【摘要】：伴隨著國際海事組織(IMO)的第三階段排放法規(guī)(Tier III)對船舶柴油機(jī)排出煙氣中氮氧化物(NO_x)含量提出了嚴(yán)格的限值要求和我國水域排放控制區(qū)(ECA)的設(shè)立,在柴油機(jī)的排氣系統(tǒng)中加裝脫硝凈化設(shè)備成為必然選擇,SCR技術(shù)憑借成熟的技術(shù)方案、良好的經(jīng)濟(jì)性成為降低船舶柴油機(jī)NO_x排放量技術(shù)中的首選。通常SCR反應(yīng)器由金屬殼體和SCR催化劑以及附屬系統(tǒng)與設(shè)備組成。金屬殼體使柴油機(jī)的排氣管道在SCR反應(yīng)器的入口、出口截面形成了截面突變,使其具有了中、低頻消聲的能力;SCR催化劑的多孔結(jié)構(gòu)使其具有了高頻消聲能力。同時船舶柴油機(jī)的排氣噪聲作為船舶最主要的噪聲污染源,必須在船舶柴油機(jī)排氣系統(tǒng)中加裝排氣消聲器。于是在柴油機(jī)的排氣系統(tǒng)中,將SCR系統(tǒng)和排氣消聲器進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計形成一體化的排氣凈化消聲器將是一種可取的措施。排氣凈化消聲器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)脫硝凈化和控制排氣噪聲的雙重功能,而且還可以節(jié)省空間。在車用領(lǐng)域已有一體化的排氣凈化消聲器的應(yīng)用。本文借鑒了車用排氣凈化消聲器的應(yīng)用經(jīng)驗,對將配置于某型交通補(bǔ)給船上的MAN 9L32/40 TierⅡ型四沖程中速柴油主機(jī)的SCR系統(tǒng)和排氣消聲器進(jìn)行了聯(lián)合仿真與設(shè)計,設(shè)計了一款排氣凈化消聲器。主要包括以下的幾個方面。(1)采用動力系統(tǒng)、流場和聲場聯(lián)合分析的方法,結(jié)合商用軟件GT-Power、Fluent和LMS Virtual.Lab進(jìn)行聯(lián)合仿真,計算了初步設(shè)計的配置于船用MAN 9L32/40型柴油機(jī)的排氣凈化消聲器的壓力損失和消聲效果。仿真計算結(jié)果顯示,該排氣凈化消聲器的壓力損失小于2.5kPa,同時根據(jù)插入損失值可知其在多數(shù)頻率范圍內(nèi)具有良好的消聲效果。(2)針對初步設(shè)計的排氣凈化消聲器中反應(yīng)物在催化劑入口截面的分布不均和部分頻率范圍內(nèi)消聲效果不佳,通過在排氣凈化消聲器的擴(kuò)張段增加導(dǎo)流裝置、在中間段增加穿孔管和穿孔板結(jié)構(gòu)以達(dá)到優(yōu)化反應(yīng)物在各層催化劑入口截面的分布和優(yōu)化部分頻率范圍內(nèi)消聲效果的目的,同時與實船的參數(shù)進(jìn)行類比,其結(jié)果均滿足IMO Tier III標(biāo)準(zhǔn),壓力損失小于獨立配置SCR反應(yīng)器加消聲器的方案。(3)針對排氣凈化消聲器中SCR催化劑的吹灰和失效后的更換需求,對排氣凈化消聲器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的細(xì)化設(shè)計,并根據(jù)船廠要求,針對SCR反應(yīng)的還原劑的供應(yīng)需求,結(jié)合船上條件,對排氣凈化消聲器的輔助供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)原理設(shè)計和關(guān)鍵設(shè)備選型。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U664.121

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本文編號：2662607