柴油机SCR系统详细尿素分解反应动力学研究
发布时间：2021-09-30 19:30
国Ⅵ排放法规已在部分城市进行实施,高效低排放的柴油机成为未来研究的焦点,尿素-选择性还原催化（Urea-SCR）技术在配合柴油机尾气处理时具有宽裕的催化温度范围、较高的还原安全性及良好的燃油经济性等优势。以尿素作为还原剂氨（NH3）的储存来源,在实际柴油机SCR系统中要求尿素在短时间内能转氨完成,否则不完全的尿素分解易导致沉积物形成,影响NH3的转化效率,降低催化剂活性。本文主要通过构建尿素详细分解模型,从化学反应角度探讨SCR系统在管道中沉积物形成过程,利用仿真手段构造尿素分解管结构,设置不同运行条件监测尿素转氨效率、分解管出口处NH3的均匀性分布及沉积物生成量变化,同时改造管道内部结构来优化NH3的分布情况,从结构方面提出减少沉积物生成的解决方法。建立了尿素沉积物主要副产物缩二脲、三聚氰酸及三聚氰酸同系物的生成及分解子模型,基于量子化学方法过渡态理论计算三聚氰酸同系物的生成与分解反应的活化能与指前因子,对沉积物各组分进行热重分析试验来研究各组分的具体分解温度,通过热重曲线得出的试验数据计算各组分在不同温度阶段发生的反应的动力学参数,结合子模型验证各组分在分解过程可能出现的反应并对比...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１欧洲排放标准进程??Ｆｉｇ．?１－１?Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｅｍｉｓｓｉｏｎ?Ｓｔａｎｄａｒｄｓ?Ｐｒｏｃｅｓｓ??１－１ＷＨＴＣ
硕士学位论文?柴油机ＳＣＲ系统详细尿素分解反应动力学研ｌ２〇３。其中，以ＨＣ作还原剂的Ｇｕ－ＺＳＭ５催化剂对ＮＯｘ的转化效率可达６０％乙醇作还原剂的Ａｇ－Ａｋ〇３催化剂效率可达９０％以上。ＨＣ－ＳＣＲ技术的提出丰剂的种类，也提升了?ＳＣＲ控制氮氧化物的技术，但由于ＨＣ－ＳＣＲ催化剂的工于ＮＨ３－ＳＣＲ催化剂，导致低温下ＮＨ３的转化效率低，因此尚未得到产业化运用＾一１＇
２．１尿素沉积物的分布情况??在实际的排气管道中，由于尿素水溶液的蒸发和热分解过程缓慢，液滴喷射的惯性??作用导致液体会依附在喷嘴、催化剂及管道壁面上，尤其在没有空气辅助雾化器的乘用??车中，喷射器最好与半径较小管道结合使用。水溶液喷射撞击壁面蒸发造成局部冷却，??当表面温度低于临界温度时，液滴撞击的壁面逐渐形成液膜，异氰酸等活跃产物会与液??膜中尿素发生聚合反应，产生大量缩二脲在一定条件下会产生自缩合反应。液膜在排气??流速的冲刷下向排气管尾部、混合器、催化剂入口等局部有气流扰动的地方聚集，经过??长时间的累积，大量沉积物形成以致堵塞排气管道，图２－１、２－１、２－３呈现了喷嘴、催??化剂、管径部位形成的尿素沉积物ｔＭ。研究表明ｔｍ，由于拥有较高的分解温度，三聚??氰酸比缩二脲稳定，而三聚氰胺比三聚氰酸更稳定。三聚氰酸及其同系物，甚至是结构??更为复杂的高分子聚合物的完全分解需要接近７００°Ｃ的高温，一般的柴油机排气温度很??难达到其分解温度。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机SCR系统排气管壁沉积物影响因素仿真[J]. 钱枫,吕林,杨栋. 内燃机学报. 2018(02)
[2]柴油机SCR尿素结晶分析研究[J]. 朱明健,胡振奇,陈霍,姚本容. 现代车用动力. 2017(03)
[3]携带SCR系统的柴油机排气管中生成沉积物的影响因素研究[J]. 祝能,吕林,杨栋. 内燃机工程. 2015(06)
[4]SCR反应动力学模拟[J]. 张东伟,张营帅,李敏. 工业技术创新. 2015(02)
[5]基于详细沉积物模型的尿素喷嘴内部结晶研究[J]. 陈悦,吕林,沈捷. 内燃机工程. 2015(01)
[6]柴油机SCR系统尿素结晶的适用性研究[J]. 史留庆,张翠平. 科技创新与应用. 2014(32)
[7]柴油机尿素SCR系统沉积物成因研究[J]. 冯向宇,葛蕴珊,马朝臣,韩秀坤,谭建伟,李加强. 内燃机工程. 2014(06)
[8]重型柴油机Urea-SCR系统尿素沉积物的试验研究[J]. 张纪元,李国祥,孙少军,王意宝,陶建忠,赵彦光. 车用发动机. 2012(04)
