中温催化剂技术方案（广东绿谷环保科技有限公司）
发布时间：
2019-09-11
发电机组尾气排放治理方式十分混乱，目前最常见的水喷淋系统已经无法满足国家环保部门对验收的需求，日益规范的环保标准也提高了国民对环境的保护意识。 水喷淋处理的效率低于30%，无法全效解决天然气发动机尾气中排放的颗粒物、CO、HC、NOx等大气污染物，同时早期水喷淋采用碳钢板焊制，尾气与喷淋水形成弱酸腐蚀箱体，导致2年左右严重锈蚀，造成二次污染。绿谷环保承载着“绿色 生命 可持续”的企业使命，整合全球
广东绿谷环保科技有限公司
（中高温催化剂技术方案）
甲方单位： 有限公司
项目名称： 曼海姆1MW天然气发电机组尾气治理
乙方单位： 广东绿谷环保科技有限公司
报价日期： 2019年06月05日
公司地址：广东省东莞市石龙镇汇星商业中心5号楼1307-1308
生产基地 ：广东省东莞市寮步镇江瑞科技园A栋
电 话：+86769-89957788 传真：+86769-89957789
网 站：www.dglvgu.com 邮件：mark.wang@leegool.com
联 系 人：汪亮亮 手机：13826949750
目 录
1、前言.............................................................................................................................................3
2、方案说明（技术路线，计算书，绿谷环保优势）............................................................................4-11
3、报价清单.................................................................................................................................................12-15
4、处理方案原理和说明…………………………………………………………………………………………........16-61
前言
发电机组尾气排放治理方式十分混乱，目前最常见的水喷淋系统已经无法满足国家环保部门对验收的需求，日益规范的环保标准也提高了国民对环境的保护意识。
水喷淋处理的效率低于30%，无法全效解决天然气发动机尾气中排放的颗粒物、CO、HC、NOx等大气污染物，同时早期水喷淋采用碳钢板焊制，尾气与喷淋水形成弱酸腐蚀箱体，导致2年左右严重锈蚀，造成二次污染。绿谷环保承载着“绿色 生命 可持续”的企业使命，整合全球领先技术和新材料研制出针对非道路发动机不同有害成分尾气进行有效处理的系列净化产品。
地球是我们人类惟一的家园，在茫茫的宇宙中，除了地球之外,目前尚未发现其他适合人类生存的星球。城市曾经让生活更美好，而今却因为噪音、大气污染、水污染等问题，严重危害人类健康。穹顶之下，岂有局外之人？
企业使命：绿色 生命 可持续
价 值 观：商业与良知和谐统一
企业愿景：黎民为念，以环保产业促祖国繁荣富强
一、方案说明
致：
有限公司各位领导，
感谢您拨冗阅览本方案！如有疑问，请随时电话沟通。
1、目标治理发动机概况和治理方案技术路线：
有限公司（以下简称甲方）和广东绿谷环保科技有限公司（以下简称乙方）就甲方1台曼海姆天然气发电机组尾气净化项目的有关技术问题进行探讨，乙方根据甲方提供的发动机原排数据，并结合国内外先进的技术资源，量身定制的一套切实可行的天然气发电机组用的尾气治理综合方案。
乙方提出的综合治理方案的技术路线是：
SCR（选择性催化还原）
2、绿谷环保的处理技术路线采用SCR低背压的优越性：
系统的整体背压会一直维持在1.0kPa以下。
3、绿谷环保独特优势：
3.1、催化剂技术：本次项目考虑到后端余热利用，不可以降温，同时排气温度较高，所以采用高温催化剂。在325℃-550℃情况下，平均效率可以达到90%以上；
3.2、软件控制技术：在复杂的天然气动力尾气领域有成功的应用经验，在非道路固定源领域，有数十台1MW以上天然气发动机、天然气机、燃气发动机尾气PM、CO、HC、NOx的处理经验，同时在道路领域是玉柴和朝柴国五发天然气发动机尾气处理的供应商，可以实时显示脱硝状态数据，烟温状态，尿素用量等情况；
3.3、低温效率高，适应范围广：在325℃-550℃情况下，效率可以达到90%以上；
选择此方案作为技术路线的依据是，曼海姆天然气发动机综合性能较为优越，根据过往我们在大马力天然气发动机尾气治理领域积累的丰富经验，是可以通过高效催化剂配方及使用SCR工程设计方案来实现此项目所需要达到的排放要求。
4、技术要求
4.1、原始设计参数
Ø 发动机品牌：曼海姆 TCG3016V16S
Ø 机组额定功率：1000kW
