3臺1MW顏巴赫沼氣發電機組尾氣氮氧化物治理【三合一SCR脫硝技術】

2020-12-21 00:00:00

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關鍵詞：淀粉廠,沼氣發電機組,氮氧化物治理,發電機組尾氣治理

一、項目簡介

淀粉廠扎起發電機組尾氣氮氧化物治理

項目名稱：山東某淀粉廠沼氣發電機組氮氧化物治理；設備名稱：綠聯凈化L-GETX系列尾氣脫硝凈化器；技術方案：選擇性催化還原技術（SCR）；采購數量：一臺套；匹配機組：3臺套1MW沼氣發電機組；設計單位：綠聯凈化技術（東莞）有限公司。

二、處理背景

本項目沼氣從污水廠產出后，經過脫硫、儲存、脫水、加壓、除塵后送往規模為3×1MW的沼氣內燃發電機組。該沼氣發電機設備數量共計三臺，基本參數：機組品牌型號：顏巴赫JGS320GS-B.L；額定功率：1053kW；轉速：1500r/min；頻率：50Hz；輸出電壓：10.5kV；功率因素：0.8-1。沼氣內燃發電機組廢氣參數：

沼氣內燃發電機組廢氣參數

1、技術方案：SCR反應器+余熱鍋爐

2、系統化學反應方程式示意圖如下：

3、系統控制原理示意圖：

4、尿素供給系統如下圖：

四、項目現場

沼氣發電機組尾氣凈化

五、排放數據實時監測

本系統根據目標發動機治理需求，在混合管前端通過前NOx傳感器、溫度傳感器采集尾氣參數及功率大小等一并傳輸給PLC控制尿素噴射量。在SCR反應器出口端通過NOx傳感器、溫度傳感器、氨逃逸傳感器（可選）等采集處理后的NOx含量，出口溫度和NH3濃度（通過可選傳感器實現）。在系統液晶控制顯示屏上會實時顯示出對應的數據，不需要單獨采購煙氣分析儀分析處理后煙氣成分。本系統數據可自動同步到云端，通過手機可實時監測實際排放指標。

六、本案難點分析及燃氣機脫硝建議

1. 硫化物影響沼氣的主要成分是甲烷、二氧化碳、氮氣、氫氣、少量硫化氫等氣體組成，前端脫硫系統的穩定性直接影響SCR系統效率和使用壽命，進入SCR系統的尾氣中硫化物超標會造成催化劑中毒失效；

2. 尾氣排溫高中溫SCR催化劑兼顧了可靠性、處理效率和經濟性，中溫催化劑理想工作溫度在260-400℃，實際工況往往沼氣內燃發動機尾氣排溫都超過這個溫度。理想的方式是經過合理的降溫再進入SCR反應器，但這樣會造成熱損失致使后端余熱鍋爐或者溴化鋰空調裝置能源轉化效率降低，在實際工作場景中往往得不到投資方支持。采用高溫催化劑價格昂貴，同時因為對硫化物等氣體成分敏感而性能不穩定，使用壽命不能保障。到目前為止國內還沒有高溫分子篩催化劑使用壽命超過24000小時的應用案例，極少數國外廠商也不能保證高溫催化劑的使用壽命，如此種種不確定性無疑給商業電站造成不僅投資高昂，而且后期綜合運營成本也高昂并且不可控等。也有一種技術路線是采用前后兩級鍋爐，一級過熱器將廢氣溫度降至380℃再進入SCR反應器進行NOx治理，之后再進入二級鍋爐繼續進行余熱利用。

3. 選型建議目前以沼氣等為主要燃料的內燃發電站基本由企業出資承建，運行時需要一定的經濟收益確保項目投入產出符合預期。而在實際的SCR系統選型招標采購時，由于這個產業剛剛興起，全球范圍內優質的供應商極少，注重品質的采購單位往往以進口燃氣發動機性能優良為評價標準而順延選擇進口的SCR系統供應商。具體甄選時，需注意以下四個方面：

