柴油機Urea-SCR催化器的性能研究.pdf

1、在目前柴油機NOx后處理的方法中，尿素法選擇性催化還原技術(Urea-SCR)被認為是最具有前景的技術路線。本文以SCR催化器為研究對象，對其內(nèi)部的流動特性和催化劑的活性進行了研究。主要內(nèi)容分為三大部分：第一部分對SCR催化器中的主要化學反應及其反應機理、多相催化反應的基本理論（如質(zhì)量作用定律、阿倫尼烏斯定律）、反應機理的研究方法進行了分析。
　　 第二部分應用計算流體力學(CFD)軟件FLUENT對SCR催化器的內(nèi)部流場進行了

2、數(shù)值模擬，對催化器的流速均勻性、壓力損失和溫度分布分析研究，在此基礎上優(yōu)化了擴張管的錐角。一般是催化器的中心區(qū)域流速高，外圍區(qū)域流速低，也使得中心區(qū)域的溫度高，而外圍區(qū)域溫度低，造成催化劑得不到充分的利用，催化器的總體轉(zhuǎn)化效率降低。另外，還會導致載體徑向溫度梯度增大，產(chǎn)生較大的熱應力，加大了載體熱變性和損毀的可能性。隨著流速的升高，流速分布不均勻性加劇，壓力損失也隨之增大。通過對不同擴張管的錐角流動特性的研究發(fā)現(xiàn)，隨著擴張管的錐角的增大

3、，流速分布不均勻增加，壓力損失會先減小，再增大。60°錐角的流速最均勻，壓力損失最大；90°錐角的壓力損失最??；120°錐角的流速分布最不均勻，從60°到120°范圍內(nèi)應該存在一個最佳值。
　　 第三部分對催化劑V2O5-WO3/TiO2和V2O5-M0O3/TiO2的活性做了研究，主要討論了反應溫度、NH3/NOx比、NO2/NOx比和O2對這兩種催化劑脫氮性能的影響。反應溫度和NO2/NOx比對催化劑的性能影響比較大。這兩種

4、催化劑的最佳活性反應溫度基本都在300～400℃之間，V2O5-WO3/TiO2的活性溫度窗口寬，而V2O5-MoO3/TiO2的起燃特性好。最佳的NO2/NOx比是0.5，NH3/NOx比在1.04～1.06之間比較好，反應中O2含量小于4％的情況下，NOx的轉(zhuǎn)化率很低，基本小于20%，O2含量為6%時，NOx的轉(zhuǎn)化率可以達到90%以上，當O2含量再繼續(xù)增加時，NOx的轉(zhuǎn)化率沒有明顯的增加。從整體上看，催化劑V2O5-WO3/TiO2