背景技术:
分布式功能系统是目前在发达国家广泛应用以及我国积极倡导的一种先进能源系统技术。分布式供能系统多使用天然气等清洁能源,按照能源梯级利用的原则,采用高品位能源发电、低品位能源供热、制冷或除湿的方式,在满足用户多种形式用能的同时,达到最大化能源利用率。
燃气式发电机作为分布式能源系统的主要原动机,燃气式发电机的工作原理:燃气进入燃气式发电机,空气进入混合器混合后,通过烟气涡轮增压器增压,冷却器冷却后进入气缸,经火花塞高压点火,燃烧膨胀,推动活塞做功,带动曲轴转动,通过发电机输出电能,内燃机产生的尾气经排气管、换热装置、消声器、烟囱排到室外,但尾气中含有的氮氧化物严重超标,一直居高不下,严重污染空气。
随着国家环保法规的要求提高,发动机直接排出的尾气已经不能满足法规要求,于是就有了尾气后处理装置。柴油车的尾气有害物质主要是氮氧化物和颗粒,在发动机内部可以通过技术手段降低颗粒排放,这样尾气里就主要是氮氧化物,采用喷射尿素到尾气后处理装置中,尿素在高温下分解为氨气,在催化剂的作用下会和氮氧化物反应,生成无害的氮气和水,这一装置叫做SCR后处理系统。
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选择性催化还原法。SCR烟气脱硝是当前主流烟气脱硝技术,主要用于电站锅炉。其工艺原理是在有催化剂存在的条件下,将还原剂(氨气)喷入一定温度下(290~430 ℃)的烟气内,使NOx还原成N2和H2O的方法。催化剂是SCR工艺的重要部分,成本占到总投资的25%~30%,成本很高。在理想状态下,SCR法NO脱除率可达90%以上,但实际脱除率仅达65%~80%。脱除性能的好坏取决于催化剂的活性、用量以及NH3与废气中的NOx的比率。
SCR催化剂作为通用的脱硝催化剂,与其他的技术相比(如NSCR、LNT等)有如下特点:
(1)还原剂不易被氧化,相对还原剂的成本较低
(2)SCR催化剂对硫不敏感,适用的范围广,特别是油品较差的适用环境;
(3)控制策略相对较为复杂,但是对于再用的发动机,可以使用闭环的系统,无需与发动机进行通信,也可以降低控制策略的复杂程度;对于排气温度有一定要求,催化剂的低温性能较差。
SCR催化剂的转化效率
SCR催化剂的转化效率是体现催化剂性能的重要标志,其中起燃温度和温度窗口是催化剂的三个重要指标。
起燃温度
即催化剂达到50%的转化效率时的温度。目前普遍使用的钒基SCR催化剂,其起燃温度一般在220℃左右,要达到更高的转化率,需要发动机的排气温度更高;
即催化剂的温度适用范围,温度窗口越大,即使用范围越广,也就是催化剂的性能高越好;
性能(常用范围)
使用范围:(燃气、燃油、燃煤)锅炉,汽轮机,垃圾焚烧发电厂和柴油发电机
效率:大于90%的脱硝率
运行温度:200-420℃
氮氧化物含量:10-2,000ppm
压降:小于1.2kPa/反应器
反应器:催化剂床层可安装在余热锅炉内
运行条件: 冷启动30分钟以内可以达到稳定状态
1)当要求的脱硝效率大于95%的时候,排放的还原剂的量会显著的增加;
2)运行温度的确定应该考虑烟气中SOx的浓度,以防形成ABS,导致催化剂堵塞。
3、备注
SCR脱硝系统的性能主要依赖于催化剂的性能(活性,寿命等)和还原剂喷射的控制技术。
V/TiO2催化剂是通过三氧化钒离子吸附在二氧化钛晶体上并且煅烧制成的,广泛的运用在SCR系统中。
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