發(fā)布時(shí)間：2018-09-01 13:46

【摘要】：船舶柴油機(jī)排放廢氣中含有硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、顆粒物(PM)等多種污染物,對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。IMO海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第70屆會(huì)議(MEPC70)將歐洲北海和波羅地海設(shè)為氮氧化物排放控制區(qū)。為了滿足排放控制區(qū)的要求,人們提出了多種船舶柴油機(jī)廢氣脫硝方法,如SCR、EGR、濕法洗滌脫硝等方法。但SCR存在工作溫度高、催化劑易中毒失效等問題。EGR系統(tǒng)會(huì)降低柴油機(jī)的熱效率,增加CO、PM等排放。濕法洗滌脫硝法可以同時(shí)脫除廢氣中的NOx、SOx以及顆粒物等,但是它要求隨船攜帶氧化劑,且會(huì)影響船舶運(yùn)營(yíng)的安全性。通過海水電解可制備有效氯溶液,其具有強(qiáng)氧化性,可將NO氧化為易溶于水的高價(jià)態(tài)氮氧化物,隨后通過濕法吸收達(dá)到脫硝的目的。因此,本文提出一種基于電解海水的船舶柴油機(jī)廢氣脫硝方法,通過實(shí)驗(yàn)探究了該方法的可行性。通過電解實(shí)驗(yàn),研究不同電解條件對(duì)電解海水有效氯濃度和pH值的影響。結(jié)果表明,隨著電解時(shí)間、電流密度以及海水鹽度的增加,電解海水有效氯濃度近乎線性增加。電解海水pH值隨著電解時(shí)間的增加先降低后增加,電流密度越低,該現(xiàn)象越明顯;隨電極間距以及海水鹽度降低,電解海水pH值增加。通過非循環(huán)噴淋電解海水脫硝實(shí)驗(yàn),研究電解海水中有效氯濃度、pH值、NO和SO2初始濃度對(duì)脫硝效果的影響。結(jié)果表明,隨著有效氯的濃度的增加,NOx脫除率增加,并在有效氯濃度為1000 mg/L時(shí)趨于穩(wěn)定。隨著電解海水pH值的增加,NOx脫除率都降低;隨著NO初始濃度的增加,NOx脫除率增加,并在大于1000ppm時(shí)趨于穩(wěn)定;隨著S02初始濃度的增加,NOx脫除率略有降低,但SO2脫除率始終為100%。通過循環(huán)噴淋電解海水脫硝實(shí)驗(yàn),研究有效氯濃度對(duì)NOx脫除率以及循環(huán)噴淋過程持續(xù)時(shí)間的影響。結(jié)果表明,隨著有效氯濃度的增加,NOx脫除率以及循環(huán)噴淋過程持續(xù)時(shí)間均增加。另外,對(duì)5S35ME-B9型柴油機(jī)進(jìn)行了電解海水循環(huán)脫硝的電解電耗分析,計(jì)算結(jié)果顯示:若使該柴油機(jī)NOx排放達(dá)到Tier III排放標(biāo)準(zhǔn),所需電解電耗為352.1 kW/h,占該柴油機(jī)額定功率的8.09%。
[Abstract]:The exhaust gas of marine diesel engine contains many kinds of pollutants, such as sulfur oxide (SOx), nitrogen oxide (NOx), particle, (PM) and so on. IMO Marine Environment Protection Committee (MEPC70) established the European North Sea and the Baltic Sea as nitrogen oxide emission control areas at the 70th meeting of the IMO Marine Environment Protection Committee (MEPC70). In order to meet the requirements of emission control area, a variety of marine diesel engine exhaust gas denitrification methods, such as SCR,EGR, wet washing denitrification, have been proposed. However, SCR system can reduce the thermal efficiency of diesel engine and increase the emission of CO,PM and so on. Wet washing and denitrification can remove both NOx,SOx and particulate matter from the exhaust gas, but it requires carrying oxidant with the ship and will affect the safety of the ship operation. The available chlorine solution can be prepared by seawater electrolysis, which has strong oxidizing property and can oxidize NO to high valence nitrogen oxide which is easily soluble in water, and then the denitrification can be achieved by wet absorption. Therefore, a marine diesel engine exhaust gas denitrification method based on electrolytic seawater is proposed in this paper, and the feasibility of this method is explored through experiments. The effects of different electrolytic conditions on the concentration of available chlorine and pH value of electrolytic seawater were studied by electrolytic experiments. The results show that the concentration of available chlorine in electrolytic seawater increases linearly with the increase of electrolysis time, current density and salinity of seawater. The pH value of electrolytic seawater decreases first and then increases with the increase of electrolysis time, the lower the current density, the more obvious this phenomenon is, and the pH value of electrolytic seawater increases with the decrease of electrode spacing and salinity. The effect of available chlorine concentration (pH) and initial concentration of SO2 on denitrification in electrolytic seawater was studied by the experiment of non-circulating spray electrolytic seawater denitrification. The results show that the removal rate of no _ x increases with the increase of available chlorine concentration and tends to be stable when the available chlorine concentration is 1000 mg/L. With the increase of pH value of electrolytic seawater, the removal rate of no _ x decreases, the removal rate of no _ x increases with the increase of initial concentration of NO, and it tends to be stable when the initial concentration of NO is greater than 1000ppm, and the removal rate of no _ x decreases slightly with the increase of initial concentration of S02, but the removal rate of SO2 is always 100%. The effect of available chlorine concentration on the removal rate of NOx and the duration of circulating spray process was studied by the experiment of seawater denitrification by cyclic spray electrolysis. The results show that the removal rate of no _ x and the duration of the cycle spray process increase with the increase of available chlorine concentration. In addition, the electrolytic power consumption of 5S35ME-B9 diesel engine is analyzed by electrolytic seawater cycle denitrification. The calculated results show that if the NOx emission of the diesel engine meets the Tier III emission standard, the required electrolytic power consumption of the diesel engine is 352.1 kW/h, which accounts for 8.09% of the rated power of the diesel engine.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U664.121;X736.3

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