8舶柴油机Urea-SCR系统催化反应动力学分析.docVIP

8舶柴油机Urea-SCR系统催化反应动力学分析 江．蒜大ｒ Ｌ－一第３３卷 ｖ０１．３３ｌ第№ＬＪｏＵＲＮＡＬｏＦＪｌＡＮＧＳＬｂ＾、Ｊ、ＥＲＳＩｒＩ、Ｙ（．＼姒ｕｒａＩＳｃＩｃｌｌｃｃＬｄ…ｕｎＪａＪ ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７ｌ一７７７５．２０１２．０１．００８ 船舶柴油机Ｕｒｅａ—ＳＣＲ系统催化反应动力学分析 朱元清１，周松１，刘淼１，王金玉２ （１．哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００ｌ；２．潍柴动力股份有限公司应用工程部，山东潍坊２６１０４１）摘要：针对Ｕｒｅａ．ＳＣＲ系统的工作特点，利用计算流体动力学耦舍化学反应动力学的方法，对某型船舶柴油机ｕｒｅａ．ｓｃＲ系统的高负荷性能进行了计算，得到了脱硝率（ＤｅＮＯ，率）、ＮＨ３逃逸率和尿素消耗量的关系，探讨了快速ｓｃＲ反应对脱硝率和ＮＨ３逃逸率的影响，分析了催化过程中各组分质量分数的空间分布．结果表明：假定尿素溶液均匀混合在废气中，当（ＮＨ２）：ｃＯ与ＮＯ。摩尔比为０．４７５时，即ＮＨ，与ＮＯ。摩尔比为０．９５，脱硝率和ＮＨ，逃逸率的匹配最佳，且脱硝率的计算值与试验值的误差保持在５％以内；高负荷时，快速ｓｃＲ反应可使系统脱硝率进一步提高，并可以明显降低系统ＮＨ，逃逸率，避免造成二次污染． 关键词：船舶柴油机；Ｕｒｅａ—ＳＣＲ系统；脱硝率；ＮＨ３逃逸率；催化过程 中图分类号：ＴＫ４２１＋．５文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—７７７５（２０１２）０ｌ一００３４一０５ ｌｊＱｎｅｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｅｓｆ．ｏｒｍａｒｉｎｅ ｄｉｅｓｅｌＵｒｅａ—ＳＣＲｓｙｓｔｅｍ 劢ｕ玩ｎＭｉｎ９１，Ｚ幻ｌ‘舶ｎ９１，血“肘彘ｍ１，贶增加哆赳２ （１．ＣｏＵｅｇｅ０ｆＢ嗍ｒ＆Ｅ嗽ｇｙＥｌＩｇｉｎｅｅ—ｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｌＩｇｉｎｅｅｆｉｎｇｕｎｉＶｅ玛吼Ｈａｒｂｉｎ，Ｈｅｉｌｏ喇ｉａＩｌｇ１５０００１，ＣｌＩｉ旭；２．ＡｐｐｌｉｃａｌｉｏｎＥＩＩｇｉ—ｎ∞ｒｉｌｌｇＤｅｐａｎｍｅｎｔ，ＷｅｉｃｈａｉＰｏｗｅｒＣｏ唧柚ｙ“ＩＩｌｉｔｅｄ，Ｗｅｍｇ，ｓｈａｎｄｏＩＩｇ２６１０４ｌ，Ｃｈｉ眦） ｓｙｓｔｅｍ，ｋｉｎｅｔｉｃｓ趴ａｌｙｓｉｓｏｆｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒ；ｏｅｅｓｓｅｓＡ搬随ｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｆｏｒｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＵｒｅａ?ＳＣＲｍ撕ｎｅｄｉｅｓｅｌＵｒｅａ．ＳＣＲｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄｗ鹪ｃ棚ｅｄｏｎｏｕｔｂｙｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａＪｎｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）ｃｏｕｐｌｅｄ谢ｔｈｃｈｅｍｉｃａＪｒｅａｃｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓ． ｄｉｆ琵ｒｅｎｔｕｒｅａ３．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｍｎｓｉｅｎｔｍｏｄｅｌ，ＤｅＮＯ。ｒａｔｅｓａｎｄＮＨ３一ｓｌｉｐｓｕｎｄｅｒｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒａｔｅｓ，ｅｎ．ｅｃｔｓｏｆｆ瓠ｔＳＣＲｒｅａｃｔｉｏｎｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｄｉｓｔｒｉ－ｂｕｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆ如ｒｅｎｔｓｐｅｃｉｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈｉｇｈＤｅＮＯ，ｒａｔｅａｎｄｌｏｗＮＨ３．ｓｌｉｐａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｔ叩ｔｉｍａｌ（ＮＨ２）２Ｃｏ／ＮＯ，ｒａｔｉｏ ｂｙｉｎｃｒｅ鸫ｉｎｇｏｆ０．４７５ｆｏｒｅｎＤｒｈｉｇｈｌｏａｄｏｆｍａｒｉｎｅｄｉｅ鸵１．，１１ｌｅＤｅＮＯ，ｒａｔｅａｔｅｘ—ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＤｅＮＯ。ｍｔｅｉｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅｗｉｔｈｌｏａｄｃａｎｌｅｓｓｔｈａｎ５％．ｈ诎ｂｅｆｕｒｔｈｅｒｅｎｈａｎｃｅｄＮ０２／ＮＯｒａｔｉｏｔｏｌ：１诵ｍｏｂｖｉｏｕｓｄｅｃｒｅ鹤ｅｏｆＮＨ３－ｓｌｉｐ． ｐｒｏｃｅｓｓｅ８ＫｅｙｗＤｒｄｓ：ｍａｒｉｎｅｄｉｅｓｅｌ；Ｕｒｅａ—ＳＣＲｓｙｓｔｅｍ；ＤｅＮＯ，ｒａｔｅ；ＮＨ３－ｓｌｉｐ；ｃａｔａｌｙｔｉｃ 随着柴油机排放标准的日趋严格，Ｕｒｅａ—ＳｃＲ技ＳｃＲ系统内空间速度远大于电站ｓＣＲ，降低了ｕｒｅａ． ＳＣＲ系统的脱硝率（以下称：ＤｅＮＯ。率）．在柴油机 的负荷频繁变化时，该问题尤为明显㈨． Ｕｒｅａ—ＳＣＲ（Ｕｒｅａ—ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＣａｔａｌ），ｔｉｃＲｅｄｕｃｔｉｏｎ）反术得以在船舶、汽车领域大规模应用¨引．由于船舶、汽车的空间限制，柴油机排气系统的体积不能过大，以及船舶、汽车柴油机排气流速较高，导致ｕｒｅａ－ 收稿日期：２０１１—０５—１３