[9]重型柴油机NOx尿素SCR混合器的设计与试验研究[J]. 赵彦光,胡静,陈镇,帅石金,肖建华,王建昕. 内燃机工程. 2012(01)
[10]国Ⅳ柴油机SCR后处理系统结晶体成分分析[J]. 高俊华,邝坚,宋崇林,张仲荣,景晓军. 燃烧科学与技术. 2010(06)
硕士论文
[1]基于详细尿素沉积物形成机理的柴油机SCR系统优化研究[D]. 侯鑫.广西大学 2016
[2]Urea-SCR排气后处理系统在重型柴油机中的应用[D]. 刘丙善.武汉理工大学 2006
本文编号：3416506
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１欧洲排放标准进程??Ｆｉｇ．?１－１?Ｅｕｒｏｐｅａｎ?Ｅｍｉｓｓｉｏｎ?Ｓｔａｎｄａｒｄｓ?Ｐｒｏｃｅｓｓ??１－１ＷＨＴＣ
硕士学位论文?柴油机ＳＣＲ系统详细尿素分解反应动力学研ｌ２〇３。其中，以ＨＣ作还原剂的Ｇｕ－ＺＳＭ５催化剂对ＮＯｘ的转化效率可达６０％乙醇作还原剂的Ａｇ－Ａｋ〇３催化剂效率可达９０％以上。ＨＣ－ＳＣＲ技术的提出丰剂的种类，也提升了?ＳＣＲ控制氮氧化物的技术，但由于ＨＣ－ＳＣＲ催化剂的工于ＮＨ３－ＳＣＲ催化剂，导致低温下ＮＨ３的转化效率低，因此尚未得到产业化运用＾一１＇
２．１尿素沉积物的分布情况??在实际的排气管道中，由于尿素水溶液的蒸发和热分解过程缓慢，液滴喷射的惯性??作用导致液体会依附在喷嘴、催化剂及管道壁面上，尤其在没有空气辅助雾化器的乘用??车中，喷射器最好与半径较小管道结合使用。水溶液喷射撞击壁面蒸发造成局部冷却，??当表面温度低于临界温度时，液滴撞击的壁面逐渐形成液膜，异氰酸等活跃产物会与液??膜中尿素发生聚合反应，产生大量缩二脲在一定条件下会产生自缩合反应。液膜在排气??流速的冲刷下向排气管尾部、混合器、催化剂入口等局部有气流扰动的地方聚集，经过??长时间的累积，大量沉积物形成以致堵塞排气管道，图２－１、２－１、２－３呈现了喷嘴、催??化剂、管径部位形成的尿素沉积物ｔＭ。研究表明ｔｍ，由于拥有较高的分解温度，三聚??氰酸比缩二脲稳定，而三聚氰胺比三聚氰酸更稳定。三聚氰酸及其同系物，甚至是结构??更为复杂的高分子聚合物的完全分解需要接近７００°Ｃ的高温，一般的柴油机排气温度很??难达到其分解温度。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机SCR系统排气管壁沉积物影响因素仿真[J]. 钱枫,吕林,杨栋. 内燃机学报. 2018(02)
[2]柴油机SCR尿素结晶分析研究[J]. 朱明健,胡振奇,陈霍,姚本容. 现代车用动力. 2017(03)
[3]携带SCR系统的柴油机排气管中生成沉积物的影响因素研究[J]. 祝能,吕林,杨栋. 内燃机工程. 2015(06)
[4]SCR反应动力学模拟[J]. 张东伟,张营帅,李敏. 工业技术创新. 2015(02)
[5]基于详细沉积物模型的尿素喷嘴内部结晶研究[J]. 陈悦,吕林,沈捷. 内燃机工程. 2015(01)
[6]柴油机SCR系统尿素结晶的适用性研究[J]. 史留庆,张翠平. 科技创新与应用. 2014(32)
[7]柴油机尿素SCR系统沉积物成因研究[J]. 冯向宇,葛蕴珊,马朝臣,韩秀坤,谭建伟,李加强. 内燃机工程. 2014(06)
[8]重型柴油机Urea-SCR系统尿素沉积物的试验研究[J]. 张纪元,李国祥,孙少军,王意宝,陶建忠,赵彦光. 车用发动机. 2012(04)
[9]重型柴油机NOx尿素SCR混合器的设计与试验研究[J]. 赵彦光,胡静,陈镇,帅石金,肖建华,王建昕. 内燃机工程. 2012(01)
[10]国Ⅳ柴油机SCR后处理系统结晶体成分分析[J]. 高俊华,邝坚,宋崇林,张仲荣,景晓军. 燃烧科学与技术. 2010(06)
硕士论文
[1]基于详细尿素沉积物形成机理的柴油机SCR系统优化研究[D]. 侯鑫.广西大学 2016
[2]Urea-SCR排气后处理系统在重型柴油机中的应用[D]. 刘丙善.武汉理工大学 2006
本文编号：3416506
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