Ø 发动机最大允许背压：5kPa
Ø 机组数量：1台
Ø 烟气流量（单台额定功率时）：≤5667KG/h，排气温度463±25℃，50%负载时517±25℃
Ø 原始排放量及排放标准见下表：
|
排气污染物 |
NOx（氮氧化合物） |
|
mg/Nm3（5%O2含量） |
500 |
4.2、目标排放承诺
设计规范要求：
发动机排放：燃气发电机尾气排放经过绿谷环保设计的系统SCR可以处理的效果为：可以确保达到NOx排放浓度的要求≤50mg/m³。
4.3、净化系统压降要求：
SCR脱硝设备压降≤1.0kPa;
整套净化设备在使用过程中不会出现背压上升的情况发生，影响催化剂的反应效率和使用寿命。
4.4、氮氧化物NOX相关参数计算：
Ø 氮氧化物NOX原始排放为500mg/m3，
Ø NOX目标排放为50mg/m3,
Ø NOX排放效率要求为：（500-50）/500≥90%
我们设计的SCR反应器空速8000h-1，反应器在550℃的温度下，我们可以确保处理效率达到90%以上，浓度控制在标准要求的50mg/m3以下。
氨逃逸控制在2.5mg/Nm³ （5% O2）
SCR系统的背压情况
Ø 整套净化设备设计背压为1.0kpa
4.5、设备说明
Ø SCR系统
² 一台机组配一套SCR系统，
² 系统设备主要部件如下：
u SCR反应室由3mm 304不锈钢结构组成，反应室预留用于不同类型烟气测量的接口，SCR室安装催化剂模块。
u 混合管
混合管由3mm 304不锈钢制成。混合管内包含一个流量计、喷射混合器、各类传感器，以提高排烟气流均匀性。
u 尿素喷射控制系统
尿素喷射控制系统采用闭环控制，即根据催化剂前后氮氧化物传感器所测烟气中
NOx值，控制系统实时调整计量泵的喷射量，从而精确控制烟气中NOX的浓度。控制系统主要包括控制柜、计量子系统和流体处理组件等。
控制柜含触屏式PLC控制器，开关按钮，开头状态指示灯，并配有以太网连接用于远程监控与故障排除。触屏可用于系统调试和相关设置。
计量系统配有集成计量泵，放气阀，空气调压器，气动开关，止回阀，过压调节器及三通阀。
单台整个系统用电负荷为0.5kW/套
u 空压机选择采用1台3kW，品牌为国内知名品牌。
4.6、净化系统布置设计
本尾气净化系统主体部分布置在机房内。详细布置图纸请见附件，充分考虑了对空间尺寸、设
备重量、电气接线、接地、整体美观等多方面要求因素。如需接消声器，则需对管道进行处理。
因整体系统重量较大，支撑安装可根据现场调整。
SCR脱硝设备控制柜设计为落地式，并和尿素溶液储罐和计量柜布置在发电机侧；
空压机、储气罐、压缩空气管路根据现场布置。净化系统内部设备之间采用法兰连接的形式。
4.7、甲、乙方界面范围
Ø 提供电力-以保证尿素喷射系统正常运转
² 乙方负责净化系统内部组件之间及控制箱连接线缆供货。甲方需提供一回路TN-S（三相五线)，电压AC380，功率3.5kW电源至电源控制箱，其他设备配电由乙方自行完成。
² 甲方负责设备安装、桥架及电缆的铺设工作。
² 甲方需满足乙方空压机用电需求，并接线至空压机电源控制箱。电源TN-S（三相五线)AC380功率3kW×1台
² 1套净化系统以及配套空压机耗电总功率合计为：
0.5kW×1台+3kW×1台=3.5kW
Ø 启动信号——通过监测发动机的背压数据来指示是否启动
系统安装前，甲方提供设备布置图，以此保障设备合理利用。
5、技术服务和质量保证
5.1、需方可派人员到供方工厂对设备制造过程中的主要工序进行监造。
5.2、货到现场移交后，设备及附属设备在合同规定的质保期内，由于设备自身的质量原因所导致的故障，供方免费更换、维修至设备正常使用。
5.3、为保证设备的正确安装、安全使用，需方负责整体净化系统的安装工作，供方负责指导安装、调试设备试运行，并要对施工人员提供必要的操作运行培训及更换培训，使施工人员熟练掌握安装技巧，达到能够独立安装相关设备的标准。
5.4、发电机组尾气净化系统调试期间，需方负责安排机组操作人员，供方配合需方调试验收；需方负责提供调试开机还原剂（32.5%尿素溶液）。
5.5、调试地点：工厂一套整体测试，最终全部设备调试验收在项目地随机组整体完成验收。
5.6、SCR系统质保期为系统整体调试运行合格后一年，催化剂化学寿命取决于天然气中硫化物的含量，机械寿命5年。
5.7、产品实行“三包”服务，在质保期内出现质量问题，供方在接报 24 小时内提供售后服务，包括到需方现场及需方客户现场处理质量问题，被“三包”服务商品的质保期重新计算。
项目答疑：
1) 燃气内燃机烟气直排的氮氧化物浓度低于500mg/Nm³，乙方提供降低氮氧化物的烟气脱硝装置，脱硝装置性能指标满足以下要求：
a) 脱硝后，烟气中的NOX浓度不高于50mg/Nm3；
答：满足
b) 脱硝高效，去除效率达90%以上；
答：满足
c) 烟气脱硝装置氨逃逸控制在2.5mg/Nm³(5%O2)以下；
答：满足
