Cu、Mn、Ce改性V_2O_5-WO_3/TiO_2/堇青石催化剂Urea-SCR脱除NO

采用硅胶为黏结剂,在堇青石蜂窝陶瓷上以涂覆法依次负载Cu、Mn、Ce改性的纳米TiO2粉末、W改性的V2O5粉末得到复合催化剂,在120～550℃用尿素选择性催化还原(Urea-SCR)氮氧化物时显示良好活性。与商业催化剂V2O5-WO3/TiO2相比,添加Cu、Mn、Ce后,催化剂脱硝活性显著提高,活性温度窗口明显拓宽。结果表明,催化剂的高活性与催化剂表面适度的酸碱性、高比值的V4+/V5+以及良好的氧化还原性能和锐钛矿相的TiO2、丰富的表面裂纹的存在等因素有关。

Urea-SCR系统尿素喷射数据驱动预测控制研究

为了同时实现较高的NOx转化效率和较低的NH3逃逸量这一矛盾的排放控制需求,基于数据驱动预测控制技术设计了一款urea-SCR系统尿素喷射控制器。数据来自某型号柴油机台架ETC瞬态循环测试试验,控制器直接由四输入及两输出(预测输出和约束输出)耦合激励再分离得出。基于系统的实际物理特性,在控制问题描述中明确考虑了输入输出量的时域约束。考虑到相对参考无偏的控制需求,预测方程采用增量型。台架测试表明,激励工况下,控制器能够满足优化问题提出的排放控制目标;非激励瞬态工况下,对于工况变化不确定性引起的干扰,控制器具有较好的鲁棒性。

船用柴油机Urea-SCR系统中的喷嘴选取研究

在某型号船用柴油机上对Urea-SCR系统的两种喷嘴进行试验研究,通过不同喷嘴对NOx降低量的对比,确定Urea-SCR系统喷嘴选取需要考虑的主要因素。

柴油机Urea-SCR催化器储氨量计算

针对Urea-SCR催化器储氨量计算问题,提出基于催化器下游NOx变化规律的计算方法,并分析对比其与质量守恒法的准确程度。在AVL台架上开展储氨特性试验并分析试验数据发现,添蓝溶液不足时,质量守恒法计算结果为负数且添蓝溶液过喷时其计算结果远大于变化规律法;相比质量守恒法,变化规律法排除了HC与NOx的反应以及添蓝溶液的沉淀与结晶对计算结果的影响,误差减少10%。

车用Urea-SCR系统NO_x动态转化效率的试验研究

为使Urea-SCR技术应用于拖拉机用柴油机,研究了Urea-SCR系统的NOx动态转化效率的影响因素。在发动机排放试验台上,使用6L280柴油机和产品SCR系统,采用SCR性能动态测试方法,考察了发动机整个工作区域的SCR动态过程。试验结果表明,一定条件下NOx动态转化效率与催化器氨存储量呈二次多项式关系,催化反应温度对此影响很大,空速影响很小;NOx动态转化效率的变化规律可用四维脉谱表达。

柴油机Urea-SCR系统沉积物生成临界状态模型研究

大量研究表明,Urea-SCR系统沉积物相关研究模型无法有效预测沉积物开始生成的临界状态,该临界状态常伴随着"莱登弗罗斯特"现象的消失。本研究基于"莱登弗罗斯特"点建立沉积物生成临界状态模型,由此仿真计算表征临界状态的临界添蓝流量,并与试验测得的临界添蓝流量值对比,发现喷雾体积通量q>7×10^-4m^3s^-1m^-2时,基于致密喷雾"莱登弗罗斯特"点的临界状态模型有较好的仿真精度;喷雾体积通量q>7×10^-4m^3s^-1m^-2时,基于单液滴"莱登弗罗斯特"点的临界状态模型仿真误差大。究其原因,由于喷雾体积通量q>7×10^-4 m^3s^-1m^-2时,单液滴沉积并未引起沉积物生成,沉积液滴易被壁面快速蒸发热解,则在该体积通量范围内考虑尿素在壁面的蒸发热解,最终提高了模型的仿真精度,实现了各喷雾体积通量下临界状态的有效预测。

Urea-SCR系统降低NO_x的实验研究

主要介绍Urea -SCR系统安装在 4 135G柴油机上的试验装置、工作流程。简要介绍了测试仪器和设备以及测试条件。对排放分析仪的测试数据进行对比分析 ,得出了该Urea -SCR系统运行后针对4 135G柴油机在 90 %负荷下可降低NOx 约 30 0ml/m3 ,转化效率达到 15 %～ 2 0 %。并对试验结果产生的原因做了简要地探讨和分析 ,对下一步改进和优化设计具有一定的指导意义。

柴油机Urea-SCR尾气处理方法研究

SCR(选择性催化还原)是目前研究最为广泛的柴油机NOx排放后处理技术。通过NOx预测值估算出该柴油机尿素还原剂的需求量,进而将一定量的尿素水溶液喷入排气管中,并在柴油发动机台架上进行了ESC柴油机稳态循环测试及部分速度特性,验证了SCR系统的可行性、减排效果,及其对柴油机性能的影响。

