SCR催化反应单元性能研究

发布时间：2024-05-09 04:48

　　催化反应单元是SCR系统的重要组成部分，为了实现SCR系统的实时控制，对催化反应单元进行研究是十分必要的。本文以化学反应动力学为基础，结合详细的化学反应机理，运用反应动力学软件CHEMKIN,对NH3-SCR技术的氮氧化物还原过程的详细化学反应机理进行研究。建立了钒基NH3-SCR系统的详细反应机理模型，并与CHEMKIN软件的完全搅 拌反应器（PerfectlyStirredReactor,PSR）模型和蜂窝陶瓷整体反应器(HoneycombMonolithReactor)模型进行耦合,模拟标准SCR反应的反应过程；分析了各种反应条件及反应器参数对钒基催化剂性能的影响。在装有SCR系统的试验柴油机上，通过欧洲稳态十三工况测试法（ESC）进行试验研究，得到发动机的排气特性与NOx排放规律，确定模拟计算的参数设置范围并对比模拟结果，并分析反应动力学模型与反应器数学模型的合理性。建立一种简化的SCR控制模型，使用MATLAB编写控制程序，并在1.6GHz的电脑上运行。在温度小于720K时使用隐式方法来求解氨的覆盖率，在温度大于720K时使用一阶简化模型来求解。本文通过仿真模拟得到在SCR反...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 氨气 - 选择性催化还原(NH3-SCR )技术研究发展现状
        1.2.1 NH3 -SCR 催化剂研究现状
        1.2.2 贵金属催化剂
        1.2.3 分子筛催化剂
        1.2.4 金属氧化物催化剂
        1.2.5 NH3-SCR技术存在的问题
    1.3 本文研究内容
第二章 化学反应动力学基础及计算模型
    2.1 化学反应动力学基础
        2.1.1 基元反应动力学理论
        2.1.2 Arrhenius定律
    2.2 催化反应动力学
        2.2.1 多相催化反应基础
        2.2.2 NH3-SCR多相催化反应过程
    2.3 NH3-SCR反应原理
    2.4 化学动力学计算模型
第三章 CHEMKIN介绍及NH3-SCR试验装置
    3.1 CHEMKIN软件简介
        3.1.1 完全搅拌反应器（PerfectlyStirredReactor,PSR）
        3.1.2 蜂窝陶瓷整体式反应器（HoneycombMonolithReactor）
    3.2 柴油机台架试验系统
        3.2.1 试验用柴油机（SC9DF375Q3）
        3.2.2 测功机（ CW440B－1500/6500）
        3.2.3 柴油机台架测控系统的功能（FST2D）
        3.2.4 NH3-SCR系统
    3.3 样气采集系统
        3.3.1 样气采集系统的结构和功能
        3.3.2 气体分析仪（msk2030）
第四章 钒基NH3-SCR试验结果分析及机理研究
    4.1 柴油机NOx排放测试试验
        4.1.1 ESC试验
        4.1.2 ESC试验参数的确定
        4.1.3 试验过程
        4.1.4 试验结果
        4.1.5 柴油机的排气特征
    4.2 钒基催化剂的催化机理
    4.3 建立NH3-SCR反应模型
    4.4 催化器模型的参数设置
        4.4.1 入口参数
        4.4.2 出口边界条件
        4.4.3 载体区域
        4.4.4 模拟柴油机尾气组分
    4.5 结果与分析
        4.5.1 钒基SCR反应规律
        4.5.2 组分浓度随轴向距离变化规律
        4.5.3 覆盖率随轴向距离变化规律
    4.6 本章小结
第五章 基于状态空间简化的SCR催化剂实时控制模型
    5.1 基于状态空间的模型
    5.2 模型的建立
        5.2.1 原始模型
        5.2.2 简化模型
    5.3 ETC试验
    5.4 结果分析
    5.5 结论
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3968338