本文選題：SCR + 催化劑溫度　； 參考：《北京工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：選擇催化性還原(Selective Catalytic Reduction,SCR)系統(tǒng)是目前在柴油機(jī)應(yīng)用最廣泛的后處理技術(shù)之一,SCR系統(tǒng)性能的優(yōu)化,有利于提高NOx轉(zhuǎn)化效率以滿足日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。排氣溫度是NOx轉(zhuǎn)化效率的重要的影響因素之一,直接影響著催化箱內(nèi)部溫度變化和催化劑溫度;而催化劑溫度直接影響SCR尿素噴射控制策略中對(duì)尿素噴射量的計(jì)算與修正。所以了解催化箱內(nèi)部溫度變化特性、準(zhǔn)確估算催化劑溫度,將會(huì)為SCR系統(tǒng)控制策略提供更加精確尿素噴射量,有效提高NOx轉(zhuǎn)化效率,滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。本文主要就SCR系統(tǒng)NOx轉(zhuǎn)化效率及NH3排放和載體下游溫度滯后時(shí)間的影響因素進(jìn)行探究。本文搭建了柴油機(jī)SCR系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,進(jìn)行不同工況的SCR系統(tǒng)溫度特性及NOx轉(zhuǎn)化效率特性測(cè)試,SCR系統(tǒng)臺(tái)架測(cè)試結(jié)果表明:穩(wěn)態(tài)工況下,催化箱出口溫度和入口溫度相差不大,但催化箱出口溫度變化相對(duì)于入口溫度存在25~40s的時(shí)間滯后。根據(jù)催化箱內(nèi)主要化學(xué)反應(yīng)、傳熱學(xué)及化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),對(duì)SCR系統(tǒng)整體進(jìn)行物理及化學(xué)能量變化過(guò)程進(jìn)行分析。催化箱物理過(guò)程主要包括尿素水溶液的汽化吸熱、催化箱與廢氣的對(duì)流換熱、催化箱與外部環(huán)境的輻射及對(duì)流換熱過(guò)程等;化學(xué)反應(yīng)吸放熱過(guò)程主要包括尿素的熱解和水解反應(yīng)吸放熱、主要SCR催化還原反應(yīng)吸放熱及NH3的吸附和解吸附過(guò)程的吸放熱過(guò)程。其中化學(xué)反應(yīng)及廢氣與催化箱內(nèi)壁及載體間的強(qiáng)制對(duì)流換熱量對(duì)載體溫度有較大影響�；赟CR能量過(guò)程的分析搭建了SCR系統(tǒng)一維模型,仿真結(jié)果表明排氣溫度、氧氣濃度、尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、尿素的噴射量、NO/NOx比值和排氣流量等因素對(duì)NOx轉(zhuǎn)化效率和NH3排放有明顯的影響;同時(shí),對(duì)催化箱載體后端面的中心點(diǎn)溫度滯后時(shí)間的影響因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),催化箱載體長(zhǎng)度、載體直徑和載體目數(shù)對(duì)此滯后時(shí)間影響相對(duì)較大,載體直徑對(duì)催化箱下游溫度滯后時(shí)間的影響最為顯著,載體長(zhǎng)度次之,最后是載體目數(shù)。
[Abstract]:Selective Catalytic reduction system is one of the most widely used reprocessing technologies in diesel engines. It can improve the efficiency of NOx conversion to meet the increasingly stringent emission standards.Exhaust temperature is one of the important factors affecting the conversion efficiency of NOx, which directly affects the temperature change in the catalyst box and the catalyst temperature, while the catalyst temperature directly affects the calculation and modification of urea injection amount in the urea injection control strategy of SCR.Therefore, understanding the internal temperature variation characteristics of the catalytic tank and estimating the catalyst temperature accurately will provide a more accurate urea injection for the SCR system control strategy, effectively improve the conversion efficiency of NOx and meet the strict emission standards.In this paper, the factors influencing the conversion efficiency of NOx and the emission of NH3 and the temperature lag time downstream of the carrier in SCR system are discussed.In this paper, the experimental bench of diesel engine SCR system is built, and the temperature characteristics of SCR system and the conversion efficiency characteristics of NOx system are tested under different operating conditions. The results show that under steady condition, the difference between outlet temperature and inlet temperature of catalytic box is not different.However, the temperature change at the outlet of the catalytic tank lags behind the inlet temperature by 25 ~ 40 s.According to the main chemical reaction, heat transfer and chemical reaction kinetics in the catalytic tank, the physical and chemical energy variation process of the SCR system is analyzed.The physical process of catalytic tank mainly includes vaporization heat absorption of urea aqueous solution, convection heat transfer between catalytic tank and waste gas, radiation and convection heat transfer process between catalytic tank and external environment, etc.The heat absorption and exothermic process of chemical reaction mainly includes the heat absorption and release of urea and hydrolysis reaction, the heat absorption and exothermic process of SCR catalytic reduction reaction and the adsorption and desorption of NH3.Among them, chemical reaction and forced convection heat transfer between exhaust gas and the inner wall of catalyst box and carrier have great influence on carrier temperature.Based on the analysis of SCR energy process, the one-dimensional model of SCR system is built. The simulation results show that the exhaust temperature, oxygen concentration, urea mass fraction,The factors such as no / no _ x ratio and exhaust flow rate of urea have obvious influence on NOx conversion efficiency and NH3 emission, meanwhile, the influence factors of temperature lag time at the center of the front surface of the catalyst box are analyzed, and the length of the catalyst box carrier is found.The influence of carrier diameter and number of carrier mesh on the hysteresis time is relatively great. The diameter of carrier has the most significant effect on the temperature lag time of the lower reaches of the catalytic tank, the length of the carrier is the second, and finally the number of the carrier mesh.
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK421

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本文編號(hào)：1750516