密度的確定76-79
• 5.2.3 催化劑孔壁厚的確定79-81
• 5.2.4 催化劑布置層數(shù)的確定81-83
• 5.3 本章小結83-85
• 第6章 結論與展望85-87
• 6.1 結論85-86
• 6.2 展望86-87
• 參考文獻87-91
• 附錄 試驗設備清單91-92
• 攻讀學位期間公開發(fā)表論文92-93
• 致謝93-94
• 作者簡介94

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周細玲;船機SCR系統(tǒng)排氣流場CFD分析與優(yōu)化[D];武漢理工大學;2012年

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本文編號：1132028