论文部分内容阅读
为满足MARPOL公约Tier Ⅲ对氮氧化物排放的限制要求,航运界一直在探索可行的船舶氮氧化物减排措施。其中,选择性催化还原(SCR)技术是公认的能够降低氮氧化物排放的有效措施之一。SCR系统中,催化剂直接关系到氮氧化物转化能力,而催化剂尺寸是影响催化剂性能的重要因素,为此,催化剂尺寸设计成为了SCR领域的一项主要研究课题。本文以6105AZLD型发电柴油机为研究对象,搭建SCR系统试验台后进行了催化剂性能试验,试验结果表明在25%、50%、75%和100%负荷下系统脱硝率均低于50%,分析后得出催化剂结构尺寸不合理是造成脱硝率较低的主要原因,为此,本文进行了试验用柴油机SCR催化剂尺寸的优化研究。首先,通过参考国内外文献总结了SCR催化剂设计的总体思路和设计船用催化剂时应注意的问题,并详细分析了催化剂设计过程和设计依据,在此基础上进行了目标柴油机SCR催化剂尺寸的初步设计,确定了催化剂体积、截面积、截面布置形式的大致范围。然后,利用AVL BOOST软件进行了SCR催化剂建模,根据试验数据进行了模型边界条件的计算和设置,并采用遗传算法对SCR化学反应动力学参数进行了优化,使模型中的催化剂性能与实际所用催化剂性能相符。最后,利用所建的SCR催化剂模型,仿真研究了结构参数对催化剂性能的影响。一方面进行了定体积优化设计,即在催化剂总体积不变的情况下,改变孔密度后分析催化剂性能的变化情况,结果显示通过改变孔密度无法满足系统设计技术指标；另一方面进行了变体积优化设计,即首先确定适合目标柴油机的最佳催化剂体积,在此基础上依次确定其他结构参数,最终确定的催化剂体积为0.072m3,长度为0.8m,截面布置形式为2×2,孔密度为30×30,壁厚为0.6mm,布置层数为2,系统脱硝率、氨逃逸率和压降分别为81%、7.5ppm、237Pa,结果满足设计要求。