發(fā)布時(shí)間：2017-12-13 11:20

  本文關(guān)鍵詞：固態(tài)銨SCR系統(tǒng)氨氣供給裝置設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

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【摘要】：隨著汽車(chē)保有量日益增加,汽車(chē)排放污染物引起的大氣污染問(wèn)題越來(lái)越突出。氮氧化物(NOx)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)主要排放污染物,因此減少柴油機(jī)的NOx排放對(duì)于環(huán)境保護(hù)越來(lái)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(jī)(特別是重型柴油機(jī))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(diǎn),如尿素溶液的氨承載能力較差、尿素溶液在溫度低于-11℃時(shí)發(fā)生凝結(jié)和排氣溫度較低時(shí)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(chǔ)氨能力強(qiáng)、低溫還原率高、瞬態(tài)響應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),能夠有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)低排溫工況下的NOx排放。目前國(guó)內(nèi)外一些高校和研究機(jī)構(gòu)針對(duì)SSCR技術(shù)已經(jīng)開(kāi)展相關(guān)研究工作,但仍部分關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題未能解決,尚未實(shí)現(xiàn)SSCR系統(tǒng)的規(guī)模化商業(yè)化應(yīng)用。針對(duì)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(wèn)題上還沒(méi)有成熟有效的應(yīng)對(duì)措施,需要繼續(xù)開(kāi)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(xiàng)目的支持下針對(duì)SSCR系統(tǒng)氨氣供給裝置設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程中的理論與實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行研究。本文主要研究?jī)?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(jì):評(píng)價(jià)了不同銨鹽和氨合氯化物的儲(chǔ)氨量和熱解過(guò)程,明確了氨基甲酸銨作為固態(tài)銨SCR系統(tǒng)的儲(chǔ)氨材料的適用性。在氨氣建壓穩(wěn)壓設(shè)計(jì)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(jì)。在氨氣計(jì)量噴射設(shè)計(jì)方面,根據(jù)SSCR系統(tǒng)需求完成了氨氣計(jì)量噴射設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)氨氣噴射流量可調(diào)可控。在防結(jié)晶設(shè)計(jì)方面,根據(jù)SSCR系統(tǒng)需求完成了防結(jié)晶設(shè)計(jì)。2、完成了固態(tài)銨SCR氨氣供給裝置控制單元開(kāi)發(fā):在氨氣建壓控制方面,利用Simulink建立了銨鹽熱解過(guò)程中壓力與溫度隨時(shí)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(shí)間的變化關(guān)系,并以理論計(jì)算模型為基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)了壓力控制程序。在氨氣計(jì)量噴射控制方面,根據(jù)SCR控制器對(duì)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(guò)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(guò)程順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)開(kāi)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(shí)現(xiàn)了氨氣計(jì)量噴射失效、銨鹽儲(chǔ)量過(guò)低和氨氣泄漏等故障的監(jiān)測(cè)。3、完成了固態(tài)銨SCR系統(tǒng)氨氣供給裝置性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。選取氨氣供給裝置工作過(guò)程一部分驗(yàn)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(duì)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(méi)有發(fā)生堵塞現(xiàn)象,滿足設(shè)計(jì)要求。利用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架進(jìn)行SCR實(shí)驗(yàn),驗(yàn)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(dòng)機(jī)各工況下SCR還原NOx對(duì)氨氣的需求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U464.134.4

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