一、柴油發(fā)電機尾氣余熱回收SCR脫硝行業(yè)背景
近年來，我國空氣污染形勢日漸嚴峻，氮氧化物將成為中國大氣污染的主要污染物之一，亟需加緊防治步伐。環(huán)保部門今后會加強氮氧化物控制立法建設和標準制訂工作，在修訂《大氣污染防治法》和污染源排放標準時，將氮氧化物控制作為重點內容。
1、工業(yè)化和城市化加速發(fā)展的階段, 對資源的需求增加, 污染排放物的大大增多節(jié)能降耗受到人們的重視。柴油發(fā)電機的大幅增長,同時柴油發(fā)電機的廢氣排放又成為能源浪費,柴油發(fā)電機廢氣余熱的能量幾乎和柴油發(fā)電機的有用功率相同；
2、柴油發(fā)電機的排煙溫度在450度以上，煙氣中有30%的熱量被排放到大氣中浪費掉，目前隨著國內能源供應日益緊張，節(jié)能降耗提高能源利用率已迫在眉睫。
3、我國現(xiàn)行的節(jié)能減排規(guī)劃已明確提出將氮氧化物的減排納入約束性指標的范圍。
3.1 自2014年7月1日起實施的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）規(guī)定，氣體燃料柴油發(fā)電機NOx排放限值為120mg/m3。
3.2 我國現(xiàn)有大量的各種燃料的柴油發(fā)電機投入使用，排放的尾氣中含有一定濃度的NOx (400-2000mg/m3) ，如不經過脫硝處理，很難達到國家排放標準。
3.3 按照2014年發(fā)布的《固定式內燃機大氣污染物排放標準》NOX排放標準：NOX<75ng/Nm3@5%O2
二、燃氣發(fā)電機煙氣脫硝工藝發(fā)展現(xiàn)狀
目前，常用的控制NOX的排放的途徑大致分為兩類：
1、燃燒控制，以改進內燃機燃燒過程為核心的機內凈化技術， 即以稀薄燃燒技術和廢氣再循環(huán)為代表的低排放燃燒技術；
2、末端治理，即在排氣系統(tǒng)中采用化學或物理的方法對NOx進 行凈化的排放后處理技術，主要技術有選擇性催化還原技術 (SCR)、選擇性非催化還原技術(SNCR)。
其中選擇性催化還原SCR（Selective Catalytic Reduction），是目前國際主流高效去除尾氣中氮氧化合物的技術路線：主要針對排氣中的NOx，在一定溫度（一般為 350℃-600℃）范圍內，催化劑將NOx分解成無害的氮氣（N2）和水（H2O）。
三、 凱能科技柴油發(fā)電機尾氣SCR脫硝系統(tǒng)特點
1、凱能科技燃氣發(fā)電機尾氣SCR脫硝系統(tǒng)產品廣泛應用于柴油發(fā)電機、燃氣內燃機和燃氣輪機等尾氣處理上，凱能科技20年致力于煙氣余熱回收和SCR脫硝產品既可以設計生產制造煙氣余熱利用產品和SCR煙氣脫硝產品，又可以規(guī)劃和配套余熱利用和SCR脫硝系統(tǒng)，使系統(tǒng)和設備達到良好的使用狀態(tài)。
2、凱能科技已經為柴油發(fā)電機配套千余套余熱鍋爐，極為熟悉柴油發(fā)電機余熱鍋爐結構，更加合理的布置SCR系統(tǒng)設備，保證煙氣速度場和NH3濃度場的合理和均勻性。
3、凱能科技為保證柴油發(fā)電機尾氣SCR脫硝效果，選用高效進口催化劑。
1、SCR脫硝設備和煙氣余熱回收一體化設計，脫硝系統(tǒng)能適應鍋爐的啟停及負荷變動，具有良好的適應性。
2、SCR脫硝設備的調試、啟停和運行不影響內燃機的正常運行。
3、對原機組改動小，改造成本低。
4、NOx轉化率超過90%，在溫度變化范圍較大的情況下仍能保證較高的轉化率；
5、使用尿素作為還原劑，安全可靠。
6、低背壓設計，對發(fā)動機效率影響較小。
7、能適應鍋爐40%BMCR工況至99%BMCR工況之間的任何負荷。
