多合一燃气发电机组尾气SCR脱硝余热利用一体化装置
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一、燃气发电机尾气余热回收SCR脱硝行业背景
近年来，我国空气污染形势日渐严峻，氮氧化物将成为中国大气污染的主要污染物之一，亟需加紧防治步伐。环保部门今后会加强氮氧化物控制立法建设和标准制订工作，在修订《大气污染防治法》和污染源排放标准时，将氮氧化物控制作为重点内容。
1、工业化和城市化加速发展的阶段, 对资源的需求增加, 污染排放物的大大增多节能降耗受到人们的重视。燃气发电机组的大幅增长,同时燃气机的废气排放又成为能源浪费,燃气机废气余热的能量几乎和燃气机的有用功率相同；
2、燃气机的排烟温度在450度以上，烟气中有30%的热量被排放到大气中浪费掉，目前随着国内能源供应日益紧张，节能降耗提高能源利用率已迫在眉睫。
3、我国现行的节能减排规划已明确提出将氮氧化物的减排纳入约束性指标的范围。
3.1 自2014年7月1日起实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）规定，气体燃料燃气轮机组NOx排放限值为120mg/m3。
3.2 我国现有大量的各种燃料的燃气发动机和燃气轮机投入使用，排放的尾气中含有一定浓度的NOx (400-2000mg/m3) ，如不经过脱硝处理，很难达到国家排放标准。
3.3 按照2014年发布的《固定式内燃机大气污染物排放标准》NOX排放标准：NOX<75ng/Nm3@5%O2
二、燃气发电机烟气脱硝工艺发展现状
目前，常用的控制NOX的排放的途径大致分为两类：
1、燃烧控制，以改进内燃机燃烧过程为核心的机内净化技术， 即以稀薄燃烧技术和废气再循环为代表的低排放燃烧技术；
2、末端治理，即在排气系统中采用化学或物理的方法对NOx进行净化的排放后处理技术，主要技术有选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)。
其中选择性催化还原SCR（Selective Catalytic Reduction），是目前国际主流高效去除尾气中氮氧化合物的技术路线：主要针对排气中的NOx，在一定温度（一般为 350℃-600℃）范围内，催化剂将NOx分解成无害的氮气（N2）和水（H2O）。
三、 凯能科技燃气发电机尾气SCR脱硝系统特点
1、凯能科技燃气发电机尾气SCR脱硝系统产品广泛应用于柴油发电机、燃气内燃机和燃气轮机等尾气处理上，凯能科技20年致力于烟气余热回收和SCR脱硝产品既可以设计生产制造烟气余热利用产品和SCR烟气脱硝产品，又可以规划和配套余热利用和SCR脱硝系统，使系统和设备达到良好的使用状态。
2、凯能科技已经为燃气发电机配套千余套余热锅炉，极为熟悉燃气内燃机余热锅炉结构，更加合理的布置SCR系统设备，保证烟气速度场和NH3浓度场的合理和均匀性。
3、凯能科技为保证燃气发电机尾气SCR脱硝效果，选用高效进口催化剂。
1、SCR脱硝设备和烟气余热回收一体化设计，脱硝系统能适应锅炉的启停及负荷变动，具有良好的适应性。
2、SCR脱硝设备的调试、启停和运行不影响内燃机的正常运行。
3、对原机组改动小，改造成本低。
4、NOx转化率超过90%，在温度变化范围较大的情况下仍能保证较高的转化率；
5、使用尿素作为还原剂，安全可靠。
6、低背压设计，对发动机效率影响较小。
7、能适应锅炉40%BMCR工况至99%BMCR工况之间的任何负荷。
SCR又称选择性催化还原系统，其工作原理是将一定量的尿素水溶液以雾状形态喷入发动机排气管中，尿素液滴在高温下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气（NH3）。氨气在催化剂的作用下，有选择性地将烟气中的氮氧化物（NOx）还原为氮气（N2）和水（H2O），从而降低烟气中的NOx浓度。
在电控单元的控制下, 尿素泵将尿素从尿素罐中抽出, 加压、过滤后送到计量喷射单元, 压缩空气经控制单元调压后也送到计量喷射单元, 定量喷射阀打开后, 尿素在压缩空气的引射作用下射出,和压缩空气混合后经喷嘴喷入排气管。电控单元根据废气流量、催化器的温度和氮氧化物含量精确计算出所需的尿素喷射量, 发出相应的脉宽调制信号给定量喷射阀, 喷射阀根据信号对尿素进行计量, 保证尿素喷射量的精确性。
尿素水溶液分解反应：
(NH2)CO+H2O=2NH3+CO2
NOx还原反应：
标准反应：4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O
慢速反应：6NO2+8NH3 → 7N2+12H2O
快速反应：NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O
1、SCR脱硝系统特点
a、SCR脱硝装置结构简单、无副产品、运行方便、可靠性高、脱硝效率高、一次投资相对较低；
b、还原后的氮气直接排放到大气中，且无二次污染；
c、设备体积小，运行费用低，自动化程度高，可靠性好；
d、系统运行阻力小 ；
e、装置连接简单快捷，耐腐蚀性强，整体性能优良。
2、SCR脱硝系统组成
a、SCR反应器总成
b、SCR催化剂总成
c、SCR控制系统
d、尿素溶液计量喷射系统
e、尿素溶液存储系统
凯能SCR反应区由三部分组成，部分为尿素喷射混合段，第二部分为导流段，第三部分为SCR反应段。内部部件都安装在各段的两侧，这样更加有利于内部部件的安装和检修。
在SCR反应段的前端和后端装有温度传感器和NOX传感器, 对反应前后烟气的温度及NOx浓度进行检测。
反应段中部为催化剂载体段，该段可拆卸，同时可根据不同要求安装不同个数和型号的催化剂载体应用到不同功率的设备中。
1.催化剂的选择
在催化剂选择方面，选取中温钒基涂层催化剂，温度窗口350—400℃，催化剂具有脱除效率高（经治理后尾气中NOx 浓度可小于100mg/m3，在活性温度350℃左右时治理后尾气中NOx浓度可小于10mg/m3)，脱硝效率可达98%以上，选择性好、氨泄漏率低等诸多优点，是一种特别适合燃气发动机尾气氮氧化物治理的催化剂。且气流流过催化剂时压力降较低。几何外表面积大，单位处理能力强，效率高。
本项目催化剂采用多层布局，其中一层为备用层，催化剂采用整体模块化抽拉式设计，安装方便和后续更换催化剂方便。
2.催化剂载体的性能特点
◇ 催化剂载体抗压耐磨强度好，能够耐受长期冲刷；
◇ 催化剂载体耐碱金属及砷、汞等毒物；
◇ 催化剂载体选择性高，能够抑制三氧化硫的生成，降低催化剂中毒；
◇ 通过断面硬化技术，加大增强了催化剂载体的机械性能，延长了使用寿命。
1、尾气脱硝装置控制系统包括：SCR烟气监测系统、尿素喷射系统、还原剂补给系统、远程控制系统、远程显示。
2、尾气脱硝装置控制系统关键技术设计：集成计算机PLC控制装置、高精密传感器、SCR脱硝装置控制机柜设计。
