船舶柴油机SCR处理系统优化匹配与控制策略研究

成果基本信息
关键词：	SCR反应器;船舶柴油机;匹配设计;控制策略
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	3482018J0020	资源采集日期：	2019-04-15

研究情况
单位名称：	集美大学	技术水平：
评价证书号：		评价单位：	交通运输部科技司
评价日期：	2017.05.25	评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
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成果简介
本研究针对船用柴油机的工作特点，以一船用柴油机作为SCR反应器的匹配对象，建立发动机排气特性计算模型，以及 SCR催化反应器模型，并对SCR反应器结构参数、尿素喷射结构参数、混合器结构参数进行了仿真优化；建立SCR系统控制模型，通过实验数据进行了模型参数修正；通过仿真和实验开展了基于模型的尿素喷射控制策略和优化标定方法研究，基本实现了船用柴油机NOx排放SCR处理系统的优化匹配与控制。匹配设计的SCR系统经试验满足Tire III法规的NOx排放控制要求。项目研究结果如下：　　（1）利用所建模型，对某船用柴油机匹配的SCR反应器仿真优化结果为：SCR催化反应器的体积为0.036m3，横截面积为0.069m2，催化剂长度为0.592mm，孔密度为22/cm2，涂层厚度和载体壁厚分别为0.01mm和0.15mm，SCR反应器进口扩张管锥角为90°。　　（2）在建立的SCR反应器结构参数基础上，对尿素喷射结构参数优化的结果为：喷嘴至催化剂入口距离为7倍排气管直径（889mm），喷孔孔径为0.5mm，喷射角度为45°，喷孔数目4个；对混合器结构参数优化结果为：混合器叶片角度为15°、安装位置离喷嘴下游75mm时，可使催化剂进口截面的NH3分布均匀性系数提高4.5%，NOX转化率提高6%。　　（3）利用MATLAB/simulink建立了包括NOx模型、NH3模型、储氨模型、温度模型， SCR化学反应动力学模型。通过台架试验数据对模型进行了参数修正，修正结果为： =15.0432，kSCR=2.5852m2/s，Ea,SCR=31283J/mol。　　（4）根据研究的尿素喷射闭环控制策略，匹配设计的SCR系统在发动机试验台架上按D2试验循环进行测试，性能测试结果为：柴油机各工况点NOX的比排放均低于单工况的排放限值3.12g/(kW.h)，NOX加权比排放为0.96g/kWh，满足TireIII的NOX排放限值要求。但SCR反应器压降超过2KPa设计要求。

成果名称：	船舶柴油机SCR处理系统优化匹配与控制策略研究	关键词：	SCR反应器;船舶柴油机;匹配设计;控制策略
成果类别：		一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	运输装备制造	三级分类名称：	水路运输装备
研究起止时间：	2014.04 至2016.03	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	集美大学	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	2014329815080
经费实际投入额（万元）：	20.00	评价单位：	交通运输部科技司
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2017.05.25	转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	交通运输部
推广形式：	无	成果登记号：	3482018J0020
成果简介：	本研究针对船用柴油机的工作特点，以一船用柴油机作为SCR反应器的匹配对象，建立发动机排气特性计算模型，以及 SCR催化反应器模型，并对SCR反应器结构参数、尿素喷射结构参数、混合器结构参数进行了仿真优化；建立SCR系统控制模型，通过实验数据进行了模型参数修正；通过仿真和实验开展了基于模型的尿素喷射控制策略和优化标定方法研究，基本实现了船用柴油机NOx排放SCR处理系统的优化匹配与控制。匹配设计的SCR系统经试验满足Tire III法规的NOx排放控制要求。项目研究结果如下：　　（1）利用所建模型，对某船用柴油机匹配的SCR反应器仿真优化结果为：SCR催化反应器的体积为0.036m3，横截面积为0.069m2，催化剂长度为0.592mm，孔密度为22/cm2，涂层厚度和载体壁厚分别为0.01mm和0.15mm，SCR反应器进口扩张管锥角为90°。　　（2）在建立的SCR反应器结构参数基础上，对尿素喷射结构参数优化的结果为：喷嘴至催化剂入口距离为7倍排气管直径（889mm），喷孔孔径为0.5mm，喷射角度为45°，喷孔数目4个；对混合器结构参数优化结果为：混合器叶片角度为15°、安装位置离喷嘴下游75mm时，可使催化剂进口截面的NH3分布均匀性系数提高4.5%，NOX转化率提高6%。　　（3）利用MATLAB/simulink建立了包括NOx模型、NH3模型、储氨模型、温度模型， SCR化学反应动力学模型。通过台架试验数据对模型进行了参数修正，修正结果为： =15.0432，kSCR=2.5852m2/s，Ea,SCR=31283J/mol。　　（4）根据研究的尿素喷射闭环控制策略，匹配设计的SCR系统在发动机试验台架上按D2试验循环进行测试，性能测试结果为：柴油机各工况点NOX的比排放均低于单工况的排放限值3.12g/(kW.h)，NOX加权比排放为0.96g/kWh，满足TireIII的NOX排放限值要求。但SCR反应器压降超过2KPa设计要求。
联系人：	肖智强	成果登记日期：	2017-05-25
联系人email：	onlyyinzb@163.com	单位代码：	93500047
邮政编码222：	361021	联系人电话：	0592-6185067
单位传真：	0592-6180120	单位通讯地址：	福建省厦门市集美区银江路185号
单位所在省市：		单位电话：	0592-6181263;6182709
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	尹自斌;陈景锋;高占斌;庄学强;黄加亮;张天野;李斯钦;惠大可;史明伟;章烈琦	资源采集日期：	2019-04-15

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