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在航运业迅猛发展的今天,船舶柴油机废气的大量排放也被国际各界环保组织广泛关注。为更有效抑制船舶柴油机有害废气排放,最新颁布的TierⅢ排放规范中大幅压低了氮氧化物NOx排放量上限值,这一剧变促使船用主机不得不通过安装附属脱硝设备以实现排放达标。选择性催化还原技术SCR(Selective Catalytic Reduction)作为船用柴油机一种主流的脱硝手段,已逐步被多数船东、船厂所熟知和认可。而对于主机厂而言,如何将SCR系统内各大组成部件在主机台架试验时通过管路串联成为一个封闭系统也成为了值得细化和研究的课题。SCR管路布置作为SCR系统的重要组成部分,对主机及各参与反应主要部件的安全、平稳运行具有重要影响。本文以实际生产中所承接的MAN 6S35ME-B型船用主机订单产品为样机,将其所配备的高压SCR系统管路作为研究对象,以设计出满足SCR系统可在主机各负荷工况内正常、平稳地运行为目标,通过管路压损计算、管路膨胀量分析和管路应力模拟等方法对预设管路进行逐步优化完善,最终确立满足主机厂台架试验要求的高压SCR管路,并在台架试验中检验了使用效果。本文的主要内容包括:(1)介绍航运业兴盛发展造成有害排放物增加对大气环境的不利影响,减少NOx排放工作迫在眉睫。列举了船用柴油机脱硝的有效解决方案并着重分析了船用SCR技术方案的可行性。深入研究了国内外该领域工作发展现状,明确了研究目标及工作内容。(2)阐述在主机台架试验中SCR管路设计的影响因素,并介绍了样机结构参数、高压SCR构件特性以及在系统管路设计中需考虑的必要环节。结合试验台架周边的施工空间条件,按照管路设计的基本流程拟定出设计预案。(3)介绍高压SCR系统运行的边界条件,选取主机满负荷工况点的性能参数作为系统压力管路设计的指导值,运用理论公式及软件分析两种方法,对设计预案进行优化改进,并对两者计算的管路压损值进行数据偏差量比对讨论,以求进一步验证理论计算的准确性及复杂情况下仿真计算的可行性。(4)同样选取主机运行到满负荷工况点的数据,利用管道性能分析软件对此时的系统压力管路展开分析模拟。根据管路整体应力分析结果在局部受力集中处给予加强;根据管路热变形量分析数据为管路选取合适的膨胀短节;根据管支架受力计算结果,优化设计加固管路支架。(5)在主机实际台架试验阶段,从两方面对理论设计的高压SCR系统管路性能进行考核。既监测了整个系统管路的压力、温度、阀位以及各支架状态等性能参数,又实测出NOx排放值低于IMO法规要求的最低限值,并由此结果最终证实本次管路设计满足既定要求。