催化剂涂层微孔结构对SCR系统NO_x转化效率的影响

借助选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统催化剂模型研究催化剂涂层微孔结构对氮氧化物(NOx)转化效率的影响。仿真结果表明:微孔结构对SCR系统特性的影响可分为催化活性限制区、孔扩散限制区和边界层传质限制区的影响。在催化活性限制区域,催化剂的转化效率依赖于催化剂的活性能力,通过增加钒含量以使SCR反应活化能降低或增加涂层负载均可提升该区域的NOx转化效率;在孔扩散限制区域,NOx和NH3在微孔内的扩散速率影响了其在活性位周围的浓度,限制了该区域的NOx转化效率,通过调整微孔结构以增加SCR反应物在微孔内的有效扩散系数是提升孔扩散区域NOx转化效率的主要方法;在边界层传质限制区域,NOx和NH3在边界层传质过程中的浓度降低是该区域NOx转化效率的主要限制因素,通过提高几何比表面积以增加通道内气体与涂层的接触面积,是提高该区域NOx转化效率的主要途径。     

穿孔管对集成式SCR催化转化消声器性能影响的试验研究

穿孔管结构广泛应用于消声器的设计中,SCR催化剂载体前端穿孔管对集成式SCR催化转化消声器的压力损失和SCR的NOx转化效率有较大影响.本研究设计了两种形式的SCR催化剂载体前穿孔管,通过试验研究了其对集成式SCR催化转化消声器性能的影响.采用水银U型管和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)分别测量了压力损失和NOx等浓度.试验结果表明:穿孔率较大的穿孔管和孔部分朝向SCR载体的穿孔管造成的压力损失比较小;穿孔管的不同结构和不同位置布置对SCR的NOx转化效率有明显影响;在某些工况下,差异在10％以上.     

Cu-Fe复合沸石型SCR催化剂在重型柴油机上的应用研究

在重型柴油机台架上研究了Cu-Fe复合沸石型SCR催化剂的稳态转化效率、氨存储特性、ETC循环和WHTC循环中的瞬态反应特性,以及催化剂后副反应产物N2O的生成规律。试验表明,相同条件下该沸石型SCR催化剂饱和氨存储量明显大于钒基催化剂,温度低于250℃时NOx转化效率受到氨存储量的影响,催化剂氨存储充分时190℃温度下NOx转化效率达到74%。瞬态循环中WHTC循环的平均排气温度比ETC循环大幅降低,催化剂的NOx转化效率受到氨泄漏的限制,经过SCR控制策略优化后可以满足北京第四阶段对WHTC循环的检测要求。N2O是该SCR系统的主要副产物,在低温和高温时浓度较高,符合N2O的生成机理。     

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.     

基于正交试验法6105AZLD柴油机SCR催化剂尺寸优化

基于6105AZLD船舶柴油机SCR试验台,采用AVL BOOST软件建立SCR催化剂仿真模型,利用控制变量法分别研究催化剂孔密度、长度和壁厚对脱硝性能的影响,获得初步的优化范围.采用正交试验法详细研究各参数对脱硝率的影响,对仿真结果进行极差分析,得到对脱硝性能影响显著性依次为催化剂孔密度＞催化剂长度＞催化剂壁厚.根据...     

柴油机钒基与沸石基SCR催化剂对比试验研究

在柴油机台架上比较了钒基、Cu沸石、Fe沸石选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂的稳态转化效率、动态反应特性、副反应产物等性能,试验中SCR喷射系统、催化剂规格和封装形式保持一致。试验结果表明:Cu沸石SCR低温转化效率高于钒基SCR和Fe沸石SCR;前置柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)能够显著提高钒基SCR和Fe沸石SCR催化剂低温转化效率;NO2/NOx摩尔比超过50%时,钒基SCR催化剂的转化效率下降,沸石SCR催化剂的转化效率不受影响;钒基SCR催化剂比沸石SCR催化剂的饱和氨存储量低,动态响应速率也较快,在低温段Cu沸石比Fe沸石SCR催化剂吸附氨气的能力更强;SCR反应中,Cu沸石SCR催化剂比钒基和Fe沸石SCR催化剂更容易生成N2O,当有前置DOC时Cu沸石SCR催化剂的N2O生成量进一步提高。     

柴油机尿素SCR后处理系统排放特性试验研究

影响尿素SCR后处理系统性能的因素很多,如喷嘴形式、喷射位置、辅助空气、催化剂性能等.通过发动机台架试验,对影响尿素SCR性能的因素进行了研究.结论如下:喷嘴形式和喷射方向对尿素的雾化和空间分布有很大影响;喷嘴距离催化剂越远转化效率越高;本系统采用0.2 MPa的辅助空气压力较为理想;NOx的转化效率随着催化剂温度的升高而提高;催化剂温度越低其储氨能力越强;SCR催化剂对NO与NO2的比例、HC和CO的浓度有影响.     

