關(guān)鍵詞：煤電廠脫硝, 瓦斯氣發(fā)電脫硝, 煤層氣發(fā)電脫硝, 發(fā)電機(jī)SCR脫硝系統(tǒng)

煤層氣也被稱為煤礦瓦斯，應(yīng)用煤層氣發(fā)電，已成為當(dāng)前的一大技術(shù)趨勢， 由于煤層氣中的主要成分為甲烷，而甲烷在空氣濃度達(dá)到 5%~16%時，遇火會爆炸，不僅會導(dǎo)致煤礦瓦斯事故的發(fā)生，也會影響煤礦經(jīng)營安全。

煤層氣是煤礦生產(chǎn)中的三大災(zāi)害之一，是一種溫室氣體，也是一種清潔的能源，通過對煤層氣回收利 用，可緩解社會能源緊缺現(xiàn)象，也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。煤層氣是吸附在煤層、煤伴生的非常規(guī)天然氣，煤層氣常溫下的熱值為 34-37MJ/Nm3(折純)，燃燒時產(chǎn)生微量煙塵與氮氧化物氣體，不會對環(huán)境造成酸雨危害，是一次氣體燃料。同樣，在我國可開采的煤層氣資源豐富，煤層氣資源分布廣泛，煤層氣發(fā)電，不僅可以取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，也可以優(yōu)化環(huán)境，降低煤礦生產(chǎn)安全事故的發(fā)生幾率。

1、煤層氣發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在實(shí)際應(yīng)用中，若是煤礦的煤層氣不加以利用，而是將煤層氣直接排放到大氣中，不僅會加劇周圍的溫室效應(yīng)，還會污染環(huán)境;應(yīng)用煤層氣發(fā)電，不僅可以有效地解決煤礦瓦斯事故，還可以改善煤礦的安全生產(chǎn)條件，為社會生產(chǎn)增加潔凈能源的供應(yīng)，有助于減少對周圍溫室氣體排放，能夠有效達(dá)到保護(hù)生命安全、資源完整、環(huán)境安全的三重目標(biāo)。利用煤層氣發(fā)電，可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。煤層氣發(fā)電技術(shù)的成熟，不僅可以擴(kuò)展煤層氣發(fā)電行業(yè)的前景，也可以避免煤層氣直接排入大氣造成溫效應(yīng)。

2、煤層氣發(fā)電技術(shù)的缺點(diǎn)

在實(shí)際的煤層氣發(fā)電技術(shù)中，由于煤層氣不像煤炭可以進(jìn)行大量儲存，導(dǎo)致煤層氣發(fā)電企業(yè)資源供應(yīng)不穩(wěn)定性;還有就是煤層氣抽采過程中，煤層氣的流量與濃度也會不斷發(fā)生變化，從而引起供給燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組產(chǎn)生煤層氣壓力波動，形成燃機(jī)連鎖跳機(jī)現(xiàn)象。再有就是煤層氣的回收具有危險性，煤層氣是易燃易爆物質(zhì)，濃度過高會使人窒息，遇火即爆炸，特別是在煤層氣抽采過程中，若是混入空氣，就及其容易達(dá)到爆炸極限，給煤層氣的安全運(yùn)輸帶來一定困難。

3、綠聯(lián)凈化燃?xì)?strong>發(fā)電機(jī)組尾氣SCR脫硝技術(shù)

對于燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動機(jī)尾氣中NOx治理，不同燃料治理路徑不同，費(fèi)用和使用壽命也不相同。采用天然氣燃料比較容易，若是煤層氣、石油伴生氣等石化氣要考慮燃料脫硫；對于垃圾填埋氣、有機(jī)污水處理廠產(chǎn)生的沼氣等燃料，除了加裝脫硫裝置外，還要考慮燃料混合氣體在高溫條件下產(chǎn)生的硅氧烷附著在SCR催化劑表面，從而使催化劑失效導(dǎo)致整個SCR系統(tǒng)失效。目前全球范圍內(nèi)尚沒有很徹底的技術(shù)有效解決硅氧烷造成的困擾，Leelool團(tuán)隊(duì)目前的路線是在反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計上做優(yōu)化，以備硅氧烷堵塞催化劑后發(fā)動機(jī)正常工作，同時盡快更換催化劑。隨著研究的逐步深入，我們會及時提供最新的科技成果。

