柴油發(fā)電機(jī)組作為各場(chǎng)所的備用電源應(yīng)用日益廣泛,但是其尾氣中氮氧化物（NOx）的含量遠(yuǎn)超國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)限值。SCR（selective catalytic reduction,選擇性催化還原技術(shù)）技術(shù)是降低柴油發(fā)電機(jī)組尾氣中氮氧化物的主要技術(shù)路線。本文以康明斯C1400D5型柴油發(fā)電機(jī)組為對(duì)象,進(jìn)行SCR系統(tǒng)匹配柴油發(fā)電機(jī)組的減排研究。本文對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組SCR系統(tǒng)進(jìn)行原理分析,從尿素噴射系統(tǒng)、SCR催化轉(zhuǎn)化器、SCR系統(tǒng)連接管路這三個(gè)方面對(duì)康明斯C1400D5型柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行SCR系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì),并闡述了SCR系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。SCR催化轉(zhuǎn)化器是柴油發(fā)電機(jī)組SCR系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,本文根據(jù)C1400D5型柴油發(fā)電機(jī)組的排量特點(diǎn)初步設(shè)計(jì)了它的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在ANSYS的Workbench平臺(tái)建立SCR催化轉(zhuǎn)化器的三維模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分,利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件Fluent對(duì)SCR催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行仿真研究,模擬其內(nèi)部速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的分布情況,并計(jì)算出初步設(shè)計(jì)的SCR催化轉(zhuǎn)化器載體前端面氣體速度均勻性指數(shù)為83.15%。在ANSYS的workbench平臺(tái)建立不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下SCR催化轉(zhuǎn)化器的計(jì)... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

柴油發(fā)電機(jī)組市場(chǎng)規(guī)模Fig.1-1Marketsizeofdieselgeneratingsets

4圖1-2博世第二代SCR還原劑噴射系統(tǒng)Fig.1-2Second-generationSCRreducingagentinjectionsystemofBoschLaiMC[21]等利用軟件對(duì)車用雙載體催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部氣體流動(dòng)進(jìn)行了模擬仿真，得出了雙載體催化轉(zhuǎn)化器中氣體分布的均勻性主要和進(jìn)氣流雷諾數(shù)、阻力、進(jìn)氣管長(zhǎng)度及彎曲程度有關(guān)，當(dāng)催化轉(zhuǎn)化器入口管越短、進(jìn)氣流雷諾數(shù)越孝阻力越大時(shí)內(nèi)部氣體流動(dòng)更加均勻。ChoiC等[22]利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件Fluent對(duì)SCR系統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真模擬，結(jié)果表明采用渦流式靜態(tài)混合器和混合室對(duì)尿素水溶液的分解有較大的促進(jìn)作用，混合器引起流動(dòng)再循環(huán)和高強(qiáng)度的湍流，并且增加了尿素水溶液在催化器中的停留時(shí)間，進(jìn)而提高了SCR系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化效率。KumarAPM[23,24]等利用AVLFIRE軟件模擬了氨氣流量對(duì)SCR系統(tǒng)氮氧化物催化轉(zhuǎn)化效率的影響。研究結(jié)果表明當(dāng)氨氣流量在0.2kg/h和0.4kg/h時(shí)，尾氣中的氮氧化物不能夠被全部轉(zhuǎn)化；當(dāng)氨氣流量大于0.6kg/h時(shí)，SCR系統(tǒng)中的氨氣在催化劑的作用下可以有效地對(duì)NOx進(jìn)行催化，但轉(zhuǎn)化效率會(huì)隨著氨氣流量的增加而降低；當(dāng)氨氣流量為0.8kg/h時(shí)，氨氣對(duì)氮氧化物的催化轉(zhuǎn)化效率較低。Park等人研究了當(dāng)溫度保持在一個(gè)特定的范圍之內(nèi)時(shí)，SCR催化劑的催化轉(zhuǎn)化速度與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明：SCR催化劑的催化轉(zhuǎn)化速度在溫度不變的前提下，會(huì)隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高而降低[25-27]。Topscc等人[28]研究了SCR催化器載體表面存在H2O時(shí)對(duì)氨氣的影響。研究結(jié)果表明，H2O的存在有助于氨氣的吸附，但是當(dāng)經(jīng)過(guò)載體的尾氣溫度較低時(shí)，H2O會(huì)降低催化劑的催化轉(zhuǎn)化能力，而尾氣溫度較高時(shí)催化劑的催化轉(zhuǎn)化能力則無(wú)明顯影響。J.Baleta等人利用AVLFire軟件對(duì)SCR系統(tǒng)尿素水溶液的霧化性能做了研究，對(duì)于尿素水溶液的水解?

