CN110145387A - 固定式燃气发电机尾气处理方法及其*** - Google Patents

固定式燃气发电机尾气处理方法及其*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种固定式燃气发电机尾气处理方法及其***，其中该方法包括：在燃气发电机的排气管道中设置SCR催化器；向所述SCR催化器中喷入预设数量的尿素；测量所述SCR催化器的出口的NOx的实际排放值；根据所述NOx实际排放值以及预设的NOx理论排放值，调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。通过本发明能够有效提高固定式燃气发电机的尾气排放标准。

Description

固定式燃气发电机尾气处理方法及其***
技术领域
本发明涉及尾气处理技术，尤其涉及一种固定式燃气发电机尾气处理方法及其***。
背景技术
选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)技术，是指在催化剂的作用下，利用还原剂(尿素)来“有选择性”地与废气中的氮氧化物反应并生成无毒无污染的氮气和水，而不与废气中的氧气发生反应，达到减少废气中的氮氧化物的目的，效率约为80％～90％。
内燃机发电机组的尾气中的氮氧化物，主要包括一氧化氮和二氧化氮，是造成大气污染的主要污染源之一。SCR技术的原理是废气和还原剂(尿素)与空气的混合物在经过SCR催化器的蜂窝式或板式催化层时，废气中的氮氧化物(主要是一氧化氮以及少量的二氧化氮)和加入SCR催化器中的还原剂(尿素)、空气中的氧气发生选择性催化还原反应，生成无污染的氮气和水。
目前，燃气分布式能源现场发电设备(固定式燃气发动机)的尾气脱销处理，具有越来越严格的尾气排放标准，例如，30mg/NM3。但是现有的技术无法满足该尾气排放标准，因此有必要提出改进的技术手段解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种固定式燃气发电机尾气处理方法及其***，以解决现有技术无法满足尾气排放标准的问题。
为了解决上述问题，根据本发明实施例提出一种固定式燃气发电机尾气处理方法，其包括：在燃气发电机的排气管道中设置SCR催化器；向所述SCR催化器中喷入预设数量的尿素；测量所述SCR催化器的出口的NOx的实际排放值；根据所述NOx实际排放值以及预设的NOx理论排放值，调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
其中，所述根据所述NOx排放值以及预设的理论排放值，调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量步骤，包括：根据所述NOx排放值以及预设的理论排放值计算NOx实际转化效率，将所述NOx实际转化效率与预设的NOx理论转化效率进行比较，并根据比较结果调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
其中，所述根据比较结果调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量，步骤，包括：若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则减少向所述SCR催化器喷入的尿素的数量；若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则增加向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
其中，所述在燃气发电机的排气管道中设置SCR催化器的步骤，包括：确定所述燃气发电机的输出功率，根据输出功率确定排气管道的温度，根据所述温度设置对应的催化器类型：若温度在150℃-260℃之间，则使用铜基分子筛SCR催化剂；若温度在260℃-400℃之间，则使用钒基SCR催化剂；若温度在400℃-600℃之间或600℃以上，则使用铁基分子筛SCR催化剂。
其中，根据以下公式计算向所述SCR催化器中喷入预设尿素的数量：
根据本发明实施例还提出一种固定式燃气发电机尾气处理***，其包括：SCR催化器，其设置在燃气发电机的排气管道中；尿素存储装置，用于存储尿素；控制单元，用于控制所述尿素存储装置向所述SCR催化器中喷入预设数量的尿素；传感器，用于测量所述SCR催化器的出口的NOx的实际排放值；所述控制单元，还用于根据所述NOx实际排放值以及预设的NOx理论排放值，调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
其中，所述控制单元还用于，根据所述NOx排放值以及预设的理论排放值计算NOx实际转化效率，将所述NOx实际转化效率与预设的NOx理论转化效率进行比较，并根据比较结果调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
其中，所述控制单元还用于，若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则减少向所述SCR催化器喷入的尿素的数量；若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则增加向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
其中，还包括：催化器类型确定单元，用于确定所述燃气发电机的输出功率，根据输出功率确定排气管道的温度；若温度在150℃-260℃之间，则在燃气发电机的排气管道中设置铜基分子筛SCR催化剂；若温度在260℃-400℃之间，则在燃气发电机的排气管道中设置钒基SCR催化剂；若温度在400℃-600℃之间或600℃以上，则在燃气发电机的排气管道中设置铁基分子筛SCR催化剂。
