A novel NH3 slip control for diesel engine selective catalytic reduction aftertreatment system

2014 ◽  
Vol 17 (2) ◽  
pp. 169-178 ◽  
Author(s):  
Xinmei Yuan ◽  
Ying Gao ◽  
Xiulei Wang
Keyword(s):  
Diesel Engine ◽  
Selective Catalytic Reduction ◽  
Catalytic Reduction ◽  
Aftertreatment System ◽  
Slip Control

scholarly journals Transient response of a large two-stroke marine diesel engine coupled to a selective catalytic reduction exhaust aftertreatment system

2019 ◽  
Author(s):  
Μιχαήλ Φωτεινός
Keyword(s):  
Diesel Engine ◽  
Selective Catalytic Reduction ◽  
Transient Response ◽  
Catalytic Reduction ◽  
Exhaust Aftertreatment ◽  
Marine Diesel Engine ◽  
Variable Geometry ◽  
Aftertreatment System ◽  
Marine Diesel ◽  
Variable Geometry Turbine

Οι μεγάλοι δίχρονοι ναυτικοί κινητήρες diesel χρησιμοποιούνται ως μέσο πρόωσης στην πλειονότητα των ποντοπόρων ναυτικών εφαρμογών. Με στόχο τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος του θαλάσσιου τομέα, ο Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός έχει θεσπίσει κανονισμούς που θέτουν αυστηρά όρια στις εκπεμπόμενες εκπομπές οξειδιών του αζώτου (ΝΟx) από ναυτικούς κινητήρες, γνωστούς και ως κανονισμούς ΙΜΟ Tier III. Η Επιλεκτική Καταλυτική Αναγωγή (Selective Catalytic Reduction, SCR) είναι μια τεχνολογία μετεπεξεργασίας καυσαερίων που επιτρέπει την συμμόρφωση με τα νέα πρότυπα εκπομπών NOx. Λόγω της απαίτησης υψηλών θερμοκρασιών για ομαλή λειτουργία του συστήματος SCR, σε ναυτικές εφαρμογές 2-Χ κινητήρων, το SCR τοποθετείται ανάντη του στροβίλου, δηλαδή μεταξύ του κινητήρα και του υπερπληρωτή (στην πλευρά υψηλής πίεσης του στροβίλου). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την διατάραξη της σύζευξης του κινητήρα και του υπερπληρωτή εισάγοντας προκλήσεις στην μεταβατική λειτουργία του κινητήρα. Λόγω της μεγάλης θερμικής αδράνειας του συστήματος SCR, ο υπερπληρωτής αποκρίνεται σε μία μεταβολή φορτίου του κινητήρα με μία σημαντική χρονική καθυστέρηση, η οποία σε χαμηλό φορτίο του κινητήρα μπορεί να οδηγήσει το σύστημα σε θερμική αστάθεια. Ερευνητές έχουν υπογραμμίσει την ευαισθησία του συστήματος και έχουν προτείνει περίπλοκες και κοστοβόρες λύσεις για να διασφαλίσουν την εύρωστη λειτουργία του, όπως το σύστημα στροβίλου μεταβλητής γεωμετρίας (Variable Geometry Turbine, VTG).Η διατριβή αυτή διερευνά τη μεταβατική απόκριση μεγάλου δίχρονου ναυτικού κινητήρα diesel, χωρίς μεταβλητότητα υπερπληρωτή, συνδεδεμένου με σύστημα απορρύπανσης καυσαερίων SCR. Σκοπός της εργασίας είναι η διερεύνηση της επίδρασης του συστήματος SCR υψηλής πίεσης στην μεταβατική απόκριση του κινητήρα με έμφαση στη λειτουργία σε χαμηλό φορτίο κινητήρα. Λόγω του υψηλού κόστους που εμπεριέχεται στα πειράματα με μεγάλους δίχρονους κινητήρες, η έρευνα διεξήχθη μέσω μοντελοποίησης και προσομοίωσης. Αναπτύχθηκαν μοντέλα μηδενικής διάστασης (zero dimensional models) για την προσομοίωση του κινητήρα πρόωσης και του συστήματος SCR. Το μοντέλο του κινητήρα αναπτύχθηκε χρησιμοποιώντας τον κώδικα προσομοίωσης κινητήρων του Εργαστηρίου Ναυτικής Μηχανολογίας MOTHER και επιβεβαιώθηκε με χρήση διαθέσιμων μετρήσεων από τις δοκιμές αγοράς του κινητήρα (shop trials). Επιπλέον, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο για το σύστημα SCR ώστε να ληφθεί υπόψη η θερμοκρασιακή δυναμική του συστήματος. Το μοντέλο SCR επιβεβαιώθηκε μέσω σύγκρισης των αποτελεσμάτων του, με διαθέσιμες μετρήσεις από μία κλίνη δοκιμών ναυτικού κινητήρα με σύστημα SCR. Σε μεταβατικές καταστάσεις φόρτισης, το φορτίο που πρέπει να υπερνικήσει ο κινητήρας, δηλαδή η ροπή της έλικας, δεν είναι γνωστό εκ των προτέρων αλλά είναι προιόν περίπλοκων αλληλεπιδράσεων μεταξύ του κινητήρα, της έλικας και της γάστρας του πλοίου. Προκειμένου να επιτευχθή ακριβής πρόβλεψη του φορτίου του κινητήρα κατά τη διάρκεια των μεταβατικών φαινομένων, μοντέλα για την έλικα και τη γάστρα του πλοίου αναπτύχθηκαν και ενσωματώθηκαν στα μοντέλα γάστρας και έλικας. Το συζευγμένο μοντέλο του συστήματος πρόωσης επικυρώθηκε υπό συνθήκες μεταβατικής φόρτισης χρησιμοποιώντας διαθέσιμα μετρημένα δεδομένα επί πλοίου.Το συνολικό σύστημα προσομοιώθηκε υπό μεταβατική φόρτιση υπό καλές και δυσμενείς καιρικές συνθήκες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μεταβατική απόκριση του κινητήρα επηρεάζεται πράγματι από την παρουσία του συστήματος SCR και το αποτέλεσμα είναι πιο έντονο στην περιοχή χαμηλότερου φορτίου κινητήρα. Ωστόσο, η θερμική αστάθεια του συστήματος μπορεί να αποφευχθεί και το σύστημα είναι σε θέση να λειτουργεί ακόμη και κατά τη λειτουργία σε πολύ χαμηλό φορτίο.