7第二章柴油發(fā)電機(jī)組SCR系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，SCR技術(shù)作為柴油發(fā)電機(jī)組尾氣處理的主要技術(shù)路線引起了研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的重視。盡管SCR技術(shù)已經(jīng)研究了很長(zhǎng)時(shí)間，但是其整體結(jié)構(gòu)和工作原理卻未發(fā)生大的變化。發(fā)電機(jī)組所用的柴油機(jī)和車用柴油機(jī)結(jié)構(gòu)相似，但使用工況卻不一樣。本章先是介紹了SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及工作原理，然后以康明斯C1400D5型柴油發(fā)電機(jī)組為例，分析了柴油發(fā)電機(jī)組工況特點(diǎn)和影響柴油發(fā)電機(jī)組尾氣處理效率的因素，接著從尿素噴射系統(tǒng)、SCR催化轉(zhuǎn)化器、連接管路方面對(duì)SCR系統(tǒng)做了選型設(shè)計(jì)，最后給出了評(píng)價(jià)SCR系統(tǒng)性能好壞的指標(biāo)。2.1柴油發(fā)電機(jī)組SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理2.1.1SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SCR系統(tǒng)安裝于柴油機(jī)排氣尾管上，通過(guò)向尾氣中噴射適量的尿素水溶液溶液，將尾氣中的氮氧化物還原成無(wú)污染的氮?dú)夂退�，以此�?lái)降低尾氣中的氮氧化物。圖2-1所示是典型的柴油發(fā)電機(jī)組SCR系統(tǒng)，正常工作時(shí)圖中上部的旁通管閥門(mén)關(guān)閉，尾氣從左端依次經(jīng)過(guò)SCR系統(tǒng)入口管、擴(kuò)張管、載體區(qū)域，經(jīng)過(guò)載體區(qū)域附著的催化劑催化轉(zhuǎn)化后，氮氧化物含量大幅度降低，處理完畢的尾氣從右端排出。當(dāng)SCR系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞導(dǎo)致排氣背壓過(guò)大時(shí)，旁通閥打開(kāi)，避免造成危險(xiǎn)。圖2-2是SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，SCR系統(tǒng)由尿素噴射系統(tǒng)、SCR催化轉(zhuǎn)化器、傳感器和連接管路組成。圖2-1SCR系統(tǒng)實(shí)物圖Fig.2-1PhysicalgraphicsofSCRsystem

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國(guó)氮氧化物排放控制及脫硝催化劑研究進(jìn)展[J]. 王修文,李露露,孫敬方,萬(wàn)海勤,湯常金,高飛,董林.  工業(yè)催化. 2019(02)
[2]電動(dòng)增壓與EGR結(jié)合對(duì)柴油機(jī)NOx和Soot的影響[J]. 閆嘉楠,周斌,鄭佳,南靖雯,王連富.  內(nèi)燃機(jī). 2018(04)
[3]空氣輔助和無(wú)空氣輔助SCR系統(tǒng)排放和結(jié)晶對(duì)比[J]. 劉旭海,王軍,張建華,劉正銳.  內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置. 2017(06)
[4]排氣背壓對(duì)柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性影響研究[J]. 王繼佳,姚廣濤,張衛(wèi)鋒,陳橋.  內(nèi)燃機(jī)與配件. 2017(21)
[5]660MW燃煤機(jī)組SCR流場(chǎng)模擬優(yōu)化與噴氨優(yōu)化運(yùn)行[J]. 李壯揚(yáng),蘇樂(lè)春,宋子健,譚鵬,周旭,張成,孫路石,陳剛.  潔凈煤技術(shù). 2017(04)
[6]柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理技術(shù)（SCR）的應(yīng)用[J]. 廖彥彥.  中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2017(07)
[7]柴油機(jī)排放污染控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 楊東徽,李軍.  汽車工業(yè)研究. 2016(08)
[8]柴油機(jī)Urea-SCR催化器儲(chǔ)氨量計(jì)算[J]. 胡杰,周帆亮,王天田,侯獻(xiàn)軍.  汽車技術(shù). 2016(01)
[9]車用Urea-SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 吳里程,王謙,王靜,趙煒.  車用發(fā)動(dòng)機(jī). 2015(06)
[10]車用催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)流場(chǎng)CFD分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 高偉,鄧召文,梁偉強(qiáng).  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(07)

碩士論文
[1]車用CA4D28C5柴油機(jī)達(dá)國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)的研究[D]. 周思佟.吉林大學(xué) 2018
[2]車用柴油機(jī)選擇性催化還原（DOC/POC/SCR）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究[D]. 閆安.山東建筑大學(xué) 2017
[3]柴油機(jī)后處理SCR尿素噴射系統(tǒng)仿真與試驗(yàn)研究[D]. 劉娜.南京林業(yè)大學(xué) 2016
[4]柴油機(jī)SCR尿素噴射系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及試驗(yàn)研究[D]. 趙海光.吉林大學(xué) 2013
[5]柴油機(jī)Urea-SCR供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 李兵.武漢理工大學(xué) 2012
[6]柴油機(jī)尿素SCR催化器數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 張福杰.湖南大學(xué) 2012
[7]尿素SCR系統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化性能模擬及控制策略研究[D]. 鮑軍.湖南大學(xué) 2011
[8]汽車催化轉(zhuǎn)化器流場(chǎng)仿真分析研究[D]. 黃鑫.東北大學(xué) 2010



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