船舶SCR脱硝、积碳与再生研究

发布时间：2017-10-19 14:31

  本文关键词：船舶SCR脱硝、积碳与再生研究

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【摘要】：选择性催化还原（SCR）技术是目前唯一满足船舶柴油机排放法规Tire-III的脱硝技术，为了应对越来越严格的船舶NOX（氮氧化物）排放法规，研究者和船舶制造商将目光投向了SCR技术。目前，船舶SCR系统应用存在的主要问题有：（1）尺寸大，在拥挤的船舱占用空间大；（2）燃烧重油产生大量又细又黏的微粒覆盖到催化剂表面，导致催化剂活性下降快，频繁更换新鲜催化剂会大大增加SCR系统运行成本。为了解决这些问题，本文研究了规格为长×宽×高=150mm×150mm×480mm，孔密度为86cpsi（55×55孔）的蜂窝状SCR催化剂在高空速下的脱硝活性，分析了蜂窝状SCR催化剂积碳因素并提出了几项预防积碳的措施和两种蜂窝状SCR催化剂积碳失活再生技术方案。主要研究内容和结果为： （1）在广西玉柴机器股份有限公司生产的YC6A220C型柴油机排气管路上搭建了SCR脱硝系统，主要探讨了孔密度为cpsi86的蜂窝状船舶SCR催化剂在空速20000~45000h-1、温度250~360℃、NH3/NO摩尔比0.8~1.1时催化剂的脱硝效率，结果表明，温度320~360℃，NH3/NO摩尔比1~1.1时，催化剂在空速35000~40000h-1范围内的脱硝效率达到87.1%以上； （2）为了测试实验选用的催化剂在空速35000~40000h-1范围内的脱硝效率能否满足Tire-III关于中速机和低速机的排放要求，实验测试了在360℃时NO浓度为1300ppm和1900ppm催化剂脱硝效率，结果表明，NH3/NO摩尔比为1~1.1时，催化剂脱硝效率达到80.1%以上。 （3）对微粒的测试表明，YC6A220C型柴油机产生的微粒直径主要集中在0.178~0.237m之间，属于亚微米级粒子，主要受到布朗扩散、热泳力和湍流脉动力的作用沉积在催化剂通道表面；脱硝实验中也测试了积碳对催化剂脱硝活性的影响，结果表明，由于实验累积时间短，加上催化剂表面积碳在初期较为松散，开机时的强烈气流脉冲能将催化剂表面的碳烟带出催化器，积碳对催化剂脱硝效果影响不明显。 （4）针对船舶SCR积碳失活，从催化剂选取、试验条件设计和SCR系统设计等方面出发，提出了5项预防催化剂积碳失活的措施，同时提出了两种低温再生技术方案，一种是船舶柴油机SCR积碳臭氧氧化再生技术：利用臭氧的强氧化性，在低温（180~250℃）下高效快速地氧化沉积在催化剂表面的柴油机微粒；另一种是船舶柴油机SCR积碳NO2氧化再生技术：利用NO2在较高温度（300~400℃）下的强氧化性将柴油机表面碳烟微粒氧化达到再生的目的。 （5）高孔密度高空速的催化剂可以使系统结构更为紧凑，尺寸减小，，同时投资减少，以12V46C型船用柴油机为例进行分析，催化剂初投资费用减少了30~70%，船舶柴油机SCR积碳臭氧再生技术方案装置与催化剂初投资相当，大约为25万元。
【关键词】：选择性催化还原 船舶柴油机SCR催化剂 脱硝 积碳 再生
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121;X736.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 引言11-14
• 1 绪论14-25
• 1.1 SCR 技术14-18
• 1.1.1 Urea-SCR 技术概论14-15
• 1.1.2 SCR 催化剂15-18
• 1.2 国内外船舶柴油机 SCR 技术现状18-19
• 1.2.1 国外船舶柴油机 SCR 技术现状18-19
• 1.2.2 国内船舶柴油机 SCR 技术现状19
• 1.3 船用与电厂用 SCR 技术差异分析19-20
• 1.3.1 工作环境差异19-20
• 1.3.2 催化剂规格形式差异20
• 1.4 SCR 催化剂失效原因及再生技术20-23
• 1.4.1 催化剂中毒及其再生方法20-22
• 1.4.2 高温引起的烧结、活性组分挥发及其再生22
• 1.4.3 SO3中毒22
• 1.4.4 催化剂微孔堵塞22-23
• 1.5 存在问题23
• 1.6 本文的主要研究内容23-25
• 2 实验部分25-31
• 2.1 实验系统流程25-26
• 2.2 实验装置26-30
• 2.3 实验参数的测定30
• 2.4 主要计算指标30-31
• 3 脱硝试验31-42
• 3.1 SCR 催化剂选型31
• 3.2 实验条件31-32
• 3.3 实验结果分析32-40
• 3.3.1 空速的影响32-34
• 3.3.2 温度的影响34-36
• 3.3.3 NH3/NO 摩尔比的影响36-39
• 3.3.4 高 NO 浓度高空速下催化剂脱硝效率39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 船舶 SCR 催化剂积碳研究42-49
• 4.1 碳烟沉积理论分析42-45
• 4.1.1 布朗扩散沉积42-44
• 4.1.2 热泳沉降和湍流脉动沉降44-45
• 4.2 实验过程及现象45-47
• 4.3 催化剂积碳失活预防措施分析47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 船舶柴油机 SCR 催化剂再生方案及分析49-61
• 5.1 臭氧再生技术方案49-51
• 5.1.1 再生系统流程49-51
• 5.1.2 再生方法51
• 5.2 NO_2再生技术方案51-54
• 5.2.1 再生系统流程51-53
• 5.2.2 再生方法53-54
• 5.3 再生技术方案优势54
• 5.4 船舶柴油机 SCR 积碳再生技术经济性分析54-60
• 5.4.1 催化剂用量计算55-56
• 5.4.2 积碳量计算56-57
• 5.4.3 再生装置57-60
• 5.5 本章小结60-61
• 6 全文总结及展望61-63
• 6.1 总结61-62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 附录A67-70
• 在学研究成果70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛冬新;侯文俊;宋希庚;;SCR系统降低柴油机NO_x排放的试验研究[J];车用发动机;2011年02期

2 苏航;SCR系统中板式和蜂巢式催化剂的选取[J];电力环境保护;2005年02期

3 吴丽燕;舒英钢;梁材;沈伯雄;葛介龙;周聪;;中等温度SCR脱硝催化剂在高硫、高钙条件下的适应性研究[J];电力环境保护;2008年02期

4 王静;沈伯雄;刘亭;田晓娟;;钒钛基SCR催化剂中毒及再生研究进展[J];环境科学与技术;2010年09期

5 黄万能;;船用柴油机减少NOx排放措施[J];能源与环境;2010年04期

6 梁恩胜;;船舶柴油机的排放污染与SCR技术[J];装备制造技术;2009年11期

7 吕君英;龚凡;郭亚平;;选择性催化还原NOx的反应机理研究[J];工业催化;2006年01期

8 ;船用柴油机SCR机遇还是挑战?[J];船舶物资与市场;2011年05期

9 商雪松;陈进生;赵金平;张福旺;徐亚;徐琪;;SCR脱硝催化剂失活及其原因研究[J];燃料化学学报;2011年06期

10 陈海林;宋新南;江海斌;崔志坤;张国芳;;SCR脱硝性能影响因素及维护[J];山东建筑大学学报;2008年02期

本文编号：1061635