柴油机SCR系统尿素喷嘴喷雾和性能研究

摘要

随着全球石化燃料的短缺及CO2减排压力的增加，柴油机以其各方面的优点得到越来越广泛的应用，但随之而来的是氮氧化物、微烟颗粒等对人体有害的污染物排放的增加。各国相继出台了排放法规，限制污染物，特别是氮氧化物的排放。选择性催化还原SCR技术是国内外已投入商业运行的比较成熟的柴油机尾气处理技术。SCR系统中一个非常重要的组成部分就是喷射还原剂溶液的喷嘴，直接影响SCR脱硝的效果。
　　本文建立了雾化试验系统和发动机台架试验系统。介绍了试验系统的组成、原理及测量仪器，包括全自动喷雾激光粒度仪、发动机、测功机等等。测量了喷嘴在不同气、液压力下的流量、雾化角、喷雾贯穿距离和索特尔平均粒径，给出了雾化颗粒粒径在空间中横向和纵向分布。首先进行了气体辅助和液压雾化喷嘴的实验对比，发现气体辅助式雾化喷嘴性能更好。于是基于现有产品，设计四种新旋流腔的空气雾化喷嘴，进行试验，发现旋流式喷嘴在液体压力较高时，耗气量较低，使喷雾矩外部的液滴粒径偏大。因此更新设计，增加外混结构，利用外混气体对喷雾矩外侧大颗粒液滴进行二次雾化，进一步降低喷嘴的雾化粒径。通过试验，最终优选了流线型和外混型两种结构喷嘴。两款喷嘴的喷雾角度分别为85o～95 o和50o～60 o，雾化粒径的分布区间分别为35～150微米和25～120微米之间。
　　新设计的喷嘴配合相应的尿素溶液计量供给系统进性台架试验，验证了喷嘴在柴油机SCR系统中的性能。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 NOx的生成机理

1.3 柴油机尾气后处理主要技术路线

1.4国内外柴油机SCR喷嘴

1.5 SCR喷嘴性能指标

1.6 本文主要研究内容

第二章 实验仪器和试验系统

2.1 SCR喷嘴喷雾试验系统

2.2 发动机台架试验系统

2.3本章小结

第三章 SCR喷嘴研发及喷雾研究

3.1 压力式和气体辅助雾化喷嘴的试验研究

3.2 旋流式气体雾化喷嘴的比较试验研究

3.3 旋流气力式雾化喷嘴优化选型研究

3.4优选气力式雾化喷嘴的试验研究

3.5 本章小结

第四章 优选喷嘴的柴油机台架实验

4.1 SCR载体前端尿素分解效果

4.2 SCR反应转化效率

4.3 NH3逃逸浓度

4.4 本章小结

第五章 全文总结和展望

5.1 全文总结

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

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答辨决议书