本文關(guān)鍵詞：固態(tài)銨SCR系統(tǒng)氨氣供給裝置設(shè)計與開發(fā)

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【摘要】：隨著汽車保有量日益增加,汽車排放污染物引起的大氣污染問題越來越突出。氮氧化物(NOx)是柴油發(fā)動機主要排放污染物,因此減少柴油機的NOx排放對于環(huán)境保護越來越重要。選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前降低NOx的主流技術(shù),在柴油機(特別是重型柴油機)上廣泛應(yīng)用,但是以尿素為還原劑的SCR系統(tǒng)仍然有一些難以克服的缺點,如尿素溶液的氨承載能力較差、尿素溶液在溫度低于-11℃時發(fā)生凝結(jié)和排氣溫度較低時分解不完全等。固態(tài)銨SCR(SSCR)技術(shù)是用固態(tài)銨鹽替代尿素溶液作為還原劑的一種新的選擇性催化還原技術(shù),其工作原理是加熱銨鹽使其分解生成氨氣,將氨氣直接噴入排氣管中,為還原NOx提供還原劑。固態(tài)SCR技術(shù)具有儲氨能力強、低溫還原率高、瞬態(tài)響應(yīng)性好等優(yōu)點,能夠有效降低發(fā)動機低排溫工況下的NOx排放。目前國內(nèi)外一些高校和研究機構(gòu)針對SSCR技術(shù)已經(jīng)開展相關(guān)研究工作,但仍部分關(guān)鍵技術(shù)問題未能解決,尚未實現(xiàn)SSCR系統(tǒng)的規(guī)�；虡I(yè)化應(yīng)用。針對SSCR系統(tǒng)的供給裝置,在銨鹽正逆反應(yīng)特性、氨氣精確供給等關(guān)鍵技術(shù)上尚有未解決的技術(shù)難題,在氨氣管路結(jié)晶等應(yīng)用問題上還沒有成熟有效的應(yīng)對措施,需要繼續(xù)開展相關(guān)理論及應(yīng)用的研究工作。本文在青年自然基金項目的支持下針對SSCR系統(tǒng)氨氣供給裝置設(shè)計與開發(fā)過程中的理論與實際問題進行研究。本文主要研究內(nèi)容如下:1、完成了固態(tài)銨SCR氨氣供給裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計:評價了不同銨鹽和氨合氯化物的儲氨量和熱解過程,明確了氨基甲酸銨作為固態(tài)銨SCR系統(tǒng)的儲氨材料的適用性。在氨氣建壓穩(wěn)壓設(shè)計方面,根據(jù)SSCR系統(tǒng)需求完成了氨氣發(fā)生裝置的容積、加熱功率及調(diào)壓穩(wěn)壓的設(shè)計。在氨氣計量噴射設(shè)計方面,根據(jù)SSCR系統(tǒng)需求完成了氨氣計量噴射設(shè)計,實現(xiàn)氨氣噴射流量可調(diào)可控。在防結(jié)晶設(shè)計方面,根據(jù)SSCR系統(tǒng)需求完成了防結(jié)晶設(shè)計。2、完成了固態(tài)銨SCR氨氣供給裝置控制單元開發(fā):在氨氣建壓控制方面,利用Simulink建立了銨鹽熱解過程中壓力與溫度隨時間變化的模型,研究了理想情況下不同加熱功率下氨氣發(fā)生器內(nèi)的溫度和壓力隨時間的變化關(guān)系,并以理論計算模型為基礎(chǔ),開發(fā)了壓力控制程序。在氨氣計量噴射控制方面,根據(jù)SCR控制器對氨氣的需求量和管路壓力的變化調(diào)整噴嘴噴射脈寬向排氣管中噴入指定量的氨氣。在防結(jié)晶控制方面,通過精確控制循環(huán)水溫度,有效防止氨氣供給管路發(fā)生逆反應(yīng)結(jié)晶現(xiàn)象,有效保證氨氣供給過程順利進行。設(shè)計開發(fā)了溫度傳感器、壓力傳感器等關(guān)鍵零部件故障診斷策略,實現(xiàn)了氨氣計量噴射失效、銨鹽儲量過低和氨氣泄漏等故障的監(jiān)測。3、完成了固態(tài)銨SCR系統(tǒng)氨氣供給裝置性能實驗驗證。選取氨氣供給裝置工作過程一部分驗證氨氣建壓裝置和防結(jié)晶裝置的性能,結(jié)果表明氨氣建壓與穩(wěn)壓裝置能夠在氨氣最大流量工況下保持壓力相對穩(wěn)定,防結(jié)晶裝置循環(huán)水溫度能夠保持在95~98℃范圍之內(nèi),管路中氨氣沒有發(fā)生堵塞現(xiàn)象,滿足設(shè)計要求。利用發(fā)動機臺架進行SCR實驗,驗證氨氣供給裝置氨氣供給能力,結(jié)果表明氨氣供給精確穩(wěn)定,滿足發(fā)動機各工況下SCR還原NOx對氨氣的需求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.134.4

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