船舶SCR脱硝、积碳与再生研究
选择性催化还原（SCR）技术是目前唯一满足船舶柴油机排放法规 Tire-III的脱硝技术，为了应对越来越严格的船舶 NOX（氮氧化物）排放法规，研究者和船舶制造商将目光投向了 SCR技术。目前，船舶 SCR系统应用存在的主要问题有：（1）尺寸大，在拥挤的船舱占用空间大；（2）燃烧重油产生大量又细又黏的微粒覆盖到催化剂表面，导致催化剂活性下降快，频繁更换新鲜催化剂会大大增加 SCR系统运行成本。为了解决这些问题，本文研究了规格为长×宽×高=150mm×150mm×480mm，孔密度为86cpsi（55×55孔）的蜂窝状 SCR催化剂在高空速下的脱硝活性，分析了蜂窝状 SCR催化剂积碳因素并提出了几项预防积碳的措施和两种蜂窝状 SCR催化剂积碳失活再生技术方案。主要研究内容和结果为： （1）在广西玉柴机器股份有限公司生产的YC6A220C型柴油机排气管路上搭建了 SCR脱硝系统，主要探讨了孔密度为cpsi86的蜂窝状船舶 SCR催化剂在空速20000~45000h-1、温度250~360℃、NH3/NO摩尔比0.8~1.1时催化剂的脱硝效率，结果表明，温度320~360℃，NH3/NO摩尔比1~1.1时，催化剂在空速35000~40000h-1范围内的脱硝效率达到87.1％以上； （2）为了测试实验选用的催化剂在空速35000~40000h-1范围内的脱硝效率能否满足 Tire-III关于中速机和低速机的排放要求，实验测试了在360℃时NO浓度为1300ppm和1900ppm催化剂脱硝效率，结果表明，NH3/NO摩尔比为1~1.1时，催化剂脱硝效率达到80.1%以上。 （3）对微粒的测试表明，YC6A220C型柴油机产生的微粒直径主要集中在0.178~0.237?m之间，属于亚微米级粒子，主要受到布朗扩散、热泳力和湍流脉动力的作用沉积在催化剂通道表面；脱硝实验中也测试了积碳对催化剂脱硝活性的影响，结果表明，由于实验累积时间短，加上催化剂表面积碳在初期较为松散，开机时的强烈气流脉冲能将催化剂表面的碳烟带出催化器，积碳对催化剂脱硝效果影响不明显。 （4）针对船舶SCR积碳失活，从催化剂选取、试验条件设计和 SCR系统设计等方面出发，提出了5项预防催化剂积碳失活的措施，同时提出了两种低温再生技术方案，一种是船舶柴油机 SCR积碳臭氧氧化再生技术：利用臭氧的强氧化性，在低温（180~250℃）下高效快速地氧化沉积在催化剂表面的柴油机微粒；另一种是船舶柴油机 SCR积碳 NO2氧化再生技术：利用NO2在较高温度（300~400℃）下的强氧化性将柴油机表面碳烟微粒氧化达到再生的目的。 （5）高孔密度高空速的催化剂可以使系统结构更为紧凑，尺寸减小，同时投资减少，以12V46C型船用柴油机为例进行分析，催化剂初投资费用减少了30~70%，船舶柴油机SCR积碳臭氧再生技术方案装置与催化剂初投资相当，大约为25万元。
船舶柴油机;选择性催化还原;脱硝技术;失活再生;积碳预防
宁波大学
硕士
能源利用与环境保护
杨国华
2014
中文
U664.121;X736.3
73
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）