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柴油發(fā)電機(jī)廢氣處理方式技術(shù)規(guī)范 |
摘要:本文簡(jiǎn)略闡述了柴油機(jī)尾氣中的污染物及其污染特點(diǎn),同時(shí)從低溫等離子治理技術(shù)、選擇性催化還原技術(shù)(SCR技術(shù))、以及排氣處理技術(shù)幾方面著手對(duì)柴油機(jī)尾氣處理新技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析,旨在為相關(guān)研究人員提供參考,切實(shí)提高柴油尾氣處理技術(shù)的應(yīng)用效果。另外,康明斯電力技術(shù)有限公司在本文公示的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了柴油發(fā)電機(jī)尾氣處理工程的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收的技術(shù)要求,可作為環(huán)境影響評(píng)價(jià)、可行性研究、設(shè)計(jì)施工、環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收及建成后運(yùn)行與管理的技術(shù)依據(jù)。
一、設(shè)計(jì)規(guī)范
1、規(guī)范性引用文件
(1)環(huán)境保護(hù)有關(guān)法律法規(guī);
(2)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16297-1996);
(3)廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《大氣污染物排放限值》(DB44/27-2001)。
2、總體設(shè)計(jì)
(1)柴油發(fā)電機(jī)尾氣處理工程的設(shè)計(jì)建設(shè),除應(yīng)遵守本技術(shù)規(guī)范外,還應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
(2)應(yīng)根據(jù)企業(yè)柴油發(fā)電機(jī)尾氣中氣體污染物種類(lèi)、濃度及處理要求等條件確定柴油發(fā)電機(jī)尾氣處理工程的處理規(guī)模和處理工藝,做到保護(hù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可靠。
(3)處理工程技術(shù)方案的選擇應(yīng)符合環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告書(shū)批復(fù)文件的要求,柴油發(fā)電機(jī)尾氣處理后應(yīng)穩(wěn)定達(dá)到有關(guān)國(guó)家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
二、低溫等離子體尾氣技術(shù)
采用液體吸收+低溫等離子體催化組合技術(shù),該設(shè)備集中了液體吸收技術(shù)和低溫等離子體催化新技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn),處理效果良好(95%以上),運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)簡(jiǎn)單等。主要工藝流程如圖1所示:
1、技術(shù)要求
柴油發(fā)電機(jī)尾氣經(jīng)過(guò)液體吸收單元、水霧過(guò)濾網(wǎng)、等離子體單元、催化單元等的處理后在油霧、炭黑等顆粒物和SO2、NOX、CO、CH等氣態(tài)污染物均可以很好地去除,技術(shù)先進(jìn)可靠。該技術(shù)核心是低溫等離子體單元,技術(shù)關(guān)鍵是:
(1)大功率高壓快速上升沿窄脈沖電源設(shè)計(jì)制造,本系統(tǒng)使用IGBT驅(qū)動(dòng)的無(wú)感電源,具有上升沿速度快、拉弧保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、等特點(diǎn)。單電源功率200W。
