陈悦，吕林

(武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室，湖北武汉430063)



船用柴油机SCR系统混合器仿真与试验研究

陈悦，吕林

(武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室，湖北武汉430063)

摘要:为了提高船用柴油机SCR的尿素蒸发分解速率以及与排气的混合均匀性，运用CFD手段对船机SCR系统的混合器进行优化设计，对比分析不同结构混合器对NH3分布均匀性、NOx转化效率、NH3泄漏及压力损失的影响。模拟结果表明:混合器有利于液滴的破碎，可促进尿素的蒸发及热解，同时能够提高喷雾与排气的混合均匀性;8叶片锥形混合器的混合效果最好，可使NOx转化率提高14.3％，氨泄漏降低25 ppm。对优化设计后的船机SCR系统进行柴油机D2循环排放试验，试验结果表明:在相同的催化剂体积和尿素喷射量下，安装8叶片锥形混合器后各工况点的NOx转化效率均上升约8％，NOx加权比排放从0.56 g/(kW·h)下降到0.37 g/(kW·h)。

关键词:柴油机;船机SCR;氮氧化物;排放试验;混合器;计算流体力学

选择性催化还原(SCR)技术凭借NOx转化效率高、燃油经济性好及适用范围广等优势成为国外实现IMO Tier3标准的主要方案。相比车用SCR系统，船用SCR系统的排温较低，尿素得不到充分的蒸发和分解;排气流场的不均匀性使得局部氨不足或氨过量，进而造成NOx转化效率下降和NH3泄漏升高。在催化剂、反应温度、空速及氨过量系数确定的情况下，可对船机SCR排气管流场进行优化设计，以提高催化剂入口的还原剂浓度以及还原剂与排气的混合程度［1－3］。

针对SCR系统，国内外学者已经开展了关于混合器的研究。……