车用柴油机SCR系统NO_x转化效率影响因素

NOx转化效率、尿素蒸发热解及沉积等问题是尿素SCR系统研究的关键问题.运用AVL FIRE软件对某柴油机SCR催化器系统进行了三维数值模拟,研究分析了不同因素对SCR系统的影响.结果表明,排气温度、尿素喷射压力和尿素喷射温度对SCR系统催化剂入口的还原剂均匀性、催化剂内部化学反应速率均有不同程度的影响.同时深入研究了催化器内部组分浓度的分布规律,分析了参数变化与组分浓度分布、NOx转化效率之间的关系,为SCR系统参数优化提供参考依据.     

柴油机Urea-SCR尿素喷射过程参数优化及数值模拟研究

建立SCR尿素喷射及催化反应器的三维物理模型,得到在各种不同工况下,排气速度和温度对尿素液滴分布及组分浓度分布均匀性影响,并优化了尿素喷射位置和角度;同时设计安装一款简单紧凑型的混合器,对加装混合器后的氨浓度分布进行了分析,并结合试验归纳出尿素喷射过程对NOx转化效率的影响因素。研究结果表明:排气速度的提高影响喷雾的形态,液膜的生成主要发生在低温低转速工况;改变喷射位置和喷射角度对均匀性影响不明显;安装混合器可以明显改善氨浓度均匀性及转化效率,分别提升0.89%和92%,液膜有一定程度的增加,压力损失600Pa,控制在一个相对较低的水平。     

柴油机Urea—SCR催化器的数值模拟与优化

运用计算流体动力学（CFD）的方法对某一柴油机Urea—SCR催化器进行了数值模拟,考虑了尿素溶液的喷射雾化、水分蒸发以及热解过程,忽略了载体内部的表面化学反应过程。通过考察载体入口处氨气分布均匀性系数,对有无混合器、不同喷射距离、不同喷孔分布形式及不同喷孔直径条件下的催化器性能进行评估对比,为催化器的进一步优化提供指导性意见。     

柴油机SCR系统尿素水溶液喷雾分解的试验研究

试验研究了柴油机选择性催化还原(SCR)系统的尿素分解规律,分析了排气温度、排气流量、尿素水溶液喷射速率、喷嘴布置位置对尿素分解产物和分解率的影响,并在发动机运行工况下通过透明排气管观察了尿素喷雾过程。试验结果表明:尿素水溶液喷雾碰到排气管内壁面后容易形成液膜,液膜的形成和发展对尿素分解和沉积物的生成具有显著影响;尿素喷入排气管后在进入催化器前无法完全分解,大部分工况下,尿素分解率小于50%;排气温度对尿素分解过程影响显著,排气温度上升时,尿素分解率明显上升;排气流量、喷嘴布置位置对尿素分解率也有重要影响,尿素水溶液喷射量的影响不明显;尿素热分解生成氨气和异氰酸,而氨气比异氰酸的生成量大,说明副反应在尿素分解过程中起重要作用,影响了氨气生成路径,并有可能导致沉积物生成。     

柴油机SCR系统气液两相流准一维数值模拟

对柴油机选择性催化还原(SCR)系统气液两相流进行了准一维建模,并开发了模拟计算程序.用欧拉方法求解气相流动,其中压力速度耦合问题采用Simple算法求解.用拉格朗日方法求解液滴的蒸发、热解、运动和碰壁等过程,气液两相耦合通过在气相方程中附加源项的方式实现.模拟计算结果表明:随着排气平均温度的升高和排气流量的降低,尿素分解效率都会逐渐升高;尿素水溶液喷射速率对尿素分解效率影响不大;总体上液滴初始直径的减小能够促进尿素的分解,在不产生壁膜的前提下,合理组织尿素水溶液喷雾碰壁,可以促进大直径喷雾(50,μm以上)的尿素分解;增大排气管直径能够显著提高尿素分解效率,降低压力损失,是优化SCR系统性能的有效方法.     

