發(fā)電機(jī)組尾氣脫硝處理
發(fā)電機(jī)組尾氣脫硝
發(fā)電機(jī)組尾氣脫硝
項(xiàng)目概況
1、項(xiàng)目背景
本項(xiàng)目主要為沼氣發(fā)電機(jī)組尾氣治理。
機(jī)組參數(shù)：沼氣發(fā)電機(jī)組 400KW。
介質(zhì)：沼氣
排氣溫度（100%載荷）： 一級(jí)換熱器后，300℃-350℃
原始NOx含量（100%載荷）：<1500mg/m3
灰塵含量：極低<30mg/m3
硫含量：氣源已做脫硫處理<200mg/m3
2、尾氣治理目標(biāo)
?滿足國家標(biāo)準(zhǔn)（大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)-GB16297）
?足地方標(biāo)準(zhǔn)以及客戶需求：NOx<120mg/m3
3、項(xiàng)目特點(diǎn)分析
?由于沼氣機(jī)組尾氣出口溫度太高不利于脫硝工藝，需要經(jīng)過前處理，尾氣溫度降至300℃-350℃，SCR催化劑選用中溫催化劑。
?匹配尾氣后處理裝置時(shí)，應(yīng)考慮瞬態(tài)工況，并按照最大匹配原則進(jìn)行。
4、設(shè)計(jì)原則
（1）采用先進(jìn)、合理、成熟的處理工藝。?
（2）工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型能在運(yùn)行的過程中有較大的調(diào)節(jié)余地。?
（3）操作管理方便，節(jié)省動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用。
美凈寶SCR系統(tǒng)
1、SCR原理
選擇性催化還原SCR（Selective Catalytic Reduction），是目前國際主流高效去除尾氣中NOX的技術(shù)路線。主要針對(duì)廢氣中的氮氧化合物（NOX）,一定溫度時(shí)在催化劑的作用下將氮氧化合物（NOX）分解成無害的氮?dú)猓?/span>N2） 和水（H2O），凈化平均值高達(dá)90%以上。與噴淋塔及SNCR方案相比，具有占地面積小，轉(zhuǎn)化率高、無副產(chǎn)物等優(yōu)點(diǎn)。
以下是化學(xué)反應(yīng)原理圖：
圖一、SCR原理圖
2、SCR系統(tǒng)工作原理：
圖二、SCR系統(tǒng)原理圖
DCU根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)、NOx濃度和排氣流量（流量傳感器）、排氣溫度，推算出當(dāng)前狀態(tài)下的尿素需求量。尿素泵將尿素溶液從尿素罐中抽出,計(jì)量后與壓縮空氣混合，初步霧化后，送到噴嘴處,在壓縮空氣的作用下噴入管道中,并進(jìn)行進(jìn)一步的混合霧化。尾氣中的NOx和尿素溶液在催化器中催化反應(yīng)形成無害的氮?dú)?N2)和水(H2O), 最終通過排氣管道排到大氣中。
核心：SCR尿素噴射量標(biāo)定（基于模型）
3、項(xiàng)目方案
核心部件選型：
尿素泵
采用格蘭富空氣輔助式尿素泵。
圖三、尿素泵
噴嘴
全圓柱隔熱型φ1.40，單定位銷，SUS304，預(yù)留保溫層100mm厚，進(jìn)液不銹鋼加長設(shè)計(jì)，設(shè)氣冷功能。
催化器
催化劑是SCR 系統(tǒng)中的主要設(shè)備，其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響系統(tǒng)脫硝效率及運(yùn)行狀況。根據(jù)業(yè)主實(shí)際運(yùn)行工況選擇催化劑十分重要。根據(jù)催化劑的化學(xué)成分，分為V2O5-WO3/TiO2 或 V2O5-MoO3/TiO2 催化劑。根據(jù)該尾氣成分等參數(shù)，選用 V2O5-WO3/TiO2 蜂窩催化劑，該產(chǎn)品具有起活溫度低（250℃）、活性區(qū)間廣（<400℃）、脫硝效率高、使用壽命長、抗中毒、活性物質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
SCR 采用立式或臥式結(jié)構(gòu)，在催化反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)布置 2層催化劑模塊。
催化劑的選用及反應(yīng)時(shí)間是影響脫硝效率的主要因素，為保證項(xiàng)目的成功實(shí)施，本項(xiàng)目采用已有成功應(yīng)用業(yè)績的催化劑，催化劑的數(shù)量嚴(yán)格按我方要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并適當(dāng)考慮余量。在反應(yīng)器的入口安裝溫度感應(yīng)器，監(jiān)測 SCR 反應(yīng)器的運(yùn)行狀況。通過監(jiān)視 SCR反應(yīng)器內(nèi)的溫度，控制SCR 高效穩(wěn)定運(yùn)行。
圖四、參考模型及尺寸圖
尿素溶液的儲(chǔ)存及噴射系統(tǒng)
1、尿素溶液儲(chǔ)存系統(tǒng)
本方案建議采用尿素溶液作為還原劑。由于尿素溶液本身具有揮發(fā)性，因此設(shè)置PE尿素溶液罐，防止揮發(fā)的氨氣逸散。
2、噴射系統(tǒng)
由于煙道內(nèi)空間較小，采用傳統(tǒng)的大型雙流體噴槍可能造成顯著的壁面效應(yīng)， 不僅造成了氨水霧化效果不好，同時(shí)還對(duì)管道壁面造成腐蝕，故采用經(jīng)過特殊設(shè) 計(jì)的小型化雙流體噴槍。
噴射量的控制可通過 PLC 系統(tǒng)收集的 SCR 反應(yīng)器進(jìn)、出口 NOx 排放濃度、煙氣流速、含氧量等參數(shù)計(jì)算、反饋控制調(diào)節(jié)泵變頻器或者通過溫度判斷控制設(shè)備啟停，根據(jù) NOx 排放濃度，設(shè)定最小步幅調(diào)整噴射量，在確保達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
控制器 采用PLC與人機(jī)界面，自動(dòng)控制
圖五、SCR系統(tǒng)操作界面，僅作參考
系統(tǒng)所示功能均可在上圖中現(xiàn)實(shí)，主要功能如下：
?實(shí)時(shí)監(jiān)測氮氧濃度、氧濃度，前后排溫，背壓、排氣流量；
?可在手動(dòng)控制與自動(dòng)閉關(guān)控制之間切換；
?可添加旁通閥控制
?其它一些基本參數(shù)設(shè)置
主要設(shè)備壽命
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序號(hào) |
主要組成 |
設(shè)計(jì)使用壽命 |
備注 |
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1 |
整體設(shè)備 |
10年以上 |
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2 |
SCR催化劑 |
24000小時(shí) |
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3 |
尿素噴嘴 |
3年 |
快速更換接頭 |
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4 |
尿素罐 |
10年以上 |
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5 |
傳感器單元 |
3年 |
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6 |
智能控制系統(tǒng) |
10年以上 |
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設(shè)備使用性能
1、凈化效率高，滿足沼氣發(fā)電機(jī)尾氣處理的凈化要求
2、精準(zhǔn)設(shè)計(jì)控制尿素溶液，高精度噴射模塊，運(yùn)行成本低
3、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊合理，占地面積小，保養(yǎng)維修方便
4、脫銷效率大于95%，最大氨逃逸小于5ppm。
