柴油發(fā)電機組作為各場所的備用電源應用日益廣泛,但是其尾氣中氮氧化物（NOx）的含量遠超國家排放標準限值。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)電機組為對象,進行SCR系統(tǒng)匹配柴油發(fā)電機組的減排研究。本文對柴油發(fā)電機組SCR系統(tǒng)進行原理分析,從尿素噴射系統(tǒng)、SCR催化轉(zhuǎn)化器、SCR系統(tǒng)連接管路這三個方面對康明斯C1400D5型柴油發(fā)電機組進行SCR系統(tǒng)的選型設(shè)計,并闡述了SCR系統(tǒng)性能的評價指標。SCR催化轉(zhuǎn)化器是柴油發(fā)電機組SCR系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,本文根據(jù)C1400D5型柴油發(fā)電機組的排量特點初步設(shè)計了它的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在ANSYS的Workbench平臺建立SCR催化轉(zhuǎn)化器的三維模型并進行網(wǎng)格劃分,利用計算流體動力學軟件Fluent對SCR催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部流場進行仿真研究,模擬其內(nèi)部速度場和壓力場的分布情況,并計算出初步設(shè)計的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平臺建立不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下SCR催化轉(zhuǎn)化器的計... 

【文章來源】：南京林業(yè)大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

柴油發(fā)電機組市場規(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]等利用軟件對車用雙載體催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部氣體流動進行了模擬仿真，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氣流雷諾數(shù)、阻力、進氣管長度及彎曲程度有關(guān)，當催化轉(zhuǎn)化器入口管越短、進氣流雷諾數(shù)越孝阻力越大時內(nèi)部氣體流動更加均勻。ChoiC等[22]利用計算流體動力學軟件Fluent對SCR系統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)進行了仿真模擬，結(jié)果表明采用渦流式靜態(tài)混合器和混合室對尿素水溶液的分解有較大的促進作用，混合器引起流動再循環(huán)和高強度的湍流，并且增加了尿素水溶液在催化器中的停留時間，進而提高了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)果表明當氨氣流量在0.2kg/h和0.4kg/h時，尾氣中的氮氧化物不能夠被全部轉(zhuǎn)化；當氨氣流量大于0.6kg/h時，SCR系統(tǒng)中的氨氣在催化劑的作用下可以有效地對NOx進行催化，但轉(zhuǎn)化效率會隨著氨氣流量的增加而降低；當氨氣流量為0.8kg/h時，氨氣對氮氧化物的催化轉(zhuǎn)化效率較低。Park等人研究了當溫度保持在一個特定的范圍之內(nèi)時，SCR催化劑的催化轉(zhuǎn)化速度與柴油機的轉(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，會隨著柴油機轉(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時對氨氣的影響。研究結(jié)果表明，H2O的存在有助于氨氣的吸附，但是當經(jīng)過載體的尾氣溫度較低時，H2O會降低催化劑的催化轉(zhuǎn)化能力，而尾氣溫度較高時催化劑的催化轉(zhuǎn)化能力則無明顯影響。J.Baleta等人利用AVLFire軟件對SCR系統(tǒng)尿素水溶液的霧化性能做了研究，對于尿素水溶液的水解?

7第二章柴油發(fā)電機組SCR系統(tǒng)選型設(shè)計隨著排放法規(guī)的日益嚴格，SCR技術(shù)作為柴油發(fā)電機組尾氣處理的主要技術(shù)路線引起了研究機構(gòu)和企業(yè)的重視。盡管SCR技術(shù)已經(jīng)研究了很長時間，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)電機組所用的柴油機和車用柴油機結(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)電機組為例，分析了柴油發(fā)電機組工況特點和影響柴油發(fā)電機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SCR系統(tǒng)做了選型設(shè)計，最后給出了評價SCR系統(tǒng)性能好壞的指標。2.1柴油發(fā)電機組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)安裝于柴油機排氣尾管上，通過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污染的氮氣和水，以此來降低尾氣中的氮氧化物。圖2-1所示是典型的柴油發(fā)電機組SCR系統(tǒng)，正常工作時圖中上部的旁通管閥門關(guān)閉，尾氣從左端依次經(jīng)過SCR系統(tǒng)入口管、擴張管、載體區(qū)域，經(jīng)過載體區(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SCR系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞導致排氣背壓過大時，旁通閥打開，避免造成危險。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)實物圖Fig.2-1PhysicalgraphicsofSCRsystem

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3045525