【摘要】：柴油機尾氣中NO_x的排放會嚴重污染大氣環(huán)境,隨著排放法規(guī)的加嚴,尿素SCR技術(shù)已經(jīng)成為控制柴油機尾氣NO_x排放最有效的方式之一。但在實際工程應(yīng)用中,尿素水溶液霧化質(zhì)量差會造成NH_3分布不均勻和沉積物的生成,嚴重影響SCR系統(tǒng)的性能。改善尿素水溶液的霧化質(zhì)量,提高NO_x轉(zhuǎn)化效率一直是研究人員的關(guān)注熱點。本文基于文獻中的試驗數(shù)據(jù)建立并驗證了SCR催化反應(yīng)動力學(xué)模型和三維流動模型,并實現(xiàn)了二者的耦合。基于耦合模型,通過研究噴嘴安裝角度、尿素噴射角度及霧化錐角對尿素霧化過程的影響規(guī)律,對噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化。結(jié)果表明,噴嘴安裝角度為45°,尿素噴射角度為40°,霧化錐角為40°時可以保證較好的催化器入口截面NH_3分布均勻性及較低的壁膜生成量,即在該噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下,尿素水溶液霧化質(zhì)量較好�；趦�(yōu)化后的噴嘴結(jié)構(gòu),研究了空速、排氣溫度及氨氮比對SCR系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明,空速對催化器入口截面NH_3分布均勻性影響不顯著,但由于排氣流量增大,NH_3濃度顯著降低;同時氣流拖曳速度和換熱速率的加快使壁膜蒸發(fā)量、壁膜剩余量及壁膜總生成量均減少;且由于SCR催化器內(nèi)NH_3濃度和反應(yīng)時間隨空速的增大而降低,NO_x轉(zhuǎn)化率與N_2O生成量均逐漸減少。隨著排氣溫度升高,催化器入口截面NH_3濃度和均勻性指數(shù)均升高,相應(yīng)的壁膜總生成量逐漸降低,其中壁膜剩余量、壁膜蒸發(fā)量與壁膜總生成量的變化趨勢相同;排氣溫度超過350℃時,由于NH_3氧化反應(yīng)的競爭作用,NO_x轉(zhuǎn)化率開始降低,NH_4NO_3生成量隨排氣溫度的升高逐漸減少,進而N_2O生成量也逐漸降低。氨氮比越大,單位時間內(nèi)蒸發(fā)熱解的尿素越多,NH_3濃度越高,NO_x轉(zhuǎn)化率和N_2O生成量逐漸升高;同時單位時間內(nèi)未轉(zhuǎn)化為NH_3的尿素水溶液也越多,因此壁膜剩余質(zhì)量逐漸增多,且增加速率越來越快。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK421

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本文編號：2601067