船用低压SCR反应装置仿真及优化

为解决传统船用低压选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应装置试验方法存在的工作量大、周期长、试错成本高等问题,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真和试验验证相结合的方式。在样机试验前得到最佳设计方案,在满足脱硝效率要求的同时,使系统总压降最优,可极大提高设计的效率和准确度,减少试验次数,缩短研发周期。该方法对SCR反应装置产品的设计具有重要的指导作用。

分流比对脱水型旋流器性能影响的实验研究

分流比对脱水型油水分离旋流器的性能具有显著影响。采用D20旋流器对水体积分数为5%的油水混合液进行了分流比对旋流器性能影响的实验研究,对比分析了不同入口流量下分流比对旋流器的分离效率、压降比以及压降的影响及其变化规律。结果表明,旋流器的简化效率和综合效率随分流比变化的曲线在增长的过程中存在一个拐点,该点处的分流比F=5.5%,最佳分流比选择5.5%~6.0%比较合适。在本次实验范围内,压降比随分流比的增大线性减小。溢流压降随分流比的增大而减小,溢流阻力系数则基本不变;底流压降在分流比增大的过程中基本保持不变,底流阻力系数减小。

深海管柱式气液分离器液相分离效率测量与分析

采用2种筒体入口结构(0#,1#),以空气和水为介质对管柱式气液分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclones,GLCC)液相分离效率进行试验研究。结果表明:GLCC的效率变化可划分为2个区域:无液滴带出区和液滴带出区。分析认为引入表示气相、液相流量变化关系的组合准数S有助于反映分离效率的变化规律。将效率等价为气相出口管液滴携带率,建立GLCC液滴携带曲线分区模型,包含携带初始区、线性带出区、旋流过渡区和稳定带出区。采用双曲正切函数得到0#入口结构液滴携带曲线关联式,相应的效率误差在1%以内。利用1#入口结构试验数据对该方法进行验证,相应的效率误差在1.5%以内,说明该方法对GLCC效率问题适用性较好,满足工程设计需求。

船用脱硫系统废水超滤膜性能对比试验

构建管式错流过滤装置和孔径检测装置,通过敞开式冲压法进行船用废水超滤膜的纯水通量研究,通过泡压法测定不同膜的最大孔径和最可几孔径,并结合电镜表征进一步验证不同膜的微观结构对滤膜性能的影响。结果表明:虽然碳化硅膜的纯水通量大,有利于增大船舶废水处理能力,但其孔径大、缺陷多,难以满足日趋严格的船舶排放法规要求;相比之下,陶瓷膜由于微观孔径小,纯水通量较小,但得益于较少的微观缺陷,其对船舶废水中的杂质甚至是溶解油有较高的截留率。

Ⅰ型镁基混合式船舶烟气脱硫系统试验

针对国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)船舶硫氧化物(SOx)排放限值要求,结合陆用镁法脱硫技术和实船应用环境,开展Ⅰ型镁基混合式船舶烟气脱硫系统设计和试验研究。采用台架试验方法分析关键设计参数对脱硫系统性能的影响。结果表明,在一定范围内,增大脱硫系统的液气比、气速,或增加喷淋层数量,均可提高脱硫效率,但会造成脱硫系统的压损增大。根据试验结果优化脱硫系统的设计参数之后,在自动运行模式下,开式脱硫系统和闭式脱硫系统的SOx排放均能达到等效0.1%硫含量燃油的限值,洗涤水排放满足IMO法规的要求,可为脱硫系统的实船应用提供指导。

基于CFD的某废气脱硫洗涤塔流场仿真与优化分析

针对某废气脱硫洗涤系统洗涤塔流场不均匀性问题展开研究。采用AVL Fire软件对塔体进行CFD模拟。以提高速度均匀度指数和降低进出口压降为优化目标提出三种改进措施:入口段加装冲孔板;调整环形导流层数;优化冲孔板位置。仿真结果表明:添加冲孔板结构较好地提升了塔内流速均匀度指数,烟气流速更快趋于稳定,有利于塔内化学反应进行;冲孔板置于涡流终点处时,流速均匀度指数较高且压损小;建议加装冲孔板后采用无导流形式的内部结构以减小洗涤塔内整体压损。

超滤膜对船舶脱硫废水的净化性能研究

为考察不同超滤膜在船舶脱硫废水处理中的过滤精度和长期稳定性,对它们进行微观形貌表征,并以含油废水进行了模拟试验。结果表明:陶瓷膜的颗粒尺寸为纳米级、粒径较为均匀,且膜表面微观缺陷少;对含油废水中的油性物质有较高的去除率,对有机污染物有较高的截留率,孔径不易被堵塞,长期膜通量较稳定、不易劣化。因此陶瓷膜综合性能优异,更适用于处理船舶脱硫废水。

适用于船用镁基脱硫技术的氧化镁水化率试验研究

基于船用低速柴油机脱硫系统试验平台,以氧化镁为原料,进行水合制备氢氧化镁试验研究。主要研究了水化温度、水化时间等参数对氧化镁转换成氢氧化镁水化率的影响;通过加入水化剂优化反应条件达到缩短水化周期及提高水化率的目的。试验结果表明:加入水化剂及提高反应温度对氧化镁水化有良好的促进作用。