(2)高壓電源與放電、捕集極板的匹配技術(shù)、絕緣技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù),保證電源工作在理想的負(fù)荷狀態(tài)。
(3)催化劑極板的催化劑合成、擔(dān)載和制作技術(shù),采用納米材料原位裝配技術(shù)、輔助燒結(jié)、表面活化處理技術(shù),使催化劑極板具有耐轟擊、耐腐蝕、長(zhǎng)壽命、可清洗等技術(shù)條件。
(4)凈化過(guò)濾器的催化劑擔(dān)載技術(shù),使用適當(dāng)?shù)耐垦b技術(shù),將臭氧凈化催化劑擔(dān)載于蜂窩孔狀材料上,制成過(guò)濾器。
2、工作條件
模塊化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),便于清潔維護(hù),可以通過(guò)多級(jí)組合達(dá)到針對(duì)不同污染氣體的處理要求。條件要求是:
(1)入口空氣中非甲烷有機(jī)烴的含量小于400mg/m3。
(2)入口氣體不得含有水霧。
(3)入口氣體不得含有膠體顆粒物、易燃纖維。
(4)入口氣體的固相顆粒物含量應(yīng)小于10mg/m3。
(5)220交流供電,功率容量1kW。
圖1 柴油發(fā)電機(jī)組低溫等離子體催化尾氣裝置. |
與2 低溫等離子體處理廢氣過(guò)程示意圖 |
三、催化劑閉環(huán)控制處理技術(shù)
三效催化劑閉環(huán)控制系統(tǒng)是國(guó)三柴油機(jī)最常用的排氣凈化系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中,柴油發(fā)電機(jī)排出的三種主要污染物CO、HC、NOX能同時(shí)被高效率的凈化。尾氣凈化器主要由載體、涂層、活性物、襯墊和殼體等組成。其核心部件是沉積由貴金屬鉑(Pt)、銠(Rh)和鈀(Pd))三種化合物作為活性材料的蜂窩狀陶瓷載體。柴油經(jīng)過(guò)燃燒后排出的廢氣中含有大量的一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔铮℉C)和氮氧化物(NOX),這些物質(zhì)的存在,會(huì)使我們看到發(fā)電機(jī)尾氣的煙色和嗅到發(fā)電機(jī)尾氣刺激性的氣味。
當(dāng)這些物質(zhì)經(jīng)過(guò)沉積由貴金屬鉑、鈀、銠化合物作為活性物的蜂窩狀陶瓷載體時(shí),在它們的作用下,以及在220℃以上高溫與煙氣中的氧繼續(xù)反應(yīng),最后生成CO2和H2O排入大氣中,同時(shí)(NOX)也生成了H2和H2O排入大氣中,CO和HC轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到95%以上,NOX的轉(zhuǎn)化率也在40%以上。銠促進(jìn)NOX還原成N2,鉑和鈀用來(lái)轉(zhuǎn)化CO和HC。Pt、Rh和Pd三種貴金屬催化劑可同時(shí)凈化一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔?,故稱(chēng)為三效催化劑。
四、堿法吸收尾氣處理技術(shù)
1、工藝流程
(1)堿法吸收處理就是通過(guò)堿液對(duì)SO2和NOX等的吸收而達(dá)到凈化尾氣的效果,其工藝流程示意如下:
發(fā)電機(jī)尾氣→風(fēng)管→堿法吸收→尾氣排放達(dá)標(biāo)
(2)目前采用較多的堿法吸收處理裝置是旋流板式噴淋塔和旋風(fēng)噴淋塔。工藝流程示意如下:
發(fā)電機(jī)尾氣→煙管→旋流板式噴淋塔(循環(huán)水泵)→尾氣排放達(dá)標(biāo)
2、旋風(fēng)噴淋塔
(1)工作原理:
