一、沼气电站烟气排放分析
沼气电站是利用生物质能发电的工厂。沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体,特性与天然气相似,主要成分是甲烷(CH4),甲烷是一种理想的气体燃料,无色无味,与适量空气混合后即可燃烧,燃烧后产生二氧化碳CO2和水蒸气H2O。沼气电站主要是以沼气为燃料的发电机组产生电量供给需求,在沼气发电机组内部活塞做工的过程中,在高温高压下,空气中的主要成分氮气N2被氧化为氮氧化物NOx,在沼气发电机组的尾气中排放出来。作为空气污染物的氮氧化物主要是指一氧化氮NO和二氧化氮NO2,又被称为硝烟(硝气),因其成分和浓度的不同,具有不同程度的毒性,严重危害人体健康和自然环境。 沼气电站系统示意图
二、沼气发电机组氮氧化物治理技术
经过上述对沼气发电机组尾气成分的分析,我们可以得到,治理机组尾气中的氮氧化物是关键。选择性催化还原法(SCR脱硝技术)可对沼气发电机尾气中NOx进行控制,它利用NH3或尿素(通常采用质量比为32.5%的尿素水溶液)作为还原性物质,在O2浓度高出 NOx浓度两个数量级以上的条件下,在一定的温度和SCR催化剂作用下,利用NH3将NOx还原为N2和H2O,由于NH3高选择性地优先还原NOx,而不先与O2反应,故称之为“选择性催化还原”。对于多余的NH3在SCR载体末端涂覆一定比例的氨逃逸催化剂(ASC),确保NH3与O2反应生成N2和H2O,避免NH3泄漏造成二次污染。
根据发动机排温和项目要求灵活进行催化剂选型,发动机尾气排温决定了催化剂的选型。 不同排温与催化剂选型情况不同。沼气发电机组满载工作时涡轮后排气温度一般在350℃至500℃(个别国产燃气内燃机排温会600℃上下)范围内。260-420℃满足中温催化反应所需的温度条件,若涡后排温高于450℃,有三种选择:(1)不需要余热利用的情形,直接采用散热器将温度降至400℃左右进入SCR脱硝系统;(2)如果需要对尾气进行余热利用,就要考虑分子筛高温催化剂,抗硫性较弱,SCR催化剂造价也会大幅上升;(3)仍然使用中温催化剂,采用前后两级锅炉的方式,***锅炉换热后排气温度在400℃左右进入SCR反应器,之后再进入二级锅炉进行余热利用。
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