新聞主題	柴油發電機廢氣處理方式技術規范

 

摘要：本文簡略闡述了柴油機尾氣中的污染物及其污染特點，同時從低溫等離子治理技術、選擇性催化還原技術(SCR技術)、以及排氣處理技術幾方面著手對柴油機尾氣處理新技術進行了詳細分析，旨在為相關研究人員提供參考，切實提高柴油尾氣處理技術的應用效果。另外，康明斯電力技術有限公司在本文公示的標準中規定了柴油發電機尾氣處理工程的設計、施工、驗收的技術要求，可作為環境影響評價、可行性研究、設計施工、環境保護驗收及建成后運行與管理的技術依據。

 

一、設計規范

 

1、規范性引用文件

（1）環境保護有關法律法規；

（2）大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1996）；

（3）廣東省地方標準《大氣污染物排放限值》（DB44/27-2001）。

2、總體設計

（1）柴油發電機尾氣處理工程的設計建設，除應遵守本技術規范外，還應符合國家現行的相關強制性標準的規定。

（2）應根據企業柴油發電機尾氣中氣體污染物種類、濃度及處理要求等條件確定柴油發電機尾氣處理工程的處理規模和處理工藝，做到保護環境、經濟合理、技術可靠。

（3）處理工程技術方案的選擇應符合環境影響評價報告書批復文件的要求，柴油發電機尾氣處理后應穩定達到有關國家和地方排放標準的規定。

 

二、低溫等離子體尾氣技術

 

     采用液體吸收+低溫等離子體催化組合技術，該設備集中了液體吸收技術和低溫等離子體催化新技術的諸多優點，處理效果良好（95％以上），運行穩定，維護簡單等。主要工藝流程如圖1所示：

1、技術要求

      柴油發電機尾氣經過液體吸收單元、水霧過濾網、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等氣態污染物均可以很好地去除，技術先進可靠。該技術核心是低溫等離子體單元，技術關鍵是：

（1）大功率高壓快速上升沿窄脈沖電源設計制造，本系統使用IGBT驅動的無感電源，具有上升沿速度快、拉弧保護、過載保護、等特點。單電源功率200W。

（2）高壓電源與放電、捕集極板的匹配技術、絕緣技術、安全防護技術，保證電源工作在理想的負荷狀態。

（3）催化劑極板的催化劑合成、擔載和制作技術，采用納米材料原位裝配技術、輔助燒結、表面活化處理技術，使催化劑極板具有耐轟擊、耐腐蝕、長壽命、可清洗等技術條件。

（4）凈化過濾器的催化劑擔載技術，使用適當的涂裝技術，將臭氧凈化催化劑擔載于蜂窩孔狀材料上，制成過濾器。

2、工作條件

      模塊化機構設計，便于清潔維護，可以通過多級組合達到針對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小于10mg/m³。

（5）220交流供電，功率容量1kW。

 

圖1  柴油發電機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程示意圖

 

三、催化劑閉環控制處理技術

 

      三效催化劑閉環控制系統是國三柴油機最常用的排氣凈化系統。在這個系統中，柴油發電機排出的三種主要污染物CO、HC、NOX能同時被高效率的凈化。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。柴油經過燃燒后排出的廢氣中含有大量的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOX），這些物質的存在，會使我們看到發電機尾氣的煙色和嗅到發電機尾氣刺激性的氣味。

      當這些物質經過沉積由貴金屬鉑、鈀、銠化合物作為活性物的蜂窩狀陶瓷載體時，在它們的作用下，以及在220℃以上高溫與煙氣中的氧繼續反應，最后生成CO2和H2O排入大氣中，同時（NOX）也生成了H2和H2O排入大氣中，CO和HC轉化率可以達到95%以上，NOX的轉化率也在40%以上。銠促進NOX還原成N2，鉑和鈀用來轉化CO和HC。Pt、Rh和Pd三種貴金屬催化劑可同時凈化一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物，故稱為三效催化劑。

 

四、堿法吸收尾氣處理技術

 

1、工藝流程

（1）堿法吸收處理就是通過堿液對SO2和NOX等的吸收而達到凈化尾氣的效果，其工藝流程示意如下：

發電機尾氣→風管→堿法吸收→尾氣排放達標

（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噴淋塔。工藝流程示意如下：

發電機尾氣→煙管→旋流板式噴淋塔（循環水泵）→尾氣排放達標  

2、旋風噴淋塔

（1）工作原理：

      旋風噴淋塔上部垂直布置有數個螺旋型噴嘴，含塵氣體經旋風噴淋塔筒體上部入口切向進入噴淋塔內并螺旋向下再向上運動，此時旋風噴淋塔頂部的螺旋型噴嘴將清水呈實心錐狀噴射到筒體內壁形成水膜，煙塵廢中的煙塵粒子借助氣流旋轉運動所產生的離心力沖擊于除塵塔筒體內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凈化排放。凈化器底部設有循環水箱，通過循環水泵不斷將水循環送入塔內，根據水箱內水質情況定期更換清水或補水。循環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，不會影響發電機的正常工作。污水可以采用定期排放或連續排放。較適宜高溫、高比阻、含塵量不大的氣體處理。

（3）旋風噴淋塔特點

○ 氣相和液相接觸充分，污染因子去除效率高。

○ 因采用上進氣方式，避免液體沿煙管流入柴油發電機內。

○ 具有消聲和除霧功能，單位壓降小。

○ 方便機房外墻懸掛安裝。

○ 吸收塔體與循環水箱分離安裝。

 

圖2  旋風噴淋塔尾氣裝置.

圖3  柴油發電機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電機尾氣，其結構如圖3所示。

      在呈酸性或堿性的酸霧廢氣，內置有新型的階梯環填料（或球型多面空心填料），氣-液接觸比表面積大；當廢氣經過分配板，將氣體平均分布于多面空心球，每只呈點接觸，擺列后呈“W”路線行走，避免有偏流現象，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％，通過逆流式吸收液（中和液H2SO4或NaOH自動添加處理設備）的霧化噴淋洗滌，從而達到潔凈效果，再加入中和液，可祛除廢氣中有害氣體。一般設有二級噴淋裝置，并可根據氣體濃度不同，組成更多層的噴淋裝置，而達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的粘結、積聚，風管內的煙氣速度為12m/s以上;煙氣在凈化器內的速度在2~6m/s左右，停留時間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，入口處適當加厚。

（3）噴頭：

      選用能環形出水的噴頭（如SiC噴頭），其所形成的液體霧滴宜細，其相向布置距離為20-30cm，液氣比大于1.。

（4）濾網：

      采用金屬絲制成，其網目為0.8mm×0.8mm，每運行兩周應清洗一次，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）風量：

      每千瓦排風量定為15m3/h。

 

圖6  柴油發電機尾氣酸霧處理塔方案（1）

圖6  柴油發電機尾氣酸霧處理塔方案（2）

 

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