Effects of a zeolite-selective catalytic reduction system on comprehensive emissions from a heavy-duty diesel engine

2018 ◽  
Author(s):  
Z. Gerald Liu ◽  
Devin R. Berg ◽  
James J. Schauer‡
Keyword(s):  
Diesel Engine ◽  
Selective Catalytic Reduction ◽  
Catalytic Reduction ◽  
Oxidation Catalyst ◽  
Heavy Duty ◽  
Aftertreatment System ◽  
Selective Catalytic Reduction System ◽  
Reduction System ◽  
Heavy Duty Diesel Engine ◽  
Heavy Duty Diesel

The effects of a zeolite urea-selective catalytic reduction aftertreatment system on a comprehensive spectrum of chemical species from diesel engine emissions were investigated in the present study. Representative samples were collected with a newly developed source dilution sampling system after an aging process designed to simulate atmospheric dilution and cooling conditions. Samples were analyzed with established procedures and compared between the measurements taken from a baseline heavy-duty diesel engine and also from the same engine equipped with the exhaust aftertreatment system. The results have shown significant reductions for nitrogen oxides, carbon monoxide, total hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons, and organic carbon emissions. Additionally, less significant yet notable reductions were observed for particulate matter mass and metals emissions. Although two ionic compounds, sulfate and nitrate, displayed increased emission levels, the production of new species was not observed with the addition of the zeolite urea-selective catalytic reduction system joined with a downstream oxidation catalyst.

Simulation of the Transient Thermal Response of a High Pressure Selective Catalytic Reduction Aftertreatment System for a Tier III Two-Stroke Marine Diesel Engine

2019 ◽  
Vol 141 (7) ◽  
Author(s):  
Michael I. Foteinos ◽  
Stavros K. Konstantinidis ◽  
Nikolaos P. Kyrtatos ◽  
Kræn Vodder Busk
Keyword(s):  
Diesel Engine ◽  
Selective Catalytic Reduction ◽  
Diesel Engines ◽  
Catalytic Reduction ◽  
Thermal Response ◽  
Laying Date ◽  
Outlet Temperature ◽  
Marine Diesel Engine ◽  
Aftertreatment System ◽  
Marine Diesel