選擇性催化還原法（SCR）對柴油機(jī)尾氣中NOx進(jìn)行控制，利用NH3或尿素（通常采用質(zhì)量比為32.5%的尿素水溶液）作為還原性物質(zhì)，在O2濃度高出 NOx濃度兩個數(shù)量級以上的條件下，在一定的溫度和催化劑作用下，利用NH3將NOx還原為N2和H2O，由于NH3高選擇性地優(yōu)先還原NOx，而不先與O2反應(yīng)，故稱之為“選擇性催化還原”。對于多余的NH3在SCR載體末端涂覆一定比例的氨逃逸催化劑（ASC），確保NH3與O2反應(yīng)生成N2和H2O，避免NH3泄漏造成二次污染。

化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

4NH3+3O2→2N2+6H2O    

綠聯(lián)凈化Leelool氮氧化物治理系統(tǒng)（脫硝系統(tǒng)）工作原理圖

綠聯(lián)凈化Leelool技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過與眾多全球知名發(fā)動機(jī)匹配實(shí)踐，高精度傳感器、獨(dú)家設(shè)計的電氣系統(tǒng)與全球頂級電氣元件匹配，實(shí)施精準(zhǔn)協(xié)作，確保SCR和ASC系統(tǒng)中NOx和NH3處理效率滿足全球最嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)。NOx治理效率95%以上。采用車用尿素泵噴射確保尿素溶液消耗量控制在較低水平。控制系統(tǒng)內(nèi)置云端通信系統(tǒng)，實(shí)時提供治理后污染物排放指標(biāo)；也可接入電站的DCS系統(tǒng)。

1、催化劑選型：根據(jù)發(fā)動機(jī)排溫和項(xiàng)目要求靈活進(jìn)行催化劑選型，發(fā)動機(jī)尾氣排溫與催化劑選型有極大關(guān)系。 不同排溫與催化劑選型情況不同。柴油機(jī)或者燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)滿載工作時渦輪后排氣溫度一般在350℃至500℃（個別國產(chǎn)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排溫會600℃上下）范圍內(nèi)。260-420℃滿足中溫催化反應(yīng)所需的溫度條件，若渦后排溫高于450℃，有三種選擇：

（1）不需要余熱利用的情形，直接采用散熱器將溫度降至400℃左右進(jìn)入SCR系統(tǒng)；

（2）如果需要對尾氣進(jìn)行余熱利用，就要考慮分子篩高溫催化劑，抗硫性較弱，SCR催化劑造價也會大幅上升；

（3）仍然使用中溫催化劑，采用前后兩級鍋爐的方式，一級鍋爐換熱后排氣溫度在400℃左右進(jìn)入SCR反應(yīng)器，之后再進(jìn)入二級鍋爐進(jìn)行余熱利用。

2、精準(zhǔn)控制：通過與眾多全球知名發(fā)動機(jī)匹配實(shí)踐，高精度傳感器、獨(dú)家設(shè)計的電氣系統(tǒng)與全球頂級電氣元件匹配，實(shí)施精準(zhǔn)協(xié)作，確保SCR和ASC系統(tǒng)中NOx和NH3處理效率滿足全球最嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)。NOx治理效率96%以上。采用車用尿素泵噴射確保尿素溶液消耗量控制在較低水平。控制系統(tǒng)內(nèi)置云端通信系統(tǒng)，實(shí)時提供治理后污染物排放指標(biāo)；也可接入電站的DCS系統(tǒng)；

3、定制開發(fā)：Leelool數(shù)據(jù)庫收集有全球主流大馬力發(fā)動機(jī)原始排放數(shù)據(jù)，同時，為Jenbacher、MWM、CAT、mtu、Cummins、Perkins、MITSUBISHI、VOLVO、GOOGOL等知名發(fā)動機(jī)累計提供過數(shù)十臺1MW以上不同燃料、不同應(yīng)用場景發(fā)動機(jī)尾氣中的PM、CO和NOx等污染物治理成功經(jīng)驗(yàn)。

以有機(jī)廢水產(chǎn)生的沼氣燃料為例。以下是綠聯(lián)凈化Leelool團(tuán)隊(duì)設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、服務(wù)的的一個7臺套1.17MW進(jìn)口知名品牌發(fā)動機(jī)研制生產(chǎn)的沼氣發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目運(yùn)行超過10000余小時的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)而來。

目前以沼氣等為主要燃料的內(nèi)燃發(fā)電站基本由企業(yè)出資承建，運(yùn)行時需要一定的經(jīng)濟(jì)收益確保項(xiàng)目投入產(chǎn)出符合預(yù)期。而在實(shí)際的SCR系統(tǒng)選型招標(biāo)采購時，由于這個產(chǎn)業(yè)剛剛興起，全球范圍內(nèi)優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)商極少，注重品質(zhì)的采購單位往往以進(jìn)口燃?xì)獍l(fā)動機(jī)性能優(yōu)良為評價標(biāo)準(zhǔn)而順延選擇進(jìn)口的SCR系統(tǒng)供應(yīng)商。具體甄選時，需注意以下三個方面：

