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1、橐萎夫?qū)W碩士學(xué)位論文船舶柴油機SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究OptimizationResearchonSCRReactorofofStructuraIParametersMarineDieselEngine學(xué)位授予單位:集差太堂論文答辯日期:2Q蘭量生魚旦羔壘旦船舶柴油機SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究摘要隨著船舶柴油機排放污染問題日趨嚴(yán)重,MARPOL公約附則Ⅵ規(guī)定了嚴(yán)格的船舶排放標(biāo)準(zhǔn)。為了達到公約第三層標(biāo)準(zhǔn)(TireIII),必須采用排
2、氣后處理技術(shù)。選擇性催化還原(SCR)技術(shù),以其經(jīng)濟性好、對柴油機改動小、NOx轉(zhuǎn)化率高、對硫不敏感等特性,已被認(rèn)為是最有效的排放控制手段。本文以AVLFire軟件為平臺,建立了與某型柴油機相匹配的SCR反應(yīng)器三維模型。利用模擬計算的方法,對反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化,包括噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)、混合器位置和混合器葉片角度等,并對混合器的效用進行仿真分析。首先,根據(jù)柴油機標(biāo)定工況下的排氣參數(shù),選取V205/Yi02基催化劑,催化劑結(jié)構(gòu)采用蜂窩型方孔通
3、道,載體壁厚為01mm,涂層厚度為001mm。結(jié)合催化劑空速、內(nèi)部流速要求,通過計算可得到催化劑的體積和長度??紤]安裝要求,進而初步確定SCR反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)尺寸。利用Fire軟件,以排氣流動均勻性、氨分布均勻性和壓力損失等為優(yōu)化目標(biāo)對反應(yīng)器進行優(yōu)化,最終得到滿足各項設(shè)計要求的反應(yīng)器,優(yōu)化后的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)為:反應(yīng)器的截面積為0098m2,長度為O767m,擴張(收縮)角為90。。其次,利用Fire軟件對SCR系統(tǒng)噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化,包括
4、:噴嘴至催化劑入口距離、噴孔直徑、噴孔數(shù)目和噴孔軸線錐角四個主要參數(shù)。在柴油機標(biāo)定工況下,保持三個噴射參數(shù)不變,分析其中某一參數(shù)變化對SCR反應(yīng)器性能的影響,并得到各參數(shù)的合理取值范圍。利用正交法進行仿真方案設(shè)計,通過極差分析和方差分析找出NOx轉(zhuǎn)化率最高的噴射參數(shù)優(yōu)化組合。結(jié)果表明,噴嘴安裝于催化劑入口前7倍管徑距離、噴孔數(shù)為6、噴孔直徑02mm和噴孔軸線錐角為30。噴射參數(shù)組合,反應(yīng)器性能達到最優(yōu)。最后,為了促進尿素水溶液的蒸發(fā)、熱
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