尿素水溶液气体辅助雾化技术的研究

前言：

柴油机后处理SCR系统的工作原理是将还原剂(氨水、尿素等)喷人排气管中，在催化剂的作用下，把氮氧化物还原成氮气，以达到减少氮氧化物排放的目的。喷人排气管内的还原剂雾化程度越高，其反应面积大，反应更充分，还原效果更好。选择催化还原(SCR)是一种先进的汽车氮氧化物控制技术，而对尿素水溶液的雾化的好坏是直接影响尾气中氮氧化物的排放量，论文要求对尿素水溶液的雾化技术的几类常用技术进行了比较，探讨气体辅助雾化技术对改善尿素溶液喷雾特性优点。

2正文

2.1研究背景

柴油机在节能与CO2排放方面的优势是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的。柴油机排气中有PM,NOx,HC和CO等有害污染物,其中PM和NOx是排放法规的主要控制对象。为减轻有害气体对大气环境的污染,各国排放法规越来越严格。在发动机常用工况范围内,仅采用机内措施降低PM和NOx排放已逐渐趋于极限,只有对柴油机排气采取后处理净化措施,才能满足未来更为严格的排放法规。要满足柴油机欧Ⅴ(或US2010)排放法规,仅靠单个排气后处理技术无法满足要求,需要采取不同后处理技术的组合措施。因此，在选择催化还原（SCR）中，使得喷入排气管内的还原剂雾化程度越高，其反应面积越大，反应更充分，还原效果更好，即此雾化技术能更好的控制有害气体。由液体雾化机理可知,首先应把液体展成薄的液膜或使液体形成细流,然后液体在其内部的紊流以及在与周围介质的相互作用下破碎而雾化。雾化技术几乎已经涵盖所有的工业领域，如交通运输、农业生产，以及人民的日常生活，除了各种燃料（气体、液体和固体燃料）的燃烧外，雾化技术在非燃烧工业如催化造粒、食品加工、粉末涂覆、农药喷洒方面等也有着广泛的应用。

随着石油资源的短缺和原油日益重质化,对重油催化裂化工艺及其设备提出了更高的要求。催化裂化进料喷嘴,特别是重油催化裂化进料喷嘴是催化裂化的关键设备之一,其使用效率将是影响催化裂化过程中雾化效果的主要因素之一,由此也将对裂化反应产品分布起着重要的作用,在以重油为原料时,进料喷嘴的性能优劣显得十分重要。进料喷嘴的雾化机理有多种,目前许多石化企业的催化裂化进料喷嘴使用的是内混空气辅助雾化方式,其雾化方式要求空气和液体在离开出口前在喷嘴内相互掺混,这样可以利用气液两相的速度差来实现气体对原料的撕裂作用,有利于气液的多级雾化。这种雾化机理在工业燃气轮机及燃油炉等领域也被广泛采用,并发展出多种结构形式。此雾化方式属于进料喷嘴雾化方式的一种,是一种普遍采用的方法。

2.2国外研究现状

国外在上个世纪80年代开始对静电雾化燃烧技术进行研究。主要的研究机构有美国的Yale大学、NASA、英国的Manchester大学、美国的Surrey大学、Purdue大学等。