船用柴油机urea-scr系统仿真和优化设计

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1、中文摘要摘要选择性催化还原(SCR)被认为是迄今为止最为有效的柴油机NOx控制技术，它利用NH3将废气中的NOx除掉。现阶段，主要采用32．5％的尿素水溶液作为还原剂释放出NH3。船用柴油机尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统装置十分庞大，反应十分复杂，这对其系统的设计带来了巨大的难题。本文运用计算流体力学(CFD)商用软件FLUENT，以M锄B&W6S50MC．C船用柴油机Urea．SCR系统为研究对象，建立相应数值模型，模拟Urea-SCR系统物理化学过程以及进行相关参数的设计。主要工

2、作包括SCR催化反应的数值模拟，催化反应器设计和Urea-SCR系统喷嘴方案的选取。主要研究内容为：(1)利用单通道模型进行了催化反应的数值模拟，得到催化反应效率与反应温度、氨氮摩尔比和气体在催化剂中停留时间的关系。通过分析不同条件对催化剂脱硝效率的影响，从而优化反应条件，使SCR装置在最优化的条件下运行，同时也为催化器的结构设计提供参考。(2)兼用单通道模型和三维模型进行模拟，设计出适合M孤B&W6S50MC．C船用柴油机Urea—SCR系统的催化反应器结构。(3)利用FLUENT提供的离散相

3、模型，模拟Urea-SCR系统喷氨过程，比较不同喷嘴方案下氨气分布的均匀度指数，得到适合M锄B&W6S50MC．C船用柴油机Urea．SCR系统的喷嘴方案。关键词：柴油机；氮氧化物；选择性催化还原；计算流体力学英文摘要AbstractSelectivecatalyticredu“on(SCR)ist110u曲t弱龇moSteffectiveNOxcon昀ltecllllologyofdieSelengineby加．ItuSesNH3t0getridofNOx．Atthisstage，32．5％u

4、reasolutionisuSed觞areductaIltt0releaseNH3．MarinedieSelenginesureaselectiVecatm”icreduction(Urea．SCR)systemdeViceisVe巧large锄dreactionisVeDrcomplex，wllichbringahugeproblemt0medesignwork．Intllisp印er，tal(eMaIlB&W6S50MC-CM撕nedieselengineUrea-SCRSystem勰tll

5、eresearchobject’setupac0盯espondingmodelt0simulatcUrea-SCRsyStemphysicalandchernjcalprocess锄ddesiglltllerelev纽tparameterS．ThemaillcontentSoft11ispaperareaSfollows．(1)1Simulatecatal”icreactionbyuSeofsin91e—ch锄elmodelandobtaintllerel撕oIlShipofmecatal)，t

6、ice所ciencybe帆eenreaCtiontempe咖，NH3／NOx觚dresidencetime．Opt碱zetllereactionconditioIlSbyallalyzingtlleinnuenceofdi仃erentconditionsonmec划yticde-NOxe衔ciency，letSCR砌tworkattheoptimalconditio舾锄dprovidearefIerencet0conve哟rS廿．ucturedesigll．(2)Designcatal”icco

7、nVertorforM觚B&W6S50MC-Cm撕nedieselengineUrea-SCRsyst锄byusingsingle-cha埘1eImodel锄dthree—dimensionmmodels沛ulationapproach．(3)UsethediscretephaSemodeliIlFLUENTtosi舢latetheprocessofureainjectionofUr龃-SCRSystem，compareNH3eVe衄essiIldexofdi仃-erentnozzlelayou

8、tprogr锄t0gett11eamoStSuitableoneofM锄B&W6S50MC-CmarinedieSelengine．KeywOrds：Dieselengine；NOx；SCR；CFD船用柴油机U嗽-SCR系统仿真与优化设计第1章绪论1．1课题背景航运是完成贸易往来最好的交通手段，当前全球80％的国际贸易是通过船舶来运输的。随着贸易全球化进程的不断推进，世界航运也得到了空前的发展，船舶的使用量大大增加。柴油机以其具有良好的经济性、宽广的功率范围、尺寸小、重量轻、机动性好、可靠性高、