选择性催化还原(SCR)技术是净化船舶氮氧化物(NOX)排放,使之达到国际海事组织(IMO)Tier III标准的最有效途径。但船用低速机燃用高硫重油、排气温度低等情况,极大恶化了SCR系统的工作环境。以6S46ME-B船用低速柴油机高压SCR系统为研究对象,本文开展了SCR系统工作过程影响因素、尿素喷射控制、配机方案及主机调制等方面的研究,以期解决高压SCR系统船舶应用的理论问题。本文主要工作及结论如下:(1)开展了船用SCR系统工作过程影响因素及尿素控制策略研究。基于表面脱硝反应等理论,构建了SCR反应模型,分析了废气温度、废气流量、反应器尺寸、单位面积孔密度、氨氮比和废气硫含量对SCR系统工作过程的影响规律。其次,基于SCR反应模型,构建了开式和闭式尿素控制SCR模型,从NOX转化率、氨逃逸(NH3-slip)、尿素溶液喷射量等方面验证了模型的准确性。(2)开展了高压SCR系统配机方案研究。利用一维GT-power仿真软件,首先构建了低速柴油机模型,并验证了模型的精确性,然后在其基础上搭建了主机瞬态模型,以加载和减载的方式进行了对比验证。其次,基于低速柴油机模型,将尿素控制SCR系统嵌入主机排气系统中,并分析了高压SCR系统匹配及切换过程对涡轮/增压器、主机及SCR系统自身的影响规律。最后,基于主机瞬态模型,分析了尿素控制高压SCR系统配机的动态性能以及反应器的热惯性。研究发现:1)高压SCR系统在切换过程中,采取逐渐切入和逐渐切出的调制方案,效果较好。2)高压SCR系统匹配主机稳定运行后,主机排气背压明显增大、油耗略微升高、功率稍下降。例如:在100%负荷,主机排气背压升高约7.2k Pa,油耗升高约0.4g/k W·h,升高率为0.23%。3)在逐渐加载过程中,尿素控制高压SCR系统配机的氨氮比(NSR)采用0.77-0.85-0.90-0.90的喷射方案时,NOX加权比排放量为2.78g/(k W·h),能满足IMO Tier-III法规要求。此时,系统的NH3-slip分别为3.23ppm、13.48ppm、33.18ppm和46.09ppm。4)高压SCR反应器的热惯性主要体现在主机低负荷运行期间。(3)开展了以高压SCR系统为导向的主机调制方案研究。构建了高压SCR系统配机调制模型,分析了高硫、低硫废气条件下高压SCR系统配机的减排效果,明确了高硫条件下匹配高压SCR系统的主机调制方案。研究发现:1)低硫废气条件下,SCR系统减排效果能满足Tier III法规要求,而在高硫废气条件下很难满足Tier III法规要求。2)高硫废气条件下匹配高压SCR系统后,主机仅需要将低负荷的废气温度提高到320℃以上,且低负荷下扫气旁通(CBV)方案(开度为0.4,放气量为进气总量的11.2%)和废气旁通(EGB)方案(开度为0.6,放气量为废气总量的12.17%)均能满足了Tier-III排放法规要求。3)CBV调制方案在主机油耗和功率上要略优于EGB调制方案。