基于固体SCR技术的柴油机NO_x排放特性试验研究

在安装有钒基催化剂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统的柴油机台架上,研究了尿素SCR系统与固体SCR系统的NOx排放特性。试验结果表明:固体SCR系统不会产生尿素结晶现象;中低排气温度下应用固体SCR技术可以改善柴油机NOx排放,低排气温度下尤其明显,平均效率比尿素SCR提高了6%;高排气温度下固体SCR系统与尿素SCR系统的NOx转化效率总体相当。     

冲动式汽轮机级平衡孔面积对级性能影响的研究

针对某600 MW机组高压缸冲动式级的模拟透平级在隔板汽封一定的条件下,通过改变平衡孔的孔径及总面积,对模拟透平级进行数值计算分析,研究平衡孔面积的变化对透平级效率和气动性能的影响,并与试验结果进行了分析比较.结果表明：叶轮上开平衡孔有利于改善级间根部流动,提高了透平级效率;与无平衡孔透平级相比,随着平衡孔面积的增大,级效率逐渐提高;但面积增大至一定值后,级效率变化不明显;在叶轮结构和强度许可的条件下,设计时平衡孔面积可尽量取大一些,以保证设计工况时级间根部保持不吸不漏或少量漏气状态;平衡孔面积较大,也有利于减小隔板漏气量增加对级效率的影响作用;对于反动度较小的冲动级,要获得最佳级间漏气工况（相对漏气量约-1%）是不太可能的.     

带提升管内循环流化床的流动特性研究

运行参数和结构尺寸是内循环流化床物料循环流率的重要因素。设计并搭建了内循环流化冷态试验台,通过实验分析了气化室风速、提升管风速、返料孔高度及大小对物料循环流率的影响。实验表明:物料循环流率随气化室风速、提升管风速的增大而增大,但增加幅度变化不同;随返料孔位置的增高而下降,且下降速度加快;随着返料孔面积的增大,先增大然后减小。     

蜂窝式通风器中油滴运动与分离效率计算

为研究转速、空气流量、蜂窝孔长度、对边距及空气温度对蜂窝式轴心通风器油气分离性能的影响,建立了基于质点运动学的蜂窝孔内滑油颗粒运动方程,采用龙格-库塔法求解得到颗粒运动轨迹,结合蜂窝结构几何特点给出颗粒分离判据,在给定颗粒直径分布的条件下求得蜂窝孔的分离效率,分析了各项参数对蜂窝孔分离效率的影响,并给出了分离效率与各参数之间拟合关系式。结果表明：孔长和对边距一定时,分离效率随着转速提高和通风流量减小而增加;转速和流量一定时,增大蜂窝孔长度和减小对边距均使分离效率提高;降低空气温度使分离效率提高,但影响微弱。     

新型后处理器SCRF催化去除柴油机PM和NO_x的模拟计算与分析

以涂覆铜沸石的壁流式碳化硅SCRF(SCR catalysts coated DPF)为研究对象,对在SCRF壁面进行的碳烟氧化、NH3吸附及NOx还原反应过程进行模拟计算。计算结果表明:450℃时SCRF对NOx具有的最大转化率,并对PM有较高的氧化速率。随着NO2/NOx的增加,NH3吸附覆盖度降低,当NO2/NOx=0.5时,能同时达到较高的碳烟和NOx转化效率。增大氨氮比(ANR)和基底的比表面积,能提高NOx和PM的转化效率。沉积在SCRF壁面的滤饼层碳烟增大了NH3的物理吸附,同时碳烟的被动再生生成的NO组分改变了局部的NO2/NOx,能提高快速SCR的反应速率,因而增大了SCRF对NOx的还原效率。本研究能为新型后处理器SCRF在柴油机尾气系统中的应用提供理论基础。     

结构参数对圆柱孔簇腔式吸热器光学性能的影响研究

文章基于SolidWorks软件建立了圆柱孔簇腔式吸热器的物理、光学模型,然后利用Optisworks软件对该吸热器内壁的能流分布情况进行仿真,最后根据模拟结果研究了圆柱孔簇的结构参数对该吸热器的光学效率及其内壁能流分布情况的影响。分析结果表明:圆柱孔长度是吸热器内壁能流峰值的主要决定因素,圆柱孔长度对吸热器的光学效率无显著影响;吸热器内壁能流随着圆柱孔间距的增大而逐渐减小;吸热器中心圆柱孔内壁能流随着圆柱孔半径的增大而增大,吸热器第二层圆柱孔内壁能流随着圆柱孔半径的增大而减小;吸热器的光学效率随着圆柱孔间距的增大而减小,随着圆柱孔半径的增大而增大。     

利用Ir-ZSM5分子筛催化剂控制稀燃汽油机NOx排放的试验研究

为控制汽油机稀燃NOx排放,对Ir-ZSM5分子筛催化剂在实际稀燃排气条件下进行了试验研究．试验结果表明,应用Ir-ZSM5催化剂,可以实现CO对稀燃NOx的选择催化还原反应．在空燃比为15～20时,空速为30000／h时,NOx最高转化效率可达50％～80％,并且具有较宽的高活性温度窗口．随着空燃比的增加,NOx转化效率减小．Ir-ZSM5催化剂对HC、CO也可以实现较高的转化率,有望应用于当量空燃比条件,从而降低空燃比控制精度．该催化剂尤其适合稀燃汽油机的需要．     