d) 设备外部保温设计，设备进出口允许温降10℃以内，满足脱硝和后方余热装置的使用；
答：满足
e) 烟气脱硝装置的整体阻力不影响烟气的正常排出及后方余热装置的正常使用，系统背压小于1kPa，设备漏风系数为零；
答：满足
f) 能适应发电机组运行负荷的波动，不对发电机组运行负荷和运行方式产生任何干扰；
答：满足，我司采用全闭环，设置流量计。不和发电机组控制系统交互，不采集功率信号，因此不会对发电机组运行产生任何干扰。
g) 控制系统为全自动化闭环控制，可实现正常运行和监视；
答：满足，我司采用全闭环。
h) 脱硝装置的检修时间间隔和发电机组一致，减少维护和检修期；
答：满足
i) 脱硝装置设置旁路，保证脱硝装置出现故障时，烟气能顺利排放；
答：满足，报价已增加
j) 脱硝装置允许的年运行时间不少于8000小时；
答：满足，同时满足50%负载工况下的运行
k) 催化剂的化学寿命不小于16,000小时，机械寿命不低于10年。
答：满足，同时满足50%负载工况下的运行
l) 若采用SCR脱硝装置，每台机组需配套独立的SCR反应器、尿素喷射系统、脱硝控制系统以及压缩空气系统等。尿素储存系统满足单台机组连续运行15天的需求；
答：满足，已计算15天所需尿素用量，并调整了尿素储罐容量，采用2m³尿素储罐。
m) 自动化程度高，可靠性好；系统组合小巧，连接简约快捷，耐腐蚀性强，整体性能优良。
答：满足，有三种控制模式，全自动，半自动，手动。系统连接快捷， 全部采用304不锈钢，整体性能优良。
n) 脱硝装置质保期2年或8000h,先到为准。
答：满足。同时满足50%负载工况下的运行
三、处理方案原理和说明：
3.1、技术路线
根据项目的要求和实际排放情况，绿谷环保确定了“SCR”的技术路线来达到项目的要求。项目的
通过该技术路线，能够有效减少气体发动机的氮氧化合物（NOx）：有效处理氮氧化合物（NOx）在90%以上，催化装置需要定期添加尿素等还原剂。
3.2 、SCR的结构和作用：
3.2.1、SCR技术
SCR技术是通过一套控制系统，通过实时监测发动机的排气流量，而指挥系统中的尿
素泵喷射相匹配的尿素溶液（作为还原剂），通过SCR的催化剂使得排放气体中的NOx被还原成对
于人体无害的氮气和水。
本次项目采用挤出式一体催化剂。
3.2.2、SCR催化剂工作原理图
3.2.3、SCR催化剂工作的特点
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）挤出式SCR催化剂的抗硫性能较涂覆式强，适用的范围更广，特别是油品较差的适用环境；
（3）控制策略相对较为复杂，但是对于在用的发动机，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；
（4）对于排气温度有一定要求，催化剂的低温性能较差；
3.2.4、 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。
3.2.4.1、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；
3.2.4.2、温度窗口
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；
3.2.4.3、要使得催化剂的效能增加，达到NOx更大的转化率，需要更高的排气温度。
3.2.5、封装形式
对于SCR催化剂，可以根据发动机排量的大小、安装的空间等要求，采用不同的封装形式，可以采用箱式或圆筒的结构，催化剂也可以根据载体的数量采取并联或串联或是混联。
SCR技术是目前国际上主流高效去除尾气中NOx的技术路线。主要用于还原排气中的NOx，在一定温度范围内，催化剂将NOx分解成无害的氮气（N2）和水（H2O）。以下是SCR系统的基本原理图。
在电控单元的控制下, 尿素泵将尿素溶液从尿素罐中抽出,尿素在压缩空气的引射作用下喷出，和压缩空气混合后经喷嘴雾化后喷入排气管道。电控单元根据废气流量、催化剂的温度和NOX浓度精确计算出所需的尿素溶液喷射量，尿素溶液在排气管道混合区遇高温尾气分解成氨气（NH3） 和水（H2O）, 与尾气充分混合后进入催化剂模块, 在催化反应区NH3 和NOX反应生成无害的氮气（N2）和水（H2O）, 最终通过排气管道排到大气中。
化学反应原理：
① 尿素溶液分解如下：
CO（NH2）2 + H2O = 2NH3 + CO2
② NOx的还原反应如下：
标准反应： 4NH3 + 4NO + O2 →4N2 + 6H2O
慢速反应： 6NO2 + 8NH3 →7N2 + 1 2H2O
快速反应： NO + NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O
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