【摘 要】
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国际海事组织于2016年颁布实施的第三阶段排放法规,对船舶尾气排放提出了十分严格的要求,选择性催化还原（SCR）技术由于其优异的脱硝性能作为目前国内外船用柴油机的主要也是最成熟的脱硝手段,能够达到第三阶段的排放要求。SCR脱氮是一个复杂过程,它涉及了一系列的化学反应过程。本文就EX340-UA型小型船用低速柴油机排放参数为参考,通过CFD数值模拟的方法对尿素的蒸发分解以及催化剂的还原过程进行研究,
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国际海事组织于2016年颁布实施的第三阶段排放法规,对船舶尾气排放提出了十分严格的要求,选择性催化还原（SCR）技术由于其优异的脱硝性能作为目前国内外船用柴油机的主要也是最成熟的脱硝手段,能够达到第三阶段的排放要求。SCR脱氮是一个复杂过程,它涉及了一系列的化学反应过程。本文就EX340-UA型小型船用低速柴油机排放参数为参考,通过CFD数值模拟的方法对尿素的蒸发分解以及催化剂的还原过程进行研究,设计出符合要求的SCR系统并对其进行优化。本文首先是以催化剂前氨气浓度均匀性系数、氨气逃逸率、催化器催化效率及催化器压降为评价标准,讨论不同工作负荷和还原剂喷射参数（包括喷孔数目、还原剂和氮氧化物比值、喷射锥角、喷射速度及喷射位置）对SCR还原剂蒸发分解的影响。发现在高负荷下采用多孔喷射布置方案,喷入过量的还原剂,喷射位置离催化剂尽可能远时可以在低的氨气逃逸率下达到比较高的催化效率。其次,在仿真过程中发现在尾气流经弯道时会在管道下方出现旋涡,为了研究旋涡对氨气在管道内分布的影响,改变弯道的流动半径使旋涡效应减弱,发现水平管段底部出现的旋涡加强了氨气在管道内的扩散,对降低氨气逃逸率以及提高催化效率均具有促进作用。最后,研究不同物理参数对催化剂多孔介质的脱氮效率的影响,通过孔径和节距来计算孔隙率和比表面积,并分析孔隙率和比表面积的改变对整个SCR系统的影响,包括压降、氨气逃逸率以及催化效率。仿真结果表明在多孔介质孔隙率不变的情况下,减小比表面积可以降低催化器压降,提高催化效率;在多孔介质比表面积不变的情况下,增加孔隙率也可以降低催化器压降,但对催化效率没有明显影响。
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