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1概述
1.1简介
SCR技术是以NH3为还原剂,利用其对NOX的高选择还原性,将NOX优先还原为N2和H2O的废气后处理技术。与其它降低NOX排放的技术相比,SCR的NOX转化率最高,技术最成熟可靠,并且对柴油机性能和零部件影响较小。目前,选择性催化还原(SCR)被认为是能使船用柴油机NOX排放满足未来相关法规的主要技术手段。
反应器是船用中高速柴油机SCR系统的核心部件,它由催化剂、反应器本体、混合导流结构和吹灰器等组成。废气通过反应器中的催化剂时,有害物质NOX在催化剂的作用下和NH3反应生成无害的N2和H2O。
1.2主要技术指标
SCR反应器主要性能指标如表1所示:
表1  SCR反应器主要性能指标
序号 项目 单位 数值/规格 备注
  NOX转化率 / ≥80%  
  NH3漏泄量 ppm ≤10  
  压力损失 Pa ≤1200 最大适用流量情况时
  催化剂寿命 h 工作寿命≥16000 使用指定含硫量的燃油
  隔热 - 符合排气管隔热安全防护要求  
 
1.3组成
反应器由催化剂、反应器本体、混合导流结构和吹灰器等组成,各部件的结构图见图1所示。
 
 
 
 
 
图1  反应器结构图
1)催化剂
反应器选用V2O5/TiO2催化剂。V2O5/TiO2催化剂以TiO2作为载体,V2O5为主要活性成分。其优点是:表面呈酸性,容易结合碱性的氨,使其在催化剂表面进行反应;活性温度区间与船用柴油机排气温度区间匹配佳;抗SO2 中毒能力较强,能够适应船用燃油的含硫特性,能够长期稳定工作;成本较低,适合广泛应用。    a)催化剂的理化指标如表2所示。
表2  催化剂的理化指标
名称 单位 检测值
几何特性 孔数 /  
断面横向长度 mm  
断面纵向长度 mm  
单元体长度 mm  
内壁厚度 mm  
外壁厚度 mm  
孔径 mm  
节距 mm  
开孔率 %  
几何比表面积 m2/m3  
微观比表面积 BET m2/g  
强度 轴向抗压强度 kg/ cm2  
径向抗压强度 kg/ cm2  
抗磨强度
(质量损失方式)
g  
化学成分 TiO2 %  
WO3 %  
SiO2 %  
CaO %  
Al2O3 %  
b)催化剂寿命
船用燃料质量一般较差,废气中硫、杂质、颗粒物含量很高。硫、杂质、颗粒物对催化剂寿命、催化效果等影响极大。安装SCR系统的柴油机使用的燃油应当满足GB/T 17411-2012《船用燃料油》的要求。若柴油机使用的燃油不能满足SCR系统要求,废气中硫、杂质或颗粒物含量比约定的值还要高,长期使用将影响催化剂寿命和催化效果。此时可以采用定期抽样单个载体进行检测和分析的方法,确保反应装置的可用性。
催化剂活性低于70%时应更换,通常情况下(柴油机使用含硫量1%的燃油),建议在使用16000h后更换。
2)反应器本体
反应器本体由进出口法兰、锥壳、SCR段壳体、催化剂框架、支座、吊环、泄水组件、加强筋等组成。
反应器本体主要由不锈钢焊接而成,反应器本体主要起支持固定催化剂的作用,同时反应器本体能耐受一定的内压和废气管路的拉力和压力,下图为经过有限元强度计算的反应器本体应力和安全系数图,其最大应力为96.52MPa,相应的安全系数最小值为2.36。
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