Urea-SCR系统周期性喷射控制策略试验研究

根据发动机稳态工况下的氮氧化物(NOx)转化率试验发现了NOx转化效率峰值现象,通过分析从理论上解释了该现象。根据NOx转化效率峰值现象,提出了尿素选择性催化还原(urea-SCR)系统周期性喷射设想。设计试验,通过对比自主urea-SCR系统周期性喷射策略与商业urea-SCR喷射策略的试验结果,发现urea-SCR系统周期性喷射在NOx转化效率、尿素喷射量、氨泄漏及尿素能效比等方面均有显著改善,对优化urea-SCR系统尿素喷射控制策略有重要意义。

船舶柴油机Urea-SCR系统工作过程计算研究

根据船舶柴油机Urea-SCR系统的工作特点,利用计算流体力学耦合化学反应动力学的方法,集成静态混合器模型、离散相模型、组分输运模型以及化学反应模型等主要模型,建立某型船舶柴油机Urea-SCR系统的三维动态数学模型。研究结果表明:本模型可以完成Urea-SCR系统的喷雾过程、混合过程以及化学反应过程等关键参数的一体化预测,进行Urea-SCR系统整个工作过程综合优化设计;高压喷射加静态混合器的组合可以明显提高大型Urea-SCR系统的气液混合均匀度,以利于催化转换效率的提高;该分析方法可以详细描述Urea-SCR系统整个工作过程,模拟结果与实测结果较吻合。

船舶柴油机Urea-SCR系统催化反应动力学分析

针对Urea-SCR系统的工作特点,利用计算流体动力学耦合化学反应动力学的方法,对某型船舶柴油机Urea-SCR系统的高负荷性能进行了计算,得到了脱硝率(DeNOx率)、NH3逃逸率和尿素消耗量的关系,探讨了快速SCR反应对脱硝率和NH3逃逸率的影响,分析了催化过程中各组分质量分数的空间分布.结果表明:假定尿素溶液均匀混合在废气中,当(NH2)2CO与NOx摩尔比为0.475时,即NH3与NOx摩尔比为0.95,脱硝率和NH3逃逸率的匹配最佳,且脱硝率的计算值与试验值的误差保持在5%以内;高负荷时,快速SCR反应可使系统脱硝率进一步提高,并可以明显降低系统NH3逃逸率,避免造成二次污染.

基于“三步法”的柴油机urea-SCR系统控制设计

为了同时实现较高的NOx转化率和较低的氨逃逸,提出了一种新颖的面向控制的urea-SCR模型,基于三步非线性控制方法——'三步法'设计了控制器。该控制器能够调节时变参数的非线性系统,跟踪理想的氨覆盖率目标。针对测量噪声和系统的不确定性,研究分析了该闭环系统的稳定性。研究基于精确enDYNA模型,在FTP75瞬态测试循环条件下,与蒙特卡罗随机参数法选取的最优PID控制器对比表明,所提出的控制策略具有很大优势。

顺序浸渍法制备V-W/x(Mn-Ce-Ti)/y(Cu-Ce-Ti)/堇青石urea-SCR催化剂及其性能研究(英文)

用溶胶凝胶法制备了Mn-Ce/TiO2(用M表示)和Cu-Ce/TiO2(用C表示)催化剂,将M相、C相和V2O5-WO3(用V表示)用顺序浸渍法依次负载到堇青石蜂窝陶瓷载体(CC)上。用尿素选择性催化还原NOx(SCR)的转化率作为衡量指标对一系列的整体催化剂性能进行评价。催化剂的物理化学性能用N2吸附、CO2-TPD、NH3-TPD、XRD、XPS和H2-TPR等进行表征。结果表明,当M相优先于C相负载到CC上时,在0.01%SO2和10%H2O存在的情况下,V/3C/3M/CC复合催化剂仍比C相或M相单独负载到堇青石上表现出较高的活性,并且微量的SO2有利于催化剂活性的提升。XRD分析结果表明,Cu-Ce负载到TiO2溶胶上有助于锐钛矿相的形成,Mn-Ce负载到TiO2上有助于金红石相的形成。比表面积只与M或C相的负载量有关而与负载顺序无关。M或C相能够增加催化剂表面不同强度的酸性位。H2-TPR研究结果表明,V和Cu或Mn之间的相互作用提高了V的还原能力,进而增加了耗氢量。由XPS分析可知,催化剂表面较高的V4+/V5+比值和大量化学吸附氧的存在有利于催化剂活性的提升。

Urea-SCR喷雾模拟计算中CFD的模型选择

数值模拟计算的模型选择对计算结果的准确性十分重要,不同的模型产生的不同结果差异很大,该文论述了采用计算流体力学技术模拟urea-SCR喷雾过程的优越性,利用spalart-allmaras模型、标准k-ε模型和标准k-ω模型对喷嘴雾化进行了数值模拟,分析了各模型的收敛性,速度矢量,动压力分布等物理量。结果表明：spalart-allmaras模型存在失真的情况,标准k-ε模型和标准k-ω模型在尿素SCR喷嘴模拟方面的应用是可行的。