The IMO tier III legislation, applicable to vessels with a keel laying date from Jan. 1, 2016, has compelled engine builders to apply new technologies for NOx abatement. One of the most promising technologies for tier III compliance is the selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides (NOx). Despite that SCR technology has been applied in powerplants and heavy duty truck engines for years, there are challenges that stem from its applications in large two-stroke marine diesel engines. In this paper, an SCR model applicable to large two-stroke marine diesel engines is introduced. The goal of the model is to predict the thermal response of a marine SCR aftertreatment system when the engine undergoes transient loading. The model has been developed and validated using testbed measured data from a large two-stroke marine diesel engine. The output of the model is the SCR outlet temperature. It is shown that the model can accurately predict the transient inertial response of the SCR during engine acceleration, deceleration, and low load operation.

Comparative analysis on the effects of diesel particulate filter and selective catalytic reduction systems on a wide spectrum of chemical species emissions

2018 ◽  
Author(s):  
Z. Gerald Liu ◽  
Devin R. Berg ◽  
Thaddeus A. Swor ◽  
James J. Schauer‡
Keyword(s):  
Diesel Engine ◽  
Selective Catalytic Reduction ◽  
Diesel Particulate Filter ◽  
Catalytic Reduction ◽  
Wide Spectrum ◽  
Chemical Species ◽  
Pollutant Emissions ◽  
Particulate Filter ◽  
Diesel Particulate ◽  
Aftertreatment Systems

Two methods, diesel particulate filter (DPF) and selective catalytic reduction (SCR) systems, for controlling diesel emissions have become widely used, either independently or together, for meeting increasingly stringent emissions regulations world-wide. Each of these systems is designed for the reduction of primary pollutant emissions including particulate matter (PM) for the DPF and nitrogen oxides (NOx) for the SCR. However, there have been growing concerns regarding the secondary reactions that these aftertreatment systems may promote involving unregulated species emissions. This study was performed to gain an understanding of the effects that these aftertreatment systems may have on the emission levels of a wide spectrum of chemical species found in diesel engine exhaust. Samples were extracted using a source dilution sampling system designed to collect exhaust samples representative of real-world emissions. Testing was conducted on a heavy-duty diesel engine with no aftertreatment devices to establish a baseline measurement and also on the same engine equipped first with a DPF system and then a SCR system. Each of the samples was analyzed for a wide variety of chemical species, including elemental and organic carbon, metals, ions, n-alkanes, aldehydes, and polycyclic aromatic hydrocarbons, in addition to the primary pollutants, due to the potential risks they pose to the environment and public health. The results show that the DPF and SCR systems were capable of substantially reducing PM and NOx emissions, respectively. Further, each of the systems significantly reduced the emission levels of the unregulated chemical species, while the notable formation of new chemical species was not observed. It is expected that a combination of the two systems in some future engine applications would reduce both primary and secondary emissions significantly.

scholarly journals Reduction of NOx Emission of a Diesel Engine with a Multiple Injection Pump by SCR Catalytic Converter

2016 ◽  
Vol 64 (4) ◽  
pp. 1205-1210 ◽  
Author(s):  
Vít Marek ◽  
Lukáš Tunka ◽  
Adam Polcar ◽  
Dušan Slimařík
Keyword(s):  
Diesel Engine ◽  
Selective Catalytic Reduction ◽  
Catalytic Reduction ◽  
Catalytic Converter ◽  
Nox Emission ◽  
Multiple Injection ◽  
Scr Catalyst ◽  
Exhaust Gases ◽  
Injection Pump ◽  
Reduction Of Nox

This paper deals with reduction of NOx-emission of a diesel engine with multiple injection pump by SCR catalytic converter. Main aim of the measurement was the detection of SCR catalyst converter efficiency. Tests were realized at the Research and Development workplace of Zetor Tractor a.s. Used engine was equipped with a multiple injection pump with electromagnetic regulator of a fuel charge. During the experiment selective catalytic reduction and diesel particulate filter were used as an after treatment of harmful pollutants reduction. Testing cycle of the eight-point test was chosen and Non-Road Steady Cycle (NRSC) was maintained according to 97/68/EC directive. Results confirmed the dependencies between temperatures of SCR catalyst and exhaust gases and the volume of exhaust gases on efficiency of SCR catalyst. During the operation load of the engine, selective catalytic reduction reached efficiency over 90 %. Used after treatment system is suitable for reduction of harmful pollutants according to the Tier 4f norm.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document