柴油机SCR系统尿素喷嘴喷雾和性能研究

发布时间：2017-08-16 22:20

  本文关键词：柴油机SCR系统尿素喷嘴喷雾和性能研究

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【摘要】：随着全球石化燃料的短缺及CO2减排压力的增加,柴油机以其各方面的优点得到越来越广泛的应用,但随之而来的是氮氧化物、微烟颗粒等对人体有害的污染物排放的增加。各国相继出台了排放法规,限制污染物,特别是氮氧化物的排放。选择性催化还原SCR技术是国内外已投入商业运行的比较成熟的柴油机尾气处理技术。SCR系统中一个非常重要的组成部分就是喷射还原剂溶液的喷嘴,直接影响SCR脱硝的效果。本文建立了雾化试验系统和发动机台架试验系统。介绍了试验系统的组成、原理及测量仪器,包括全自动喷雾激光粒度仪、发动机、测功机等等。测量了喷嘴在不同气、液压力下的流量、雾化角、喷雾贯穿距离和索特尔平均粒径,给出了雾化颗粒粒径在空间中横向和纵向分布。首先进行了气体辅助和液压雾化喷嘴的实验对比,发现气体辅助式雾化喷嘴性能更好。于是基于现有产品,设计四种新旋流腔的空气雾化喷嘴,进行试验,发现旋流式喷嘴在液体压力较高时,耗气量较低,使喷雾矩外部的液滴粒径偏大。因此更新设计,增加外混结构,利用外混气体对喷雾矩外侧大颗粒液滴进行二次雾化,进一步降低喷嘴的雾化粒径。通过试验,最终优选了流线型和外混型两种结构喷嘴。两款喷嘴的喷雾角度分别为85°~95°和50°~60°,雾化粒径的分布区间分别为35~150微米和25~120微米之间。新设计的喷嘴配合相应的尿素溶液计量供给系统进性台架试验,验证了喷嘴在柴油机SCR系统中的性能。
【关键词】：柴油机 SCR 喷嘴 喷雾 气体辅助
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 NOX的生成机理9-11
• 1.3 柴油机尾气后处理主要技术路线11-15
• 1.3.1 EGR系统11-13
• 1.3.2 SCR系统13-15
• 1.4 国内外柴油机SCR喷嘴15-17
• 1.5 SCR喷嘴性能指标17-20
• 1.5.1 流量特性17-18
• 1.5.2 雾化角和喷雾距离18-19
• 1.5.3 雾化粒径及其分布19-20
• 1.6 本文主要研究内容20-21
• 第二章 实验仪器和试验系统21-29
• 2.1 SCR喷嘴喷雾试验系统21-26
• 2.1.1 气体流量计和压力传感器22-23
• 2.1.2 喷雾激光粒度仪23-24
• 2.1.3 DV2T旋转粘度计24-26
• 2.2 发动机台架试验系统26-28
• 2.2.1 柴油机26-28
• 2.2.2 气体分析仪28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 SCR喷嘴研发及喷雾研究29-56
• 3.1 压力式和气体辅助雾化喷嘴的试验研究30-35
• 3.1.1 流量特性的比较31-32
• 3.1.2 雾化角的比较32-33
• 3.1.3 喷射贯穿距的比较33
• 3.1.4 雾化粒径的横向空间分布比较33-35
• 3.1.5 耐温性35
• 3.2 旋流式气体雾化喷嘴的比较试验研究35-39
• 3.2.1 旋流雾化喷嘴的流量特性比较36-37
• 3.2.2 旋流雾化喷嘴的雾化角比较37-38
• 3.2.3 旋流雾化喷嘴的喷射贯穿距比较38-39
• 3.2.4 旋流雾化喷嘴的雾化粒径的变化39
• 3.3 旋流气力式雾化喷嘴优化选型研究39-46
• 3.3.1 流量特性42-43
• 3.3.2 雾化角43-44
• 3.3.3 喷射贯穿距44-45
• 3.3.4 雾化粒径45-46
• 3.4 优选气力式雾化喷嘴的试验研究46-55
• 3.4.1 流量特性48-49
• 3.4.2 雾化角49-50
• 3.4.3 雾化粒径50-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第四章 优选喷嘴的柴油机台架实验56-65
• 4.1 SCR载体前端尿素分解效果56-59
• 4.2 SCR反应转化效率59-62
• 4.3 NH3逃逸浓度62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 全文总结和展望65-67
• 5.1 全文总结65
• 5.2 未来工作展望65-67
• 参考文献67-69
• 致谢69-70
• 在校期间发表专利70

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本文编号：685842