【作者】

Xingyu Liang，Bowen Zhao，Fei Zhang，Peijian Yang

【摘要】

某低速二冲程发动机配套涡前SCR系统的性能分析 4-减排技术-未来技术储备 Xingyu Liang，Bowen Zhao，Fei Zhang，Peijian Yang， Enxing Zhang，Xinyi Cao，Qingling Liu （天津大学） 摘要：国际海事组织（IMO）提出了比Tier II更为严格的Tier III排放法规，即严格限制船舶发动机产生的NOx排放。为满足IMO Tier III规定，船用发动机制造商必须采用适当的NOx减排技术或使用额外的后处理装置，这些技术可将NOx排放量降低95%以上，且在车用发动机上得到了广泛应用。SCR的工作原理是将尿素溶液注入废气，在一定的催化温度下，将SCR系统中的NOx转化为N2。然而由于船用发动机排温较低，传统的SCR催化剂转换温度范围较大，限制了SCR在船用低速二冲程柴油机上的应用。目前有几种方法可以克服这一限制，其中之一是开发适合于较低温度的创新催化剂，或将SCR布置在涡轮增压器之前，置于较高的温度和压力下。通过对布置在涡轮前SCR的研究，与其布置在涡轮后进行对比，可以减小布置在涡轮后SCR的体积，提高燃油经济性。柴油机制造商MAN B&W公司已将布置在涡轮增压前SCR应用于实际船用柴油机中。 本文研究了涡轮前SCR和传统的增压器后SCR对船舶发动机NOx减排性能、燃油经济性等性能指标的影响。由于低温催化剂Cu-chabazite良好的催化活性，它被用来在做模拟研究和建立涡轮前和涡轮后SCR后处理模型，分析低速二冲程柴油机上不同位置SCR的影响。基础发动机上，涡前和涡后温度随着负荷的增加而增大。发动机负荷从25%到100%时，温差在50～200°C。SCR系统布置在涡后位置时，SCR入口压力略高于大气压。SCR布置在涡前位置时，SCR入口压力在全负荷时明显增大到4.2 bar，同时产生的压降明显小于涡后位置。发动机在全负荷下运行时，布置在涡前SCR产生为0.07bar，约为涡后SCR压降的一半。压降越大，排气背压越大。因此，涡后SCR的船用发动机背压较大，并随发动机负荷的增加而增大。涡前SCR系统相比涡后SCR系统在燃油消耗率和功率输出方面具有优势，燃油消耗率减少0.66%，满负荷时输出多1%功率。在NOx减排方面，涡前SCR转化效率普遍高于涡后SCR系统，两种系统转化效率差异为31.86%。随着发动机负荷的增加，SCR内的空速和NH3氧化活性增加，导致涡前SCR系统NOx转化效率略有下降。一般来说，船用低速二冲程柴油机涡前SCR系统比传统的涡后SCR系统产生的压降更小，导致排气背压相对较低，具有燃油经济性和动力性的优势。同时涡前SCR系统在较高的废气压力和温度下，NOx转化效率较高，可以符合更严格的排放法规。 关键词：软件仿真；SCR；还原反应；铜基催化剂；排放分析；转化效率 译者简介： 金玉山，男，40，中国船舶重工集团公司第七一一研究所，高级工程师，专业方向：性能排放。 翻译：金玉山 校对：李翔

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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