為應(yīng)對(duì)日趨嚴(yán)格的船用柴油機(jī)排放要求，優(yōu)美科公司與國(guó)內(nèi)船舶企業(yè)合作，為其提供優(yōu)質(zhì)催化劑與系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持，于2017年年底順利完成了MAN 6S60ME船用柴油機(jī)尾氣SCR脫硝系統(tǒng)性能測(cè)試，試驗(yàn)實(shí)測(cè)NOx排放值遠(yuǎn)低于IMO Tier Ⅲ規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，即：各工況條件下NOx排放的加權(quán)平均值≤3.4 g/kWh。

圖1 6S60ME船用柴油機(jī)尾氣脫硝實(shí)驗(yàn)臺(tái)架全貌

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)上，優(yōu)美科著重為船用柴油機(jī)的尾氣SCR脫硝面臨工況復(fù)雜及煙氣溫度極端變化、尿素分解及催化劑耐受與再生、振動(dòng)、流場(chǎng)分布等諸多技術(shù)難點(diǎn)提供有效的解決方案。

6S60ME船用柴油機(jī)工況復(fù)雜，SCR布置于渦輪增壓器之前，100%工況時(shí)，SCR入口煙氣壓力為4bar（a），溫度為440℃，最高可達(dá)480℃，而25%負(fù)荷時(shí)煙氣溫度僅有285℃。為此，優(yōu)美科采用配方改良的DNX®SCR脫硝催化劑，既能在500℃煙氣中長(zhǎng)期安全運(yùn)行，又在低溫（如285℃）時(shí)對(duì)硫酸氫銨、尿素分解中間產(chǎn)物具有良好的耐受性，允許的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間可達(dá)300小時(shí)，可以滿足船舶行駛的實(shí)際需要。此外，優(yōu)美科公司亦提出低溫連續(xù)運(yùn)行后催化劑的再生方案，以保證系統(tǒng)的脫硝性能及使用壽命。亦即通過(guò)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)消解低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的硫酸氫銨、尿素分解中間產(chǎn)物以達(dá)到再生的目的。

為應(yīng)對(duì)船用柴油機(jī)工作時(shí)引發(fā)的振動(dòng)問(wèn)題，優(yōu)美科催化劑采用QE單元模塊，其外殼設(shè)計(jì)為獨(dú)特的防振結(jié)構(gòu)，可達(dá)到4.5 GRMS的抗振水平。同時(shí)又具備靈活布置、安裝的優(yōu)勢(shì)，可以適用于圓形以及方形反應(yīng)器的安裝。

圖2QE單元模塊

圖3：安裝中的QE單元

船用柴油機(jī)尾氣SCR脫硝系統(tǒng)雖然較火電廠、化工廠的小，而其煙氣的分布均勻性尤其重要，若SCR催化劑之前的煙氣與NH3（由尿素溶液分解而成）未經(jīng)整流、混合，其均勻性無(wú)法滿足NH3/煙氣混合均勻性要求。這一點(diǎn)為行業(yè)長(zhǎng)期忽視，鑒于此，優(yōu)美科通過(guò)CFD模擬計(jì)算，為該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了獨(dú)特的NH3（尿素）/煙氣混合器，通過(guò)調(diào)整優(yōu)化，使得進(jìn)入SCR上游煙道的尿素溶液充分氣化、分解，所生成的NH3與NOx混合相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差＜5%。

圖4：SCR系統(tǒng)布置，包括煙氣整流、尿素噴射分解與混合、SCR反應(yīng)器及催化劑

圖5：左：尿素噴射CFD模擬

右：氨（尿素）/煙氣混合器

圖6：NH3分布CFD模擬

MAN 6S60ME船用柴油機(jī)尾氣SCR脫硝系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)的成功，助力優(yōu)美科的合作伙伴一舉通過(guò)了MDTFTA臺(tái)架試驗(yàn)及CCS、DNV GL、LR三大船級(jí)社Tier Ⅲ排放臺(tái)架試驗(yàn)，同時(shí)驗(yàn)證了優(yōu)美科催化劑及技術(shù)的可靠性與優(yōu)越性，為國(guó)內(nèi)船用柴油機(jī)脫硝行業(yè)樹立了標(biāo)桿。

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