分布式能源站天然气内燃机Urea-SCR系统模拟优化研究

为提高Urea-SCR系统的NOx脱除率,以某分布式能源站9.7 MW天然气内燃机Urea-SCR系统为研究对象,通过建立三维数值模型,研究了不同喷射位置条件下反应器内静态混合器、多孔板对流场、NH_(3)转化率及NH_(3)摩尔分数分布的影响。模拟结果表明:喷射位置距离首层催化剂越远,首层催化剂截面NH_(3)转化率越高、NH_(3)摩尔分数分布越均匀;挡板式静态混合器会破坏首层催化剂入口速度分布的均匀性,不利于NH_(3)的转化及混合;入口渐扩段布置多孔板能够有效改善首层催化剂入口前流场的均匀性,提高NH_(3)的转化率,但不利于NH_(3)的混合。采取在备用层催化剂处布置多孔介质的措施,可获得较为理想的NH_(3)转化率及分布的均匀性。

基于CFD的Urea-SCR混合器性能研究

应用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件建立了尿素溶液的喷射雾化和蒸发分解模型,喷雾与壁面相互作用模型和尿素选择性催化还原(SCR)催化器的NOx催化反应模型。研究了叶片型混合器不同布置方案对尿素溶液雾化、蒸发和分解及催化剂入口NH3分布均匀性的影响。数值计算结果显示:叶片型混合器能够提升尿素喷雾雾化效果,提高尿素蒸发分解效率,改善NH3的分布均匀性。混合器布置在离喷嘴1倍排气管直径的位置,SCR系统具有最佳的喷雾雾化效果和尿素分解效率;混合器布置在3倍排气管直径的位置,SCR系统具有最佳的NH3分布均匀性。台架试验和数值计算结果表明:混合器布置在距离喷嘴1倍排气管直径位置时,SCR系统具有更高的NOx的催化转化效率。

车用柴油机Urea-SCR催化器优化设计及试验研究

运用CFD手段对SCR催化器进行了优化设计,分析了初级混合管内速度分布、载体内流量均匀性等。模拟结果表明:优化设计后的SCR催化器减少了尿素液滴碰壁的几率,提高了尿素液滴与尾气的混合均匀性。对优化设计后的SCR催化器进行性能试验、初期耐久试验和道路验证试验。试验结果表明:优化设计后的SCR催化器在欧洲稳态循环(ESC)和欧洲瞬态循环(ETC)下氮氧化物(NOx)转化效率相比原结构SCR催化器分别提高了11.8%和13.8%,且能有效避免尿素结晶结石等沉积物的形成。

柴油机Urea-SCR系统尿素喷射控制策略研究

基于某重型柴油机上匹配的选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统,开发了尿素喷射控制策略,包括带有氮氧化物(NOx)体积浓度自校正功能的原机排放预估模型、尿素基本供给量前馈控制算法、基于NH3覆盖度预测模型的反馈补偿算法、催化器载体瞬态温变修正策略和瞬态工况氨(NH3)泄漏控制策略。研究结果表明:新策略提高了控制系统瞬态工况的鲁棒性,降低了老化或工况快速变化时NH3泄漏的概率,使NOx转化效率控制在60%以上,NH3泄漏平均值控制在25×10-6以下。开发的SCR系统匹配到目标发动机后经欧洲稳态测试循环(European steady stage cycle,ESC)和欧洲瞬态循环(European transient cycle,ETC)排放试验验证达到国-Ⅳ标准。

车用柴油机Urea-SCR系统降低NO_x的试验研究

首先介绍了Urea-SCR系统的工作原理及其构造;然后在发动机台架上对装有SCR后处理系统的国Ⅳ柴油机进行了相关的试验研究。稳态循环ESC试验结果表明,利用开环控制策略下的SCR技术能使NOx排放降低率达到65%以上。同时对尿素与燃油的消耗量以及氨气的泄露情况分别进行了比较和分析,试验表明,本套SCR系统消耗的尿素水溶液仅占燃油的5.8%,即柴油车运行100 km大约消耗2.5 L尿素溶液,且系统氨的排放小于10×10-6。

基于backstepping方法的柴油机urea-SCR系统控制设计

为实现urea-SCR系统较高的NOx转化率以及较低的氨逃逸,提出一种面向控制的urea-SCR(urea Selective Catalytic Reduction)模型,设计了一种基于backstepping技术的非线性控制器。将模型参数误差看作外界的干扰输入,并在输入到状态稳定性框架内分析了该闭环系统的稳定性。同时,研究了基于一种配有urea-SCR系统的精确en DYNA模型,并在ECE(Economic Commission for Europe)瞬态测试循环条件下进行了测试。该控制器能调节参数可变的非线性系统,跟踪理想的氨覆盖率,适用于轻型车辆配备的urea-SCR系统。与传统的PID(Proportion Integration Differentiation)控制器控制效果对比实验表明,基于backstepping控制器降低了氨逃逸量且具有更好的鲁棒性。