船用SCR系统催化器结构的设计研究

发布时间：2017-05-20 12:21

  本文关键词：船用SCR系统催化器结构的设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着MARPOL公约NOx排放TIERⅡ限值的实施,选择性催化还原(SCR)作为一种高效的柴油机废气后处理技术引起了人们越来越多的重视。本文主要针对催化器结构设计过程中相关参数变化对催化器内气体流动的影响进行了研究。 在对SCR系统各部分工作原理及运行过程进行深入了解的基础上,对系统进行了较为全面的介绍；以匹配某型号柴油机为目标,设计了SCR系统的催化器部分,并对其进行了三维建模；利用FLUENT软件对模型进行了仿真计算和结果分析,给出了SCR系统催化器的设计建议。其中催化器的设计和仿真是本文的重点,具体内容包括： (1)根据某型柴油机的运行参数设计了催化剂的尺寸； (2)分别对进(排)气扩张(收缩)管锥角为90°、75°、60°、45°、30°情况下的催化器进行三维建模与仿真计算,分析了不同进(排)气扩张(收缩)管锥角在速度分布、湍流强度、涡流强度和进出口压力降四个方面对催化器流场的影响； (3)在进(排)气扩张(收缩)管锥角为30°时,对催化剂端面与催化剂区壳体端面距离为0mm、50mm、100mm、150mm、200mmm情况下的催化器进行三维建模与仿真计算,分析了不同催化剂端面与催化剂区壳体端面距离在速度分布、湍流强度、涡流强度和进出口压力降四个方面对催化器流场的影响； (4)根据分析结果给出了催化器结构的设计推荐值。
【关键词】：SCR 催化器设计 仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 船舶造成大气污染现状9-10
• 1.2 船舶废气中的污染物介绍10-12
• 1.3 MARPOL公约附则Ⅵ--防止船舶造成大气污染规则的相关介绍12-14
• 1.4 本文主要内容14-15
• 第2章 柴油机废气中氮氧化物的生成机理和常用排放控制方法15-22
• 2.1 氮氧化物的生成机理15-17
• 2.1.1 NO的生成机理15-17
• 2.1.2 NO_2的生成机理17
• 2.2 影响船用柴油机NO_x排放的因素17-18
• 2.2.1 燃油条件的影响17-18
• 2.2.2 进气增压对NO_x生成的影响18
• 2.3 常用的NO_x排放控制方法18-22
• 2.3.1 控制氮元素的来源18-19
• 2.3.2 控制柴油机的燃烧条件19-20
• 2.3.3 对产生的NO_x进行后处理20-22
• 第3章 SCR系统的介绍22-36
• 3.1 SCR系统的反应原理22-29
• 3.1.1 还原剂的选择22-24
• 3.1.2 催化剂的选择24-29
• 3.2 SCR系统各部分介绍29-31
• 3.2.1 尿素储存与喷射装置30
• 3.2.2 检测与控制装置30
• 3.2.3 催化器30-31
• 3.3 影响SCR系统运行的主要因素31-36
• 3.3.1 催化剂与催化器结构31-32
• 3.3.2 反应温度32
• 3.3.3 NH_3/NO_x摩尔比32-33
• 3.3.4 空速33-34
• 3.3.5 废气成分34-36
• 第4章 催化器的设计与内部废气流动的仿真36-72
• 4.1 催化器的设计与模型的建立36-42
• 4.1.1 柴油机参数36-37
• 4.1.2 催化剂尺寸的确定37-40
• 4.1.3 催化器的设计40-42
• 4.2 Fuent软件简介42-43
• 4.3 仿真的说明与设置43-47
• 4.3.1 仿真计算时的假设条件43
• 4.3.2 基本方程43-44
• 4.3.3 湍流模型44-45
• 4.3.4 多孔介质模型45-46
• 4.3.5 边界条件的设定46-47
• 4.4 进(排)气扩张(收缩)管锥角对催化器内气体流动的影响47-60
• 4.4.1 速度分布47-50
• 4.4.2 湍流强度50-53
• 4.4.3 涡流强度53-56
• 4.4.4 进出口压力降56-59
• 4.4.5 小结59-60
• 4.5 催化剂端面与催化剂区壳体端面距离对催化器内气体流动的影响60-72
• 4.5.1 速度分布60-63
• 4.5.2 湍流强度63-66
• 4.5.3 涡流强度66-68
• 4.5.4 进出口压力降68-71
• 4.5.5 小结71-72
• 第5章 结论与展望72-74
• 参考文献74-77
• 致谢77

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 赵明哲;基于船舶废气排放控制对策的监管体系研究[D];大连海事大学;2013年

2 陈海江;MAN 6S50MC-C型柴油机SCR催化反应器结构尺寸设计与性能优化[D];大连海事大学;2013年

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本文编号：381620