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船用柴油机尾气SCR脱硝系统性能测试

更新时间:2019-08-12 10:17 来源:优美科 作者: 阅读:1882 网友评论0

为应对日趋严格的船用柴油机排放要求,优美科公司与国内船舶企业合作,为其提供优质催化剂与系统设计支持,于2017年年底顺利完成了MAN 6S60ME船用柴油机尾气SCR脱硝系统性能测试,试验实测NOx排放值远低于IMO Tier Ⅲ规定的标准,即:各工况条件下NOx排放的加权平均值≤3.4 g/kWh。

图1 6S60ME船用柴油机尾气脱硝实验台架全貌

该项目设计上,优美科着重为船用柴油机的尾气SCR脱硝面临工况复杂及烟气温度极端变化、尿素分解及催化剂耐受与再生、振动、流场分布等诸多技术难点提供有效的解决方案。

6S60ME船用柴油机工况复杂,SCR布置于涡轮增压器之前,100%工况时,SCR入口烟气压力为4bar(a),温度为440℃,最高可达480℃,而25%负荷时烟气温度仅有285℃。为此,优美科采用配方改良的DNX®SCR脱硝催化剂,既能在500℃烟气中长期安全运行,又在低温(如285℃)时对硫酸氢铵、尿素分解中间产物具有良好的耐受性,允许的连续运行时间可达300小时,可以满足船舶行驶的实际需要。此外,优美科公司亦提出低温连续运行后催化剂的再生方案,以保证系统的脱硝性能及使用寿命。亦即通过高负荷运行时消解低负荷运行时的硫酸氢铵、尿素分解中间产物以达到再生的目的。

为应对船用柴油机工作时引发的振动问题,优美科催化剂采用QE单元模块,其外壳设计为独特的防振结构,可达到4.5 GRMS的抗振水平。同时又具备灵活布置、安装的优势,可以适用于圆形以及方形反应器的安装。

图2QE单元模块

图3:安装中的QE单元

船用柴油机尾气SCR脱硝系统虽然较火电厂、化工厂的小,而其烟气的分布均匀性尤其重要,若SCR催化剂之前的烟气与NH3(由尿素溶液分解而成)未经整流、混合,其均匀性无法满足NH3/烟气混合均匀性要求。这一点为行业长期忽视,鉴于此,优美科通过CFD模拟计算,为该项目设计了独特的NH3(尿素)/烟气混合器,通过调整优化,使得进入SCR上游烟道的尿素溶液充分气化、分解,所生成的NH3与NOx混合相对标准偏差<5%。

图4:SCR系统布置,包括烟气整流、尿素喷射分解与混合、SCR反应器及催化剂

图5:左:尿素喷射CFD模拟

右:氨(尿素)/烟气混合器

图6:NH3分布CFD模拟

MAN 6S60ME船用柴油机尾气SCR脱硝系统台架试验的成功,助力优美科的合作伙伴一举通过了MDTFTA台架试验及CCS、DNV GL、LR三大船级社Tier Ⅲ排放台架试验,同时验证了优美科催化剂及技术的可靠性与优越性,为国内船用柴油机脱硝行业树立了标杆。

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