船用SCR催化再生系统设计与仿真研究

发布时间：2017-09-01 13:33

  本文关键词：船用SCR催化再生系统设计与仿真研究

  更多相关文章： 船用柴油机 选择性催化还原 催化反应器 反吹仿真 电路控制

【摘要】：随着国际航运业及远洋船舶运输的不断发展,以柴油为燃料的船舶发动机产生的废气排放已成为沿海地区尤其是港口的主要污染源。为限制船舶柴油机NOx排放对环境的污染,各国政府和国际组织相继制定了相关的船舶柴油机NOx排放限制法规。国际海事组织制定的《MARPOL73/78公约》附则Ⅵ中对即将实施的第三阶段(Tier Ⅲ标准)排放限制更加严格。在诸多NOx控制技术中,选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction简称SCR)后处理技术是降低船用柴油机NOx排放的公认最有效的措施。催化反应器是船舶SCR系统的核心装置,是提供排气中的NOx和NH3在催化剂表面上发生催化还原反应的场所。如何延长催化剂使用使用寿命,保证其催化特性,与SCR系统运行成本及系统运行效果有着最直接的关系。本文以某船用柴油机为研究对象,研究并设计出一种SCR催化再生系统,具体工作内容如下：(1)通过对SCR催化反应原理的分析介绍,提出合理的催化再生系统设计方案,本文主要考虑在减少NOx和固体颗粒物的排放的同时,有效地延长催化剂的寿命,防止催化剂因尾气中的碳烟附着而“中毒”,选用纳米陶瓷作为催化剂载体材料,利用引射原理反吹纳米陶瓷催化剂载体；(2)运用FLUENT流体仿真软件,建立反吹模型,分别对喷嘴直径、引射器的混合室直径、喷嘴距离引射器入口的距离进行建模仿真,并分析得到最佳引射器结构,将引射器与纳米陶瓷材料结合,利用多孔介质模型,对反吹全过程仿真分析,最终设计出合理的催化反应器单元；(3)设计整体反应器结构,并提出合理反吹方案,以减少反吹过程对运行中的柴油机的影响,设计反吹控制电路,并进一步对电路进行仿真,证明控制电路的可行性,完成SCR再生系统的设计。
【关键词】：船用柴油机 选择性催化还原 催化反应器 反吹仿真 电路控制
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 船用柴油机NOx排放控制技术12-14
• 1.3 SCR系统在国内外发展现状14-16
• 1.4 课题研究内容16-17
• 第2章 SCR催化再生系统设计原理17-24
• 2.1 SCR系统工作原理17-19
• 2.2 催化剂载体材料的选择19-20
• 2.2.1 催化剂材料种类19-20
• 2.2.2 催化剂载体选择20
• 2.3 催化反应器反吹再生原理20-21
• 2.4 催化再生系统的设计原理21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 催化再生仿真模型的建立24-32
• 3.1 FLUENT简介24-25
• 3.2 催化器反吹数值模型的选择25-28
• 3.2.1 流体流动控制方程25-26
• 3.2.2 标准K-ε模型26-27
• 3.2.3 多孔介质模型27-28
• 3.3 模型的建立28-31
• 3.3.1 引射器模型28-29
• 3.3.2 催化器单元模型29-30
• 3.3.3 网格划分30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 仿真结果分析与系统设计32-46
• 4.1 喷嘴直径对引射效果的影响32-34
• 4.2 混合室直径对引射效果的影响34-35
• 4.3 喷嘴距离对引射效果的影响35-37
• 4.4 催化反应器反吹过程瞬变流场分析37-42
• 4.5 催化器结构设计42-45
• 4.5.1 催化反应器单元结构42-43
• 4.5.2 催化反应器整体结构43-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第5章 反吹再生电路设计与仿真46-60
• 5.1 反吹控制策略46-47
• 5.2 硬件电路的总体设计47-53
• 5.2.1 硬件电路整体设计思路47-48
• 5.2.2 数模转换装置48-51
• 5.2.3 微处理系统51-52
• 5.2.4 外设控制模块52-53
• 5.3 软件程序设计53-57
• 5.3.1 软件程序的总体设计53-54
• 5.3.2 软件主程序设计54-55
• 5.3.3 初始化55-56
• 5.3.4 模拟数据采集56
• 5.3.5 判断输出模块56-57
• 5.3.6 延时模块57
• 5.4 电路仿真57-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 总结与展望60-61
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 作者简介65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邓国庆;;润滑油再生系统[J];国外机车车辆工艺;1989年01期

2 包学志;重负荷机油滤清再生系统简介[J];内燃机车;2004年09期

3 李彦生,霍权;内燃机车冷却液再生系统的费用—效果分析[J];内燃机车;1995年06期

4 佐藤赖光,黄宅舒;日本北海道最佳交流再生系统的开发[J];变流技术与电力牵引;2000年05期

5 刘国庆;闫叶翠;陈杰;徐芳芳;;液压混合动力公交车液压再生系统耦合方案研究[J];汽车工程;2010年04期

6 马荣;;柴油车连续再生系统的高NO_2排放问题[J];汽车与配件;2013年25期

7 宁智,资新运,刘军民,高希彦,陈家骅;过滤体微波多模箱式再生系统的理论分析[J];内燃机学报;1999年01期

8 ;一种具有单独热源的催化器再生系统[J];车用发动机;1994年05期

9 ;BMW 要性能更要环保[J];汽车生活;2007年03期

10 宁智,资新运,刘军民,高希彦,陈家骅;过滤器微波再生系统的射频测控技术[J];内燃机学报;1999年02期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 蒋宏贵;李永军;卫国峰;张煜晖;宋玉;孙美露;孔云;刘壮;迪化宁;;脱硫再生系统设备改造及效果评价[A];石化产业创新·绿色·可持续发展——第八届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛论文集[C];2012年

2 杨锦明;;催化反应再生系统的防磨损技术改进措施[A];压力容器先进技术——第七届全国压力容器学术会议论文集[C];2009年

3 王冰;蔡善祥;陈学东;汪雪涛;王妙云;杨晓冬;;重油催化裂化装置再生系统管线失效分析与改造[A];第五届全国压力容器学术会议论文集[C];2001年

4 徐福顺;杨继红;刘兴;;酸再生系统在节能环保方面的设计和应用[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年

5 邸宏;田兴亚;陈伊里;卢翠华;;不同马铃薯品种再生系统的筛选[A];中国作物学会马铃薯专业委员会2001年年会论文集[C];2001年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 曹鹏程;富士施乐在华建立资源再生系统[N];人民日报;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘后祥;船用SCR催化再生系统设计与仿真研究[D];大连海事大学;2015年

，

本文编号：772373