柴油机DOC+SCR系统数值仿真与结构优化

为降低柴油机污染物排放,提出DOC+SCR直筒型催化器系统,利用计算流体动力学(CFD)建立DOC+SCR直筒型催化器的三维数值仿真模型,该模型包括尿素水溶液的蒸发和分解,但忽略催化剂表面的催化还原反应,基于简化模型提出一种NO_x转换效率的计算方法,根据试验结果对数值模型和NO_x转换效率计算方法进行验证.分析计算得到的催化器系统内部流场分布情况,提出多种结构优化方案,结果表明:优化后,特定工况下催化器系统压降由9.98,kPa减小至8.60,kPa,催化器结构因素引起的压降由2.98,kPa降低至1.60,kPa;SCR入口截面还原剂NH_3均匀性指数可提高到93.45%,,在特定工况下NO_x转换效率可达92.87%,.     

超临界CO2布雷顿循环中冷却器的夹点分析

针对超临界CO_2布雷顿循环中冷却器的夹点问题,采用传热单元模型,对夹点产生条件和影响因素进行了理论研究和计算分析。结果表明:冷却器内超临界CO_2的参数接近临界参数,产生夹点的可能性大;夹点的主要影响因素是超临界CO_2与水的流量比,随着流量比的增大,夹点温差逐渐减小;夹点温差对冷却器的换热面积和压降具有直接影响,随着夹点温差的增大,换热面积逐渐减小、压降逐渐增大;当夹点温差由2.9℃增大至4.4℃时,冷却器的换热面积减小了50%,但压降增大了约150%。     

柴油机Urea-SCR系统数值模拟与混合器结构优化

采用计算流体力学和化学反应动力学相结合的方法,运用FIRE软件对某尿素选择性还原Urea-SCR催化器系统进行全尺寸模拟,研究分析了催化器的流场及尿素液滴和组分浓度的分布规律。未加SCR混合器前,催化剂内部还原剂分布均匀性较差,NOx转化效率仅为45%~60%。最后模拟了安装挡板式和叶片式混合器的SCR系统。研究结果表明:两种混合器都可以大幅改善SCR催化剂入口还原剂的均匀性,安装混合器后,NOx转化效率提高约30%,达到85%以上。经过分析对比,叶片式混合器在改善还原剂均匀性和减少压力损失方面优于挡板式混合器。     

R290在微细圆管内流动沸腾摩擦压降特性研究

对制冷剂R290在微细圆管内流动沸腾摩擦压降梯度进行了定性的理论分析和定量的实验研究,分析不同影响因素下其变化规律。实验工况：质量流率50~1 020 kg/(m2•s)、热流密度1~70 kW/m2、管径1~3 mm、饱和温度-10~25 ℃、干度0~1。实验结果表明：质量流率的增大和换热管径的减小,都会造成摩擦压降梯度和增长幅度大幅增加;热流密度值的变化不影响摩擦压降梯度,但会影响摩擦压降达到最大值的时间;摩擦压降梯度随着饱和温度和管径的减小而增大;摩擦压降梯度在中低干度时快速增加,在高干度时增速减小趋于平稳,直至达到最大值后缓慢减小。     

气液喷射器性能研究及结构优化

气液喷射器的工作性能，主要在于其混合室与喷嘴出口截面比以及喷射器进出口压降的影响。为考虑结构尺寸和进出口压降对喷射器性能的影响，对气液喷射器中两流体的混合状态进行了仿真计算，对两相流体在混合环境中的压强、流速等分布图的性质开展了具体的研究，并针对不同的气液流量比、混合室长度、混合室直径的喷射器结构的特性开展了比较，得到其工作效率和压降都随气液比、混合室长度以及直径增加而升高。但在效率升高同时，压降也随之上升，导致混合管内壁流效应和流体间的摩擦阻力均增大，使其工作效率大大降低。最后利用多目标优化设计，在保持喷射器高效率同时降低其压降，得到了三组混合室直径以及长度的最佳值，与初始结构对比，使其效率平均提高了24.25%,压降平均降低了88.43%。     

含Pd双金属分子筛催化剂控制稀燃汽油机NOx排放

为实现对稀燃汽油机NOx排放的有效控制，对Pd-In-ZSM5、Cu-Pd-ZSM5催化剂在实际稀燃排气条件下进行了研究，对Pd-In-ZSM5催化剂，由于Pd、In两种金属的作用，出现了两个NOx转化效率的峰值，最高转化效率达到35．7％．Cu-Pd-ZSM5催化剂可以实现CO对NOx的还原反应，使稀燃NOx的转化效率最高达到60％，并且具有较宽的活性温度窗口；当量空燃比时，NOx的转化效率超过70％，含Pd的双金属分子筛催化剂，在不同的温度范围内，可以实现HC和CO对NOx的协同还原反应，有效拓宽较高NOx转化效率的活性温度窗口。