（1）國內(nèi)領(lǐng)先的SCR系統(tǒng)供應(yīng)商與國外相當(dāng)。根據(jù)近兩年的浸泡式深入研究后，需要特別提醒的是，在燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)脫硝領(lǐng)域國內(nèi)與國外除開高溫催化劑領(lǐng)域有差距之外，系統(tǒng)開發(fā)上幾乎處于同等水平，主要技術(shù)來自于汽車SCR技術(shù)與火電廠脫硝技術(shù)的融合并基于燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動機(jī)特性進(jìn)行創(chuàng)新，已經(jīng)取得了突破性成績并做了很好的商業(yè)應(yīng)用。目前國內(nèi)領(lǐng)先的大功率內(nèi)燃機(jī)SCR系統(tǒng)供應(yīng)商如同互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)一樣國內(nèi)外難分伯仲；

（2）國內(nèi)外廠商在全程服務(wù)上有差異。SCR系統(tǒng)不同于燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，并非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。每一個項(xiàng)目需要根據(jù)目標(biāo)發(fā)動機(jī)排溫、燃?xì)獬煞帧⒐ぷ鳝h(huán)境、治理目標(biāo)、以及實(shí)際工作場景等等進(jìn)行個性化定制方案，在這個總市場需求并不大的領(lǐng)域要求國外供應(yīng)商提供及時快捷的售前服務(wù)目前還沒有出現(xiàn)。極少數(shù)國外代理商只停留在賣產(chǎn)品的層面，不是不想提供服務(wù)，而是沒有合適的人力資源和足夠收益支撐。

（3）定制開發(fā)和運(yùn)行成本上的差異。SCR系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性由目標(biāo)燃?xì)鈿怏w成分和尾氣溫度、催化劑性能和價格、反應(yīng)器封裝結(jié)構(gòu)和材料工藝、混合管設(shè)計制造合理性、控制噴射系統(tǒng)精確度、反應(yīng)流場是否合理科學(xué)、前期項(xiàng)目方案定制開發(fā)和后期長遠(yuǎn)應(yīng)急服務(wù)等等核心要素組成，國內(nèi)外同時具備這些要素于一身的供應(yīng)商少之又少。行業(yè)發(fā)展之初，劣幣驅(qū)除良幣。內(nèi)燃機(jī)SCR系統(tǒng)屬于新生事物，設(shè)計方、招標(biāo)方、投資方、監(jiān)理方、使用方等相關(guān)板塊都缺乏專業(yè)選型考核標(biāo)準(zhǔn)，一部分投資方存在應(yīng)付驗(yàn)收的驗(yàn)收后期擱置不用的僥幸心理，從而在實(shí)際采購過程中并不容易甄選到綜合能力均衡的供應(yīng)商。一個重要表現(xiàn)是，供應(yīng)商抓住采購方既要達(dá)標(biāo)又要低價的心理，低價中標(biāo)并盲目承諾系統(tǒng)處理指標(biāo)排放達(dá)標(biāo)，而在項(xiàng)目實(shí)施過程中排放不達(dá)標(biāo)無法驗(yàn)收，造成整個項(xiàng)目不能獲得合法運(yùn)行批文而損失巨大的心理脅迫采購單位加價的情形屢次出現(xiàn)。還有一種情況是，即使暫時排放達(dá)標(biāo)，但是由于催化劑的使用壽命短和整套系統(tǒng)設(shè)計欠合理，控制系統(tǒng)不夠精準(zhǔn)，催化劑更換費(fèi)用和尿素消耗量巨大，造成經(jīng)濟(jì)性大大下降，同時氨排放也超標(biāo)，造成了新的污染。

根據(jù)綠聯(lián)凈化全程提供解決方案的這個累計運(yùn)行超過1萬小時項(xiàng)目測算，尿素消耗不超過0.006元/kWh，經(jīng)濟(jì)性達(dá)到客戶設(shè)計預(yù)期。不足的地方在于由于本項(xiàng)目NOx治理系統(tǒng)中尿素噴射量不大，采用車用尿素噴射泵，使用壽命在1-1.2萬小時左右，加上尿素溶液品質(zhì)待加強(qiáng)，尿素泵選型有待進(jìn)一步驗(yàn)證。