第一方面，國內領先的SCR系統供應商與國外相當。根據近三年的浸泡式深入研究并在執行項目及后續服務中付諸大量精力和資金，需要特別提醒的是，在燃氣內燃機脫硝領域國內與國外除開高溫催化劑領域有差距之外，系統開發上幾乎處于同等水平，主要技術來自于汽車SCR技術與火電廠脫硝技術的融合并基于燃氣內燃發動機特性進行創新，已經取得了突破性成績并做了很好的商業應用。目前國內領先的大功率內燃機SCR系統供應商如同互聯網產業一樣國內外難分伯仲；

第二方面，國內外廠商在全程服務上有差異。SCR系統不同于燃氣內燃發電機組，并非標準產品。每一個項目需要根據目標發動機排溫、燃氣成分、工作環境、治理目標、煙道走向、機房條件以及實際工作場景等等進行個性化定制方案，在這個總市場需求并不大的領域要求國外供應商提供及時快捷的售前服務目前還沒有出現。極少數國外代理商只停留在賣產品的層面，不是不想提供服務，而是沒有合適的人力資源和足夠收益支撐。已有使用單位采購了整套NOx治理系統，后續運行時出現零部件損壞的情形，剛投入運行不久的項目均是付費采購零部件自行更換，業主十分被動無耐；

第三方面，定制開發和運行成本上的差異。SCR系統的經濟性由目標燃氣氣體成分和尾氣溫度、催化劑性能和價格、反應器封裝結構和材料工藝、混合管設計制造合理性、控制噴射系統J確度、反應流場是否合理科學、前期項目方案定制開發和后期長遠應急服務等等核心要素組成，國內外同時具備這些要素于一身的供應商少之又少。行業發展之初，劣幣驅除良幣。內燃機SCR系統屬于新生事物，設計方、招標方、投資方、監理方、使用方等相關板塊都缺乏專業選型考核標準，一部分投資方存在應付驗收的驗收后期擱置不用的僥幸心理，從而在實際采購過程中并不容易甄選到綜合能力均衡的供應商。一個重要表現是，供應商抓住采購方既要達標又要低價的心理，低價中標并盲目承諾系統處理指標排放達標，而在項目實施過程中排放不達標無法驗收，造成整個項目不能獲得合法運行批文而損失巨大的心理脅迫采購單位加價的情形屢次出現。還有一種情況是，即使暫時排放達標，但是由于催化劑的使用壽命短和整套系統設計欠合理，控制系統不夠J準，催化劑更換費用和尿素消耗量巨大，造成經濟性大大下降，同時氨排放也超標，造成了新的污染。通常對于原排不超過500mg/Nm3的燃氣發電機組脫硝系統，尿素消耗不超過0.006元/kWh。

第四方面，根據綠聯凈化Leelool團隊的實踐經驗，燃氣內燃發電機組相比于大型火電廠來說功率相差幾個數量級，尾氣脫硝（NOx治理）需要的還原劑建議采用質量比為32.5%的尿素溶液，業主可以采購尿素制備機或者由脫硝系統供應商投資尿素制備機在電站現場生產尿素溶液。不建議采用氨水等作為還原劑，氨水作為危化品，安全儲存和運輸成本較高，小型電廠無法攤薄高昂成本

七、柴油機尾氣NOx治理建議

綠聯凈化發電機組尾氣治理

綠聯凈化Leelool團隊通過豐富的實踐得知，對于備用大功率高速柴油發動機的尾氣NOx治理在技術上已經成熟。但在實際運營中由于絕大多數備用柴油發電機組在日常維護時都是空載，排氣溫度不超過200℃，導致SCR系統的催化劑達不到必要的工作溫度而不能有效工作，花巨資設計安裝的后處理系統造成閑置浪費。對于主力運行的柴油機和燃氣內燃機尾氣NOx治理勢在必行。