项目概况

1、项目背景

本项目主要为沼气发电机组尾气治理。

机组参数：沼气发电机组 400KW。

介质：沼气

排气温度（100%载荷）： 一级换热器后，300℃-350℃

原始NOx含量（100%载荷）：<1500mg/m3

灰尘含量：极低<30mg/m3

硫含量：气源已做脱硫处理<200mg/m3

2、尾气治理目标

Ø满足国家标准（大气污染物综合排放标准-GB16297）
Ø足地方标准以及客户需求：NOx<120mg/m³

3、项目特点分析

Ø由于沼气机组尾气出口温度太高不利于脱硝工艺，需要经过前处理，尾气温度降至300℃-350℃，SCR催化剂选用中温催化剂。

Ø匹配尾气后处理装置时，应考虑瞬态工况，并按照最大匹配原则进行。

4、设计原则

（1）采用先进、合理、成熟的处理工艺。 

（2）工艺设计与设备选型能在运行的过程中有较大的调节余地。 

（3）操作管理方便，节省动力消耗和运行费用。

美净宝SCR系统

1、SCR原理

选择性催化还原SCR（Selective Catalytic Reduction），是目前国际主流高效去除尾气中NOX的技术路线。主要针对废气中的氮氧化合物（NO_X）,一定温度时在催化剂的作用下将氮氧化合物（NO_X）分解成无害的氮气（N₂） 和水（H₂O），净化平均值高达90%以上。与喷淋塔及SNCR方案相比，具有占地面积小，转化率高、无副产物等优点。

以下是化学反应原理图：

 

图一、SCR原理图

2、SCR系统工作原理：

 

图二、SCR系统原理图

DCU根据当前发动机工作状态、NOx浓度和排气流量（流量传感器）、排气温度，推算出当前状态下的尿素需求量。尿素泵将尿素溶液从尿素罐中抽出,计量后与压缩空气混合，初步雾化后，送到喷嘴处,在压缩空气的作用下喷入管道中,并进行进一步的混合雾化。尾气中的NOx和尿素溶液在催化器中催化反应形成无害的氮气(N₂)和水(H₂O), 最终通过排气管道排到大气中。

核心：SCR尿素喷射量标定（基于模型）

3、项目方案

核心部件选型：

尿素泵

  采用格兰富空气辅助式尿素泵。

 

图三、尿素泵

喷嘴

   全圆柱隔热型φ1.40，单定位销，SUS304，预留保温层100mm厚，进液不锈钢加长设计，设气冷功能。

催化器

催化剂是SCR 系统中的主要设备，其成分组成、结构、寿命及相关参数直接影响系统脱硝效率及运行状况。根据业主实际运行工况选择催化剂十分重要。根据催化剂的化学成分，分为V2O5-WO3/TiO2 或 V2O5-MoO3/TiO2 催化剂。根据该尾气成分等参数，选用 V2O5-WO3/TiO2 蜂窝催化剂，该产品具有起活温度低（250℃）、活性区间广（<400℃）、脱硝效率高、使用寿命长、抗中毒、活性物质稳定的优点。

SCR 采用立式或卧式结构，在催化反应系统内布置 2层催化剂模块。

催化剂的选用及反应时间是影响脱硝效率的主要因素，为保证项目的成功实施，本项目采用已有成功应用业绩的催化剂，催化剂的数量严格按我方要求进行设计，并适当考虑余量。在反应器的入口安装温度感应器，监测 SCR 反应器的运行状况。通过监视 SCR反应器内的温度，控制SCR 高效稳定运行。

 

图四、参考模型及尺寸图

尿素溶液的储存及喷射系统

1、尿素溶液储存系统

本方案建议采用尿素溶液作为还原剂。由于尿素溶液本身具有挥发性，因此设置PE尿素溶液罐，防止挥发的氨气逸散。

2、喷射系统

由于烟道内空间较小，采用传统的大型双流体喷枪可能造成显著的壁面效应， 不仅造成了氨水雾化效果不好，同时还对管道壁面造成腐蚀，故采用经过特殊设 计的小型化双流体喷枪。

喷射量的控制可通过 PLC 系统收集的 SCR 反应器进、出口 NOx 排放浓度、烟气流速、含氧量等参数计算、反馈控制调节泵变频器或者通过温度判断控制设备启停，根据 NOx 排放浓度，设定最小步幅调整喷射量，在确保达标排放的基础上实现经济运行。

控制器  采用PLC与人机界面，自动控制

 

图五、SCR系统操作界面，仅作参考

系统所示功能均可在上图中现实，主要功能如下：

Ø实时监测氮氧浓度、氧浓度，前后排温，背压、排气流量；

Ø可在手动控制与自动闭关控制之间切换；

Ø可添加旁通阀控制

Ø其它一些基本参数设置
主要设备寿命

序号	主要组成	设计使用寿命	备注
1	整体设备	10年以上
2	SCR催化剂	24000小时
3	尿素喷嘴	3年	快速更换接头
4	尿素罐	10年以上
5	传感器单元	3年
6	智能控制系统	10年以上

设备使用性能

1、净化效率高，满足沼气发电机尾气处理的净化要求

2、精准设计控制尿素溶液，高精度喷射模块，运行成本低

3、设备结构紧凑合理，占地面积小，保养维修方便

4、脱销效率大于95%，最大氨逃逸小于5ppm。