旋風(fēng)噴淋塔上部垂直布置有數(shù)個(gè)螺旋型噴嘴,含塵氣體經(jīng)旋風(fēng)噴淋塔筒體上部入口切向進(jìn)入噴淋塔內(nèi)并螺旋向下再向上運(yùn)動(dòng),此時(shí)旋風(fēng)噴淋塔頂部的螺旋型噴嘴將清水呈實(shí)心錐狀噴射到筒體內(nèi)壁形成水膜,煙塵廢中的煙塵粒子借助氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力沖擊于除塵塔筒體內(nèi)壁的水霧和水膜上而被水滴、水膜黏附捕獲,并隨筒壁不斷更新的水膜向下排出除塵塔,從而使含塵廢氣得以?xún)艋欧?。凈化器底部設(shè)有循環(huán)水箱,通過(guò)循環(huán)水泵不斷將水循環(huán)送入塔內(nèi),根據(jù)水箱內(nèi)水質(zhì)情況定期更換清水或補(bǔ)水。循環(huán)水中投加堿液可提高除硫和除氮氧化物的效果。
(2)效果及可行性
這種旋風(fēng)噴淋塔凈化效率一般在85%以上,如果管理得好,效率還可提高。它的阻力不大,一般為300~450Pa,不會(huì)影響發(fā)電機(jī)的正常工作。污水可以采用定期排放或連續(xù)排放。較適宜高溫、高比阻、含塵量不大的氣體處理。
(3)旋風(fēng)噴淋塔特點(diǎn)
○ 氣相和液相接觸充分,污染因子去除效率高。
○ 因采用上進(jìn)氣方式,避免液體沿?zé)煿芰魅氩裼桶l(fā)電機(jī)內(nèi)。
○ 具有消聲和除霧功能,單位壓降小。
○ 方便機(jī)房外墻懸掛安裝。
○ 吸收塔體與循環(huán)水箱分離安裝。
圖2 旋風(fēng)噴淋塔尾氣裝置. |
圖3 柴油發(fā)電機(jī)組尾氣處理安裝工程 |
3、酸霧處理塔
也可以采用酸霧法治理柴油發(fā)電機(jī)尾氣,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
在呈酸性或堿性的酸霧廢氣,內(nèi)置有新型的階梯環(huán)填料(或球型多面空心填料),氣-液接觸比表面積大;當(dāng)廢氣經(jīng)過(guò)分配板,將氣體平均分布于多面空心球,每只呈點(diǎn)接觸,擺列后呈“W”路線(xiàn)行走,避免有偏流現(xiàn)象,在配合龍卷式不阻塞的噴嘴,呈1200噴灑,使氣液混合效率90-95%,通過(guò)逆流式吸收液(中和液H2SO4或NaOH自動(dòng)添加處理設(shè)備)的霧化噴淋洗滌,從而達(dá)到潔凈效果,再加入中和液,可祛除廢氣中有害氣體。一般設(shè)有二級(jí)噴淋裝置,并可根據(jù)氣體濃度不同,組成更多層的噴淋裝置,而達(dá)到高效率的凈化效果。
(1)速度:
為了盡量減少塵粒和油污在管道內(nèi)的粘結(jié)、積聚,風(fēng)管內(nèi)的煙氣速度為12m/s以上;煙氣在凈化器內(nèi)的速度在2~6m/s左右,停留時(shí)間1~3秒。
(2)排煙管及塔體:
火煙溫度較高,采用非燃材料制作,宜用316L,塔體壁厚大于2 mm,入口處適當(dāng)加厚。
(3)噴頭:
選用能環(huán)形出水的噴頭(如SiC噴頭),其所形成的液體霧滴宜細(xì),其相向布置距離為20-30cm,液氣比大于1.。
(4)濾網(wǎng):
采用金屬絲制成,其網(wǎng)目為0.8mm×0.8mm,每運(yùn)行兩周應(yīng)清洗一次,其阻力小于80Pa。
(5)脫水板:
采用折疊隔板組成,其間距離為20mm,壓降小于40Pa。
(6)風(fēng)量:
每千瓦排風(fēng)量定為15m3/h。
圖6 柴油發(fā)電機(jī)尾氣酸霧處理塔方案(1) |
圖6 柴油發(fā)電機(jī)尾氣酸霧處理塔方案(2) |
總結(jié):
尾氣處理裝置屬于一種柴油發(fā)電機(jī)組的機(jī)外凈化措施。目前來(lái)看,對(duì)于柴油機(jī)的一氧化碳和碳?xì)浠衔锸菦](méi)有要加后處理裝置的必要,但是如果法規(guī)進(jìn)一步加嚴(yán),增加后處理裝置處理一氧化碳和碳?xì)浠衔锞蛣?shì)在必行了。針對(duì)一氧化碳和碳?xì)浠衔?,我們可以采用DOC(氧化型柴油催化器),研究結(jié)果表明,一氧化碳和碳?xì)浠衔镌谘趸筒裼痛呋鞔呋瘎┍砻娴难趸识荚?0%以上;較高的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸紳舛然蜉^高的排溫都會(huì)影響氧化型柴油催化器催化劑表面氮氧化物氧化反應(yīng)速率。
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