随着船舶柴油机排放法规的日益严格,船舶柴油机加装后处理装置已成为必然的趋势。尤其是TIERⅢ排放法规的实施,使得选择性催化还原装置在降低船舶柴油机NOx排放方面扮演着越来越重要的角色。但由于SCR系统较大,严重影响了船舶的承载空间,因此,开展SCR小型化研究就显得十分必要。本文对反应器的结构进行了系统的优化。首先,使用AVL BOOST软件建立了包含入口边界、尿素喷嘴、SCR反应器和出口边界的SCR系统的一维模型,并对反应器中涉及到的相关化学反应的化学反应动力学参数进行了标定。结果表明,模拟得到的NOx转化率更接近实验值。随后对不同工况下的结构参数,如:催化剂长度、横截面积、孔密度、涂层厚度和载体壁厚等,对NOx转化率和压降的影响进行了模拟研究,得出了对NOx转化率和压降影响较大的结构参数。接下来使用响应面优化法对催化剂的结构参数进行了优化,经过优化后的结构参数为:催化剂横截面积为59612 mm~2;长度为190 mm;孔密度为350;涂层厚度为0.01 mm;载体壁厚为0.21 mm。使用最优结构参数时,SCR反应器的NOx转化率为94%;压降为733.9 Pa;催化剂体积为11.4 L。与优化之前相比,催化剂的总体积减小了31.3%。基于以上研究,使用AVL FIRE软件建立了SCR反应器的单路三维模型,对反应器的布置层数和层间距进行了模拟研究。结果表明,适当的增加催化剂层数和层间距可以改善反应器的性能。当催化剂布置为两层,层间距为24 mm时,反应器的性能较好。最后建立了SCR反应器的多支路模型,研究了支路数对反应器性能的影响。随着支路数的增加,SCR反应器的NOx转化率呈上升的趋势,并在支路数为3时达到最大。压降的变化幅度不是很明显,均在995~1050 Pa之间。