在用柴油车后处理装置(DPF+SCR)的减排效率数值模拟及示范应用.pdf

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1、分类号：X510710-2015229048在用柴油车后处理装置（DPF+SCR专业硕士学位论文）的减排效率数在用柴油车后处理装置（DPF+SCR）的减排效值模拟率数值模拟及示范应用及示范应用王佳磊王佳导师姓名职称邓顺熙教授磊专业学位类别工程硕士申请学位类别硕士及领域名称环境工程论文提交日期2018年5月3日论文答辩日期2018年5月25日学位授予单位长安大学长安大学NumericalSimulationandDemonstrationApplicationofEmissionReductionEfficiencyofaDieselVehicleaftertreatmentDevic

2、e(DPF+SCR)AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangJialeiSupervisor：Prof.DengShunxiChang’anUniversity,Xi’an,ChinaI摘要近年来关中地区环境空气质量问题凸出，表现为秋冬季雾霾频发，夏季臭氧超标频率增加。机动车尾气排放是城市灰霾的主要来源之一，机动车尾气排放的PM2.5中，90%以上由柴油车贡献，柴油车排放较高的NOx和VOCs也是O3形成的前体物之一。陕西关中地区在用柴油车数量占比不多但排放较多，国Ⅲ排放标准以下的柴油车排放不达标，通过加装后处理系统改造方案

3、来同时降低柴油车尾气中PM和NOx的排放是一种通用的机动车减排方法。本文选取一辆大型客车，通过台架试验对已选的后处理系统改造方案进行性能测试，包括对机动车尾气经后处理系统前后的PM质量、PM数量和粒径分布的详细测试；然后利用GT-Suite对壁流式颗粒过滤器（WF-DPF)和尿素选择性催化还原器（Urea-SCR）进行数值模拟，研究影响所选后处理装置WF-DPF过滤效率以及Urea-SCR工作性能的因素，模拟出最佳减排效果，提出了优化试验所没有考虑到的参数，得出主要结论：（1)通过台架试验，利用电子低压撞击仪（ELPI+）对一辆重型柴油客车进行了颗粒物数量浓度和质量浓度以及粒径分布的

4、研究表明：对于烟度，加装后处理装置前后的烟度值净化效率约为64%，重型柴油车尾气PM数量浓度和质量浓度粒径分布之间存在明显的差异。颗粒数浓度主要集中在超细粒径段（DP<100nm），而98.61%的颗粒物质量浓度集中在粗模态颗粒物（DP>1μm）中；核模态(5nm1μm）颗粒物的质量浓度净化效率分别为91.1%、62%、87.4%、74.5%。在加装后处理装置前测试客车尾气中PM2.5与PM10总质量

5、浓度分别为10.3mg/m3和780mg/m3；加装后处理装置后排气中PM2.5和PM10分别为4.7mg/m3和361mg/m3，净化效率分别为54.1%和53.7%。后期测得本车在道路行驶中NOx去除效果稳定，除去车辆启动、停车等异常状态和没有达到SCR入口反应温度等特殊情况，加装SCR前NO3x浓度为1000mg/m，加装后NO3x浓度为500mg/m，对NOx去除率在50%之间，适用的温度范围在230~500℃之间，适用于中重型柴油车。(2)评价壁流式颗粒过滤器（WF-DPF）过滤性能的指标为初始过滤效率和压降。与初始过滤效率正相关的结构参数有：过滤器直径(D)、长度(L)和

6、通道密度(CPSI)；与压降正相关的结构参数有：通道密度；与压降负相关的结构参数有：过滤器直径。过滤I器长度与直径对净化效率影响都不大，过滤器长度、直径和通道数量与压降达到峰值25kPa对应的时间关系都呈线性关系。DPF过滤器内部积碳贡献量少，主要靠催化剂活性的表面积碳量确定，过滤器长度、直径、通道数量对压降的影响皆呈线性关系，将它们进行多元拟合，得到通式：t=6.6×10-4(L-126.6)(D-193.8)(CPSI+460.9）。（3）评价尿素选择性催化还原器（Urea-SCR）性能的指标为NOx的削减效率和入口NH3的浓度。优化NOx的转化速率时要考虑的设计参数有：催化还原

7、器长度、直径与通道数量。关键词：在用柴油车，PM，NOx，排放特征，过滤效率，WF-DPF，Urea-SCRIIAbstractInrecentyears,theproblemofambientairqualityinGuanzhongregionhadbecomeprominent,manifestedasfrequenthazeinautumnandwinter,andincreasedfrequencyofozoneinsummer.Vehiclee