船用柴油機尾氣SCR脫硝系統性能測試
為應對日趨嚴格的船用柴油機排放要求，優美科公司與國內船舶企業合作，為其提供優質催化劑與系統設計支持，于2017年年底順利完成了MAN 6S60ME船用柴油機尾氣SCR脫硝系統性能測試，試驗實測NOx排放值遠低于IMO Tier Ⅲ規定的標準，即：各工況條件下NOx排放的加權平均值≤3.4 g/kWh。
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圖1 6S60ME船用柴油機尾氣脫硝實驗臺架全貌
該項目設計上，優美科著重為船用柴油機的尾氣SCR脫硝面臨工況復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、流場分布等諸多技術難點提供有效的解決方案。
6S60ME船用柴油機工況復雜，SCR布置于渦輪增壓器之前，100%工況時，SCR入口煙氣壓力為4bar（a），溫度為440℃，最高可達480℃，而25%負荷時煙氣溫度僅有285℃。為此，優美科采用配方改良的DNX®SCR脫硝催化劑，既能在500℃煙氣中長期安全運行，又在低溫（如285℃）時對硫酸氫銨、尿素分解中間產物具有良好的耐受性，允許的連續運行時間可達300小時，可以滿足船舶行駛的實際需要。此外，優美科公司亦提出低溫連續運行后催化劑的再生方案，以保證系統的脫硝性能及使用壽命。亦即通過高負荷運行時消解低負荷運行時的硫酸氫銨、尿素分解中間產物以達到再生的目的。
為應對船用柴油機工作時引發的振動問題，優美科催化劑采用QE單元模塊，其外殼設計為獨特的防振結構，可達到4.5 GRMS的抗振水平。同時又具備靈活布置、安裝的優勢，可以適用于圓形以及方形反應器的安裝。
圖2QE單元模塊
圖3：安裝中的QE單元
船用柴油機尾氣SCR脫硝系統雖然較火電廠、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）未經整流、混合，其均勻性無法滿足NH3/煙氣混合均勻性要求。這一點為行業長期忽視，鑒于此，優美科通過CFD模擬計算，為該項目設計了獨特的NH3（尿素）/煙氣混合器，通過調整優化，使得進入SCR上游煙道的尿素溶液充分氣化、分解，所生成的NH3與NOx混合相對標準偏差＜5%。
圖4：SCR系統布置，包括煙氣整流、尿素噴射分解與混合、SCR反應器及催化劑
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船用柴油機尾氣SCR脫硝系統臺架試驗的成功，助力優美科的合作伙伴一舉通過了MDTFTA臺架試驗及CCS、DNV GL、LR三大船級社Tier Ⅲ排放臺架試驗，同時驗證了優美科催化劑及技術的可靠性與優越性，為國內船用柴油機脫硝行業樹立了標桿。
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