其中，所述控制单元根据以下公式计算向所述SCR催化器中喷入尿素的数量：
根据本发明的技术方案，通过闭环控制对尿素喷射量进行修正，可以解决氮氧化物NOx原始排放估算不准确或氮氧化物NOx转化效率设置不准确的问题，使尿素喷射量能够与内燃机排放的氮氧化物NOx值配量，减少了尿素喷射量的误差和波动，有效提高了固定式燃气发电机的尾气排放标准。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的固定式燃气发电机尾气处理方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的固定式燃气发电机尾气处理***的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
根据本发明实施例提供了一种固定式燃气发电机尾气处理方法，该固定式燃气发电机可以是固定式燃气内燃机。
图1是根据本发明实施例的固定式燃气发电机尾气处理方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S102，在燃气发电机的排气管道中设置SCR催化器。
在燃气发电机的排气管道中安装SCR催化器，SCR催化器用于减少固定式燃气发电机废气中的氮氧化物(NOx)。为了进行氮氧化物还原，沿着废气的流动方向设置SCR催化器。废气和空气成混合气体经过SCR催化器，发生选择性催化还原反应。
在实际中，不同类型的固定式燃气发电机需配置对应的SCR催化器。通过确定燃气发电机的废气管道温度、管道内废气流速及内燃机初始氮氧化物NOx排放浓度，根据得到的燃气发电机的各项数据匹配合适的SCR催化器。例如，不同类型的燃气发电机具有不同的输出功率，而根据燃气发电机的输出功率，可以确定燃气发电机排气管道的温度(排温)，再根据排气管道的温度。确定使用SCR催化器的类型，根据SCR催化器允许的工作温度区间不同，一般分为低温SCR催化剂(150℃-260℃左右)，主要使用铜基分子筛SCR催化剂；中温SCR催化剂(260℃-400℃左右)，主要使用钒基SCR催化剂；以及高温SCR催化剂(400℃-600℃以上)，主要应用铁基分子筛SCR催化剂。对于单机大功率燃机，其排温相对较低，适用中温段的钒基SCR催化剂。对于功率稍小的天然气机组，尾气温度普遍高于400℃，适用高温段的铁基分子筛SCR催化剂。
步骤S104，向所述SCR催化器中喷入预设数量的尿素。
在实施例中，尿素溶解液(32.5％)储存于尿素罐中，向SCR催化器中喷入尿素罐中储存的尿素溶解液。可以根据以下公式计算向所述SCR催化器中初始喷入的尿素的数量：
其中，根据废气质量流量、NOx的原始排放量(ppm)以及预控制的NH3和NOx的摩尔量之比，可以计算出理论上应该喷射的尿素量。废气摩尔质量为28.9g/mol(计为与空气摩尔质量一致)，尿素分子式为CO(NH2)2，摩尔质量为60，尿素溶解液浓度为0.325。根据废气质量流量，可以计算出废气摩尔流量。根据废气摩尔流量和NOx排放量(ppm)，可以计算得到NOx排放的摩尔流量。根据NOx排放的摩尔流量以及NH3与NOx的摩尔量之比，可以计算得到所需要的NH3的摩尔流量。一摩尔尿素能生成两摩尔NH3，同时根据尿素的分子量为60，尿素溶解液浓度为0.325，计算得到所需要的尿素质量流量。
步骤S106，测量所述SCR催化器的出口的氮氧化合物NOx的实际排放值。
在SCR催化器的出口设置测量NOx排放值的传感器，也就是测量经过SCR催化器后的尾气的排放值。
步骤S108，根据所述NOx实际排放值以及预设的NOx理论排放值，调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
具体地，根据所述NOx排放值以及预设的理论排放值计算NOx实际转化效率，将所述NOx实际转化效率与预设的NOx理论转化效率进行比较，并根据比较结果调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
进一步，若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则减少向所述SCR催化器喷入的尿素的数量；若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则增加向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
本申请通过采用闭环控制，利用测量出的催化器出口的NOx排放值作为反馈，计算实际的NOx转化效率，通过NOx的实际转化效率修正NOx的理论转化效率，使理论值与实际值更加接近。将实际转化效率与理论转化效率进行差值计算，计算出转化效率的偏差，然后根据内燃机工作情况，对理论转化效率进行修正。当实际转化效率高于理论转化效率时，此时喷入尿素量偏多(NOx估算值偏高)，当实际转化效率低于理论转化效率，喷入的尿素量偏少(NOx估算值偏低)。
根据本发明实施例还提供一种固定式燃气发电机尾气处理***，参考图2，所述***包括：
SCR催化器10，其设置在燃气发电机的排气管道中。
在本申请的一个实施例中，所述***还包括：催化器类型确定单元(未示出)，用于确定所述燃气发电机的输出功率，根据输出功率确定排气管道的温度；若温度在150℃-260℃之间，则在燃气发电机的排气管道中设置铜基分子筛SCR催化剂；若温度在260℃-400℃之间，则在燃气发电机的排气管道中设置钒基SCR催化剂；若温度在400℃-600℃之间或600℃以上，则在燃气发电机的排气管道中设置铁基分子筛SCR催化剂。
