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为响应2017年提出的“蓝天保卫战”计划,国家大力推进环保法规升级,各大柴油机企业积极响应,对排放的气体污染物进行治理。目前,国内大功率非道路柴油机NO_X排放控制研究较少,相关大功率柴油机NO_X排放高效处理技术不够成熟。而我国非道路环保法规即将从第三阶段过渡到第四阶段,因此本文研究具有更高NO_X转化效率的大功率非道路柴油机排放控制设备是非常有必要的。本文在查阅国内外文献和排放法规、了解国内外研究现状的基础上,主要进行了如下工作:1.设计SCR内部构造和安装布局,对SCR模型进行仿真计算。为提高尿素SCR系统的抗结晶能力和NO_X转化效率,根据分析,将尿素喷射点布置于管路中心,尿素喷雾锥角选择60°。根据柴油机废气流量等参数改进设计尿素混合管,将尿素混合管直径从250mm增加到300mm,混合管内使用多级混合器,封装桶体内设计出7列催化剂并联的安装方式。根据尿素喷枪和排气管弯曲方向不同,设计出4种SCR封装的安装结构。使用计算流体力动力学软件STAR-CCM+对4种SCR结构的性能进行仿真分析,发现排气管B侧弯曲、尿素喷枪安装在A侧时,SCR系统的结晶风险最低,NO_X转化性能最好。2.为SCR设计尿素喷射策略。本文研究的大功率柴油机使用场景众多,开发的策略可通过标定NO_X转化效率匹配不同的应用条件。对开发的尿素喷射策略进行离线测试,证明策略的准确性。对喷射系统的精度进行测试,精度在±2%以内,满足应用需要。3.进行SCR系统的结晶对比试验。设计新型结晶台架,台架中加入风机和电加热设备,用于改变台架上的废气流量和温度,可以验证SCR系统在不同匹配工况的抗结晶能力。结晶试验结果显示,排气管B侧弯曲时,将尿素喷枪安装在混合管A侧,尿素SCR系统的抗结晶能力更强,在所有测试工况均无结晶出现,满足柴油机匹配需求。4.对尿素SCR系统进行性能验证,测试NO_X转化性能。试验结果显示,SCR系统在两种标定效率下的NO_X转化效率分别为70.7%和93.2%,处理后的NO_X比排放量为2.32g/(kW·h)和0.54g/(kW·h),低于非道路排放法规第四阶段中的3.5g/(kW·h)和0.67g/(kW·h)。