SCR又稱選擇性催化還原系統(tǒng)，其工作原理是將一定量的尿素水溶液以霧狀形態(tài)噴入發(fā)動機排氣管中，尿素液滴在高溫下發(fā)生水解和熱解反應，生成所需要的還原劑氨氣（NH3）。氨氣在催化劑的作用下，有選擇性地將煙氣中的氮氧化物（NOx）還原為氮氣（N2）和水（H2O），從而降低煙氣中的NOx濃度。
在電控單元的控制下，尿素泵將尿素從尿素罐中抽出, 加壓、過濾后送到計量噴射單元, 壓縮空氣經控制單元調壓后也送到計量噴射單元, 定量噴射閥打開后, 尿素在壓縮空氣的引射作用下射出,和壓縮空氣混合后經噴嘴噴入排氣管。電控單元根據廢氣流量、催化器的溫度和氮氧化物含量精確計算出所需的尿素噴射量, 發(fā)出相應的脈寬調制信號給定量噴射閥, 噴射閥根據信號對尿素進行計量, 保證尿素噴射量的精確性。
尿素水溶液分解反應：
(NH2)CO+H2O=2NH3+CO2
NOx還原反應：
標準反應：4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O
慢速反應：6NO2+8NH3 → 7N2+12H2O
快速反應：NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O
1、SCR脫硝系統(tǒng)特點
a、SCR脫硝裝置結構簡單、無副產品、運行方便、可靠性高、脫硝效率高、一次投資相對較低；
b、還原后的氮氣直接排放到大氣中，且無二次污染；
c、設備體積小，運行費用低，自動化程度高，可靠性好；
d、系統(tǒng)運行阻力小 ；
e、裝置連接簡單快捷，耐腐蝕性強，整體性能優(yōu)良。
2、SCR脫硝系統(tǒng)組成
a、SCR反應器總成
b、SCR催化劑總成
c、SCR控制系統(tǒng)
d、尿素溶液計量噴射系統(tǒng)
e、尿素溶液存儲系統(tǒng)
凱能SCR反應區(qū)由三部分組成，部分為尿素噴射混合段，第二部分為導流段，第三部分為SCR反應段。內部部件都安裝在各段的兩側，這樣更加有利于內部部件的安裝和檢修。
在SCR反應段的前端和后端裝有溫度傳感器和NOX傳感器, 對反應前后煙氣的溫度及NOx濃度進行檢測。
反應段中部為催化劑載體段，該段可拆卸，同時可根據不同要求安裝不同個數(shù)和型號的催化劑載體應用到不同功率的設備中。
1.催化劑的選擇
在催化劑選擇方面，選取中溫釩基涂層催化劑，溫度窗口350—400℃，催化劑具有脫除效率高（經治理后尾氣中NOx 濃度可小于100mg/m3，在活性溫度350℃左右時治理后尾氣中NOx濃度可小于10mg/m3)，脫硝效率可達98%以上，選擇性好、氨泄漏率低等諸多優(yōu)點，是一種特別適合燃氣發(fā)動機尾氣氮氧化物治理的催化劑。且氣流流過催化劑時壓力降較低。幾何外表面積大，單位處理能力強，效率高。
本項目催化劑采用多層布局，其中一層為備用層，催化劑采用整體模塊化抽拉式設計，安裝方便和后續(xù)更換催化劑方便。
2.催化劑載體的性能特點
◇ 催化劑載體抗壓耐磨強度好，能夠耐受長期沖刷；
◇ 催化劑載體耐堿金屬及砷、汞等毒物；
◇ 催化劑載體選擇性高，能夠抑制三氧化硫的生成，降低催化劑中毒；
◇ 通過斷面硬化技術，加大增強了催化劑載體的機械性能，延長了使用壽命。
1、柴油發(fā)電機尾氣脫硝裝置控制系統(tǒng)包括：SCR煙氣監(jiān)測系統(tǒng)、尿素噴射系統(tǒng)、還原劑補給系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)、遠程顯示。
2、柴油發(fā)電機尾氣脫硝裝置控制系統(tǒng)關鍵技術設計：集成計算機PLC控制裝置、高精密傳感器、SCR脫硝裝置控制機柜設計。
