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沼气发电机组氮氧化物超标解决方案

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沼气发电机组氮氧化物超标解决方案

2020-08-27 00:00:00
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沼气的成分

沼气是多种气体的混合物,其特性与天然气相似。沼气的主要成分是甲烷。沼气由50%-80%甲烷(CH4)、20%-40%二氧化碳(CO2)、0%-5%氮气(N2)、小于1%的氢气(H2)、小于0.4%的氧气(O2)与0.1%-3%硫化氢(H2S)等气体组成 。当沼气在高温下燃烧时,促使空气中的氮和氧反应,生成氮氧化物(包括一氧化氮和二氧化氮等),氮氧化物对人的呼吸器官有强烈的刺激作用,其浓度在0.25%以上就能导致死亡。因此沼气发电机组尾气中最主要的有害物质之一就是氮氧化物,降低尾气中氮氧化物的含量就是解决沼气发电机组排放问题的关键。

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SCR脱硝(选择性催化还原法)反应方程式

目前治理沼气发电机组尾气氮氧化物的方法比较成熟的技术是SCR选择性催化还原技术。选择性催化还原法(SCR)对沼气发电机组尾气中的NOx进行控制,利用NH3或尿素(通常采用质量比为32.5%的尿素水溶液)作为还原性物质,在O2浓度高出 NOx浓度两个数量级以上的条件下,在一定的温度和催化剂作用下,利用NH3将NOx还原为N2和H2O,由于NH3选择性地优先还原NOx,而不先与O2反应,故称之为“选择性催化还原”。

化学反应方程式如下:

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

4NH3+3O2→2N2+6H2O

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2019年绿联净化Leelool在上海动力展展示燃气内燃机尾气氮氧化物治理设备

绿联净化Leelool治理氮氧化物NOx系列产品

针对柴油机尾气NOx治理的L-DETX系列和燃气内燃机尾气NOx治理的L-GETX系列

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11台2000kW备用柴油发电机组尾气黑烟及氮氧化物综合治理【绿联净化Leelool项目】

1、柴油机尾气NOx治理:对于柴油机尾气中NOx治理,Leelool设计团队依据多年实践经验,发现部分柴油发动机开机之初排烟管会有喷油现象,柴油会覆盖在DOC或者SCR上会减弱催化剂的作用。为此,特别研发了油气分离器,尽可能的将燃油与废气分离开,确保催化剂有效工作性能。Leelool系统总体功能包括同时去除NOx、NH3、CO、颗粒物(PM)。

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3台1000kW沼气发电机组尾气氮氧化物治理尾气脱硝)【绿联净化Leelool项目】

2、燃气内燃发动机尾气NOx治理 :对于燃气内燃发动机尾气中NOx治理,不同燃料治理路径不同,费用和使用寿命也不相同。采用天然气燃料比较容易,若是煤层气、石油伴生气等石化气要考虑燃料脱硫;对于垃圾填埋气、有机污水处理厂产生的沼气等燃料,除了加装脱硫装置外,还要考虑燃料混合气体在高温条件下产生的硅氧烷附着在SCR催化剂表面,从而使催化剂失效导致整个SCR系统失效。目前全球范围内尚没有很彻底的技术有效解决硅氧烷造成的困扰,Leelool团队目前的路线是在反应器结构设计上做优化,以备硅氧烷堵塞催化剂后发动机正常工作,同时尽快更换催化剂。随着研究的逐步深入,我们会及时提供*新的科技成果。

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绿联净化Leelool SCR脱硝系统及工作流程示意图

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绿联净化Leelool发电机组尾气脱硝后处理系统控制界面

本系统根据目标发动机治理需求,在混合管前端通过前NOx传感器、温度传感器采集尾气参数及功率大小等一并传输给PLC控制尿素喷射量。在SCR反应器出口端通过NOx传感器、温度传感器、氨逃逸传感器(可选)等采集处理后的NOx含量,出口温度和NH3浓度 (通过可选传感器实现)。在系统液晶控制显示屏上会实时显示出对应的数据,不需要单独采购烟气分析仪分析处理后烟气成分。 本系统数据可自动同步到云端,通过手机可实时监测实际排放指标。

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涂覆了SCR催化剂的脱硝反应器载体

中温SCR催化剂兼顾了可靠性、处理效率和经济性,中温催化剂理想工作温度在260-400℃,实际工况往往沼气内燃发动机尾气排温都超过这个温度。理想的方式是经过合理的降温再进入SCR反应器,但这样会造成热损失致使后端余热锅炉或者溴化锂空调装置能源转化效率降低,在实际工作场景中往往得不到投资方支持。采用高温催化剂价格昂贵,同时因为对硫化物等气体成分敏感而性能不稳定,使用寿命不能保障。到目前为止国内还没有高温分子筛催化剂使用寿命超过24000小时的应用案例,极少数国外厂商也不能保证高温催化剂的使用寿命,如此种种不确定性无疑给商业电站造成不仅投资高昂,而且后期综合运营成本也高昂并且不可控等。也有一种技术路线是采用前后两级锅炉,一级过热器将废气温度降至380℃再进入SCR反应器进行NOx治理,之后再进入二级锅炉继续进行余热利用。

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SCR选择性催化还原反应器(脱硝反应设备)

绿联净化Leelool团队通过丰富的实践得知,对于备用大功率高速柴油发动机的尾气NOx治理在技术上已经成熟。但在实际运营中由于绝大多数备用柴油发电机组在日常维护时都是空载,排气温度不超过200℃,导致SCR系统的催化剂达不到必要的工作温度而不能有效工作,花巨资设计安装的后处理系统造成闲置浪费。对于主力运行的柴油机和燃气内燃机尾气NOx治理势在必行。

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