尿素存储装置20，用于存储尿素。所述尿素存储装置20中存储的为尿素溶解液(32.5％)，向SCR催化器10喷入的也是尿素溶解液。
控制单元30，用于控制所述尿素存储装置20向所述SCR催化器10中喷入预设数量的尿素。其中，所述控制单元30可以根据以下公式计算向所述SCR催化器10中喷入尿素的数量：
传感器40，用于测量所述SCR催化器的出口的NOx的实际排放值。
所述控制单元30，还用于根据所述NOx实际排放值以及预设的NOx理论排放值，调整向所述SCR催化器10喷入的尿素的数量。
其中，所述控制单元30还用于，根据所述NOx排放值以及预设的理论排放值计算NOx实际转化效率，将所述NOx实际转化效率与预设的NOx理论转化效率进行比较，并根据比较结果调整向所述SCR催化器10喷入的尿素的数量。
进一步，所述控制单元30还用于，若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则减少向所述SCR催化器10喷入的尿素的数量；若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则增加向所述SCR催化器10喷入的尿素的数量。
本发明的方法的操作步骤与***的结构特征对应，可以相互参照，不再一一赘述。
根据本发明的技术方案，通过闭环控制对尿素喷射量进行修正，可以解决氮氧化物NOx原始排放估算不准确或氮氧化物NOx转化效率设置不准确的问题，使尿素喷射量能够与内燃机排放的氮氧化物NOx值配量，减少了尿素喷射量的误差和波动，有效提高了固定式燃气发电机的尾气排放标准。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种固定式燃气发电机尾气处理方法，其特征在于，包括：
在燃气发电机的排气管道中设置选择性催化还原SCR催化器；
向所述SCR催化器中喷入预设数量的尿素；
测量所述SCR催化器的出口的氮氧化合物NOx的实际排放值；
根据所述NOx实际排放值以及预设的NOx理论排放值，调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述NOx排放值以及预设的理论排放值，调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量步骤，包括：
根据所述NOx排放值以及预设的理论排放值计算NOx实际转化效率，将所述NOx实际转化效率与预设的NOx理论转化效率进行比较，并根据比较结果调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量，步骤，包括：
若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则减少向所述SCR催化器喷入的尿素的数量；
若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则增加向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在燃气发电机的排气管道中设置SCR催化器的步骤，包括：
确定所述燃气发电机的输出功率，根据输出功率确定排气管道的温度，根据所述温度设置对应的催化器类型：
若温度在150℃-260℃之间，则使用铜基分子筛SCR催化剂；
若温度在260℃-400℃之间，则使用钒基SCR催化剂；
若温度在400℃-600℃之间或600℃以上，则使用铁基分子筛SCR催化剂。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算向所述SCR催化器中喷入尿素的数量：
6.一种固定式燃气发电机尾气处理***，其特征在于，包括：
SCR催化器，其设置在燃气发电机的排气管道中；
尿素存储装置，用于存储尿素；
控制单元，用于控制所述尿素存储装置向所述SCR催化器中喷入预设数量的尿素；
传感器，用于测量所述SCR催化器的出口的NOx的实际排放值；
所述控制单元，还用于根据所述NOx实际排放值以及预设的NOx理论排放值，调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述控制单元还用于，根据所述NOx排放值以及预设的理论排放值计算NOx实际转化效率，将所述NOx实际转化效率与预设的NOx理论转化效率进行比较，并根据比较结果调整向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
8.根据权利要求6或7所述的***，其特征在于，所述控制单元还用于，
若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则减少向所述SCR催化器喷入的尿素的数量；
若NOx实际转化效率高于NOx理论转化效率，则增加向所述SCR催化器喷入的尿素的数量。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，还包括：
催化器类型确定单元，用于确定所述燃气发电机的输出功率，根据输出功率确定排气管道的温度；若温度在150℃-260℃之间，则在燃气发电机的排气管道中设置铜基分子筛SCR催化剂；若温度在260℃-400℃之间，则在燃气发电机的排气管道中设置钒基SCR催化剂；若温度在400℃-600℃之间或600℃以上，则在燃气发电机的排气管道中设置铁基分子筛SCR催化剂。
10.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述控制单元根据以下公式计算向所述SCR催化器中喷入预设尿素的数量：
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