蜂窩層格式反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)與傳質(zhì)過程的研究.pdf

1、隨著國際海事組織（IMO）發(fā)布的TierⅢ排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施日期的臨近，對(duì)于船舶柴油機(jī)尾氣中氮氧化物的排放要求愈加嚴(yán)格。本文在現(xiàn)有的國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，圍繞著選擇性催化還原法（SCR）這一技術(shù)，選擇蜂窩狀V2O5/TiO2催化劑進(jìn)行研究，對(duì)影響脫硝技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備及主要因素進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化與分析，為反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、催化劑孔道內(nèi)的流動(dòng)形式及提高氮氧化物的脫除率提供了理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。本文主要的研究內(nèi)容如下：
　?。?）為了確定V2O5/T

2、iO2催化劑的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)及影響SCR催化反應(yīng)的因素，選取蜂窩式催化劑中的一個(gè)單獨(dú)孔道作為研究對(duì)象，建立了三維單孔道內(nèi)流通式模型。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將 E-R機(jī)理模型中的反應(yīng)速率方程通過數(shù)據(jù)擬合，轉(zhuǎn)化為可直接代入到 FLUENT軟件中的指數(shù)型方程，得出了不同溫度下的指前因子及 NH3濃度對(duì) NO反應(yīng)速率的影響，通過模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)及模型的可靠性。通過模擬得出了影響脫硝反應(yīng)效率的主要因素，并繪制出了脫硝效率與Re、反應(yīng)

3、溫度、氨氮摩爾比、NO入口濃度、孔道形式及孔道截面形狀等因素的曲線關(guān)系圖，通過分析對(duì)比進(jìn)而從中選出最優(yōu)的反應(yīng)條件及孔道形式，為達(dá)到滿足規(guī)定要求的脫硝率及反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。
　?。?）為了確定催化劑壁面對(duì) SCR反應(yīng)的影響，基于單孔道流通式模型所得出的反應(yīng)速率方程及影響反應(yīng)的因素，參照柴油機(jī)顆粒捕集技術(shù)（DPF）的建模方式建立了三維壁流式模型。選取相鄰的四個(gè)單孔道作為模擬對(duì)象，將壁面假定為多孔介質(zhì)區(qū)域，在已知孔隙率和孔徑

4、的條件下，通過體心立方模型計(jì)算出了催化劑顆粒的孔隙率與粒子直徑的關(guān)系，將模擬所得壓降與Ergun公式計(jì)算所得壓降進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。模擬了不同 Re、不同反應(yīng)溫度及不同氨氮摩爾比等條件下的情況，通過流通式模型與壁流式模型對(duì)比得出：相同條件下壁流式模型的脫硝率要高于流通式模型，特別是在溫度低于598K及 Re≥500時(shí)的條件下。
　　（3）依據(jù)某型船用柴油機(jī)主機(jī)參數(shù)及排氣組分，設(shè)計(jì)了 SCR反應(yīng)器尺寸及氨噴射量。利用Asp