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随着航运业的快速发展,船舶排气污染日益严重。为控制船舶发动机排气污染,国际海事组织出台了MARPOL公约附则VI。目前,要达到严格的NOx排放Tire III限制法规,选择性催化还原(SCR)技术是极具前景的技术之一。本文针对某船用柴油机,利用AVL Fire软件,建立了与之匹配的SCR反应器仿真模型,通过仿真分析确定了SCR反应器结构参数和喷射系统结构参数。并建立试验台架,对设计的SCR反应器与柴油机的匹配性能,以及不同喷射结构参数与SCR反应器的匹配性能进行了试验分析。首先,利用Fire软件建立了SCR系统三维仿真模型。仿真分析了SCR反应器结构参数对SCR反应器性能的影响。通过理论计算和仿真分析,得到SCR反应器优化的结构参数为:SCR反应器体积为0.036m3,孔密度为400目,涂层厚度为0.01mm,载体壁厚为0.15mm。其次,结合仿真分析结果,在D2试验循环下,试验分析了加装SCR反应器对柴油机性能的影响,试验结果表明:加装SCR反应器后柴油机排气背压明显高于原机,额定工况时比原机增加4.7kPa;缸压高于原机,最大缸压比原机高约5.4%,最大缸压提前;SCR反应器后NOx加权比排放为1.112g/kWh,初步达到NOx排放Tire III限制法规要求;油耗在柴油机额定工况时增加约1%,柴油机经济性变差。最后,利用建立的SCR仿真模型对喷射结构参数进行了仿真优化。对研究的四个喷射结构参数,利用正交试验方法确定实验设计方案,以催化剂前氨分布的均匀性和NOx转化率为评价指标,进行了仿真优化分析。根据仿真优化的喷射结构参数,选取了两个喷射结构参数匹配较好的喷嘴,在D2试验循环下,试验分析了不同喷射结构参数对SCR反应器性能的影响,从而确定了与SCR反应器匹配最好的喷射结构参数为:喷孔数目4个、喷嘴距催化剂入口距离5倍排气管管径(635mm)、喷射角度为45°、喷孔孔径0.5mm。经尿素喷射结构参数优化,NOx转化率得到了进一步提高。