[發明專利]一種船舶低速柴油機SCR反應器廢氣均勻性評價方法及系統

在審

• 申請號: 202310103166.5
• 申請日: 2023-02-08
• 公開（公告）號: CN116029066A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 唐佳東;張光偉;張印光;劉佃濤;宋紅衛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團柴油機有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發明公開了一種船舶低速柴油機SCR反應器廢氣均勻性評價方法及系統，涉及SCR反應器技術領域，包括：構建廢氣流通域幾何模型，對廢氣流通域幾何模型進行網格劃分；對SCR反應器內廢氣流場進行穩態仿真計算，提取SCR反應器中首層催化劑入口處設定截面的氣流速度、氨氣質量分數及單元網格面積數據；比較所述截面所有面單元網格的氣流速度或氨氣質量分數數據與其面積加權平均值加減設定倍數標準差的關系，得到符合條件的單元網格總面積；以滿足設定面積占比作為所述截面的氣流速度分布或氨氣濃度分布均勻性的評價準則，形成廢氣均勻性評價方案。本發明具有清晰的評價指標，能夠解決相對均勻性偏差評價標準不能真實反映仿真結果優劣的問題，實施步驟簡單。

技術領域

本發明涉及SCR反應器技術領域，尤其涉及一種船舶低速柴油機SCR反應器廢氣均勻性評價方法及系統。

背景技術

SCR技術被廣泛用于柴油機氮氧化物排放控制領域，常用的技術方案是利用氨氣為還原劑在氧氣和催化劑存在條件下，將柴油機廢氣中的氮氧化物轉化為氮氣和水，從而降低污染物的排放量。為確保催化劑的有效利用率和長期使用性能，需要保證反應器中首層催化劑入口截面附近的廢氣速度分布均勻性和氨氣濃度分布均勻性滿足一定要求。當首層催化劑入口截面附近的廢氣均勻性不滿足要求時，就需要更改SCR系統中擾流、導流或均流部件的設計，直至滿足要求。優化過程一般通過CFD仿真模擬的方式實現。

在仿真模擬優化過程中，廢氣均勻性評價方法非常重要，目前常采用相對均勻性偏差來反應均勻性優劣，這是一種實驗采樣性質的評價方法，更適合對實驗測量結果而不是對仿真結果做出評判。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種船舶低速柴油機SCR反應器廢氣均勻性評價方法及系統，具有清晰的評價指標，能夠解決相對均勻性偏差評價標準不能真實反映仿真結果優劣的問題，實施步驟簡單。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了一種船舶低速柴油機SCR反應器廢氣均勻性評價方法，包括：

構建廢氣流通域幾何模型，并對廢氣流通域幾何模型進行網格劃分；

對SCR反應器內廢氣流場進行穩態仿真計算，提取SCR反應器中首層催化劑入口處設定截面的氣流速度、氨氣質量分數及單元網格面積數據；

比較所述截面所有面單元網格的氣流速度或氨氣質量分數數據與其面積加權平均值加減設定倍數標準差的關系，得到符合條件的單元網格總面積；以滿足設定面積占比作為所述截面的氣流速度分布或氨氣濃度分布均勻性的評價準則，形成廢氣均勻性評價方案。

作為進一步的實現方式，計算設定截面上氣流速度或氨氣質量分數的面積加權平均值和標準差S；比較所述截面所有面單元網格上的氣流速度或氨氣質量分數數據與其面積加權平均值±1～3倍標準差的關系，統計符合條件的單元網格的總面積。

作為進一步的實現方式，所述評價準則滿足：

其中，α為閾值系數，A_1s、A_2s、A_3s分別表示該截面上所有氣流速度或者氨氣質量分數在范圍內的單元網格的面積總和，A_i表示任一個單元網格的面積。

作為進一步的實現方式，α小于等于1；當α＝1時，即假設該截面上的物理量符合正態分布的規律。

作為進一步的實現方式，如果氣流速度或氨氣質量分數的均勻性統計結果中任何一方不能滿足評價準則，重新設計擾流、導流或均流部件，建立仿真模型，計算和評估均勻性，直至滿足要求。