SCR系統內部單通道流場及轉化特性的數值模擬

羅建斌 許紅祥 梁喜光 伍時灼 卿珺

摘 要：為了進一步改善選擇性催化還原（selective catalytic reduction，SCR）系統內部通道的性能，本文利用計算流體動力學（computational fluid dynamics，CFD）方法建立SCR系統的單通道模型。通過模擬結果與實驗數據的比較，驗證了單通道模型的有效性和準確性；通過改變SCR系統中單通道的形狀，研究相同截面面積下不同截面形狀對壓力損失、速度均勻性、氮氧化物（NOx）轉化效率的影響。結果表明：在相對低速的條件下，三角形通道的NOx轉化效率較好，但壓力損失較大，橢圓形通道速度均勻性最差。研究結果可以為優化SCR系統內部結構提供參考。

關鍵詞：SCR系統；壓力損失；催化反應；性能仿真

中圖分類號：U464 ? DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2023.02.002

0 引言

隨著全球經濟水平的不斷提高，工業化逐漸全面化[1]，各類機械行業正朝著低能耗、低排放、高效率的方向發展。由于柴油機具有油耗低、可靠性高、使用壽命長、扭矩大的優點[2]，使得柴油機的應用越來越廣泛[3]。柴油發動機的廣泛使用伴隨著污染物排放的加劇[4]。柴油機排放的污染物主要包括氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和顆粒物（PM）[5]。高溫富氧條件下容易產生NOx，低溫不完全燃燒條件下會產生PM[6]。在這些污染物中，NOx和PM對人類健康和環境有很大影響[7]。因此，降低柴油機尾氣中的NOx、PM的排放具有重大意義。

目前研究表明，柴油機排氣處理方法主要是對噴油器工作不良、供油提前角調整不合理、空氣濾清器堵塞、柴油質量差等問題進行優化[8]。當NOx含量超過限值指標時，柴油機排氣后處理裝置對降低污染物中NOx的排放具有重要意義[9]。……