基于计算流体力学的柴油机选择性催化还原系统尿素水溶液喷雾特性分析

为探究影响柴油机排气管尿素水溶液（ureawatersolution,UWS）雾化效果的因素,搭建了UWS喷射试验台架,通过激光粒度仪测得尿素液滴粒径分布,并运用Rosin-Rammler函数对试验获得的累积粒径分布进行非线性拟合,利用计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）软件对柴油机负荷工况、UWS喷射温度和排气管壁温3种不同因素对UWS喷雾雾化特征、NH3浓度分布及液膜形成的影响进行仿真计算。结果表明：低负荷工况下的排气流量和温度低,UWS喷入量少,尿素液滴分解NH3的速率较低,80 ms时刻NH3主要分布在排气管中游;中高负荷工况,排气温度高、UWS喷入量多,有利于尿素蒸发热解生成NH3,该时刻NH3浓度区域偏离轴线,贴近排气管上表面;喷雾液滴粒径随UWS喷射温度的升高而减小,范围在1～12μm,空间内NH3浓度小幅增加,液膜沉积率随喷射温度升高显著降低;排气管壁温对UWS喷雾液滴粒径和蒸发热解速率影响较大,壁温升高加快了液滴粒径减小的速度,当壁面温度为473 K时,150 ms时刻下液滴粒径主要集中在30μm以下,附着壁面的液膜厚度明...     

尿素SCR催化反应中气态氨供给速率计算方法研究

在研究选择性催化还原(SCR)反应的气态氨平衡关系及催化剂动态转化效率-储氨量关系的基础上,提出了一种基于催化剂台架试验-性能模拟计算结果对比的台架试验条件下SCR催化反应体系中气态氨供给速率、尿素存积速率的定量计算方法。使用该方法针对特定SCR台架试验数据进行的计算,结果表明:在催化剂入口排气温度300℃、空速40 000h-1时,尿素水溶液分解存在一定程度滞后,但最终分解较为完全。这为研究SCR台架评价中尿素水溶液的分解条件及其对评价结果的影响提供了工具。     

柴油机尿素SCR喷射特性的试验研究

尿素水溶液喷射量的精确控制对SCR系统的性能至关重要.利用SCR喷射试验装置对影响尿素水溶液喷射特性的因素进行了试验研究,包括占空比、频率、压力、液体密度以及有无空气辅助系统等.结果表明:占空比与尿素喷射量呈线性关系;喷射频率过大则无法实现小剂量喷射,而喷射频率过小则造成系统压力波动大;压力变化影响喷射量的大小,系统需要保持压力固定;液体密度越大质量流量越大;空气辅助系统的加入对喷射量的影响较小.     

基于CFD耦合尿素分解机理的混合器性能评估

为评估排气后处理系统中混合器的性能,利用计算流体力学(CFD)耦合尿素分解详细机理建立柴油机排气后处理系统的三维数值模型.基于该模型计算尿素水溶液的蒸发和热解产物包括3种尿素分解副产物(缩二脲、三聚氰酸和三聚氰酸一酰胺)的形成过程,并利用尿素结晶和副产物的质量与分布、选择性催化还原(SCR)入口均匀性以及混合器前后压力...     

改进型(SNCR+SCR)混合脱硝工艺气液多组分混合特性的数值模拟

提出了改进型(SNCR+ SCR)混合法脱硝工艺,建立了省煤器出口烟道NH3逃逸的摩尔分数分布模型和SCR入口烟道流场均流导流组件模块装置,基于Fluent平台,对大型燃煤锅炉改进型(SNCR+ SCR)混合脱硝工艺在锅炉转向角处还原剂液滴与烟气的混合过程进行数值模拟,并进一步掌握SNCR后段烟气流场的氨氮混合特性和分布特性,同时考虑了混合过程与复杂温度场的相互作用,并探讨了其对SCR反应段的脱硝效果影响.计算结果表明,在喷枪位置固定条件下,传统SNCR反应区脱硝效率在尿素溶液喷射初期随喷射量增加而增大,但不是线性关系,当氨氮物质的量之比大于1.15后,增长减缓,且氨逃逸量与增加的尿素溶液量也非线性关系,改进型工艺在转向角补充尿素溶液喷射后,省煤器出口NH3摩尔分数与补充尿素溶液流量呈线性关系,大大降低了尿素耗量,新型均流导流组件解决了SCR反应器入口界面的回流、二次流以及入射角过大问题,优化后催化剂入口界面烟气速度标准偏差小于10％,浓度场偏差小于5％,在(SNCR+ SCR)脱硝总效率70％条件下,综合考虑漏氨,氨氮物质的量之比可控制在1.5以下.最后通过应用该模型计算实际燃煤机组电厂运行反馈信息来验证数学模型的正确性和可靠性.