一、燃氣輪機尾氣余熱回收SCR脫硝行業(yè)背景
近年來，我國空氣污染形勢日漸嚴峻，氮氧化物將成為中國大氣污染的主要污染物之一，亟需加緊防治步伐。環(huán)保部門今后會加強氮氧化物控制立法建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，在修訂《大氣污染防治法》和污染源排放標(biāo)準(zhǔn)時，將氮氧化物控制作為重點內(nèi)容。
1、工業(yè)化和城市化加速發(fā)展的階段, 對資源的需求增加, 污染排放物的大大增多節(jié)能降耗受到人們的重視。燃氣輪機的大幅增長,同時燃氣機的廢氣排放又成為能源浪費,燃氣機廢氣余熱的能量幾乎和燃氣機的有用功率相同；
2、燃氣輪機的排煙溫度在450度以上，煙氣中有30%的熱量被排放到大氣中浪費掉，目前隨著國內(nèi)能源供應(yīng)日益緊張，節(jié)能降耗提高能源利用率已迫在眉睫。
3、我國現(xiàn)行的節(jié)能減排規(guī)劃已明確提出將氮氧化物的減排納入約束性指標(biāo)的范圍。
3.1 自2014年7月1日起實施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）規(guī)定，氣體燃料燃氣輪機組NOx排放限值為120mg/m3。
3.2 我國現(xiàn)有大量的各種燃料的燃氣輪機投入使用，排放的尾氣中含有一定濃度的NOx (400-2000mg/m3) ，如不經(jīng)過脫硝處理，很難達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.3 按照2014年發(fā)布的《固定式內(nèi)燃機大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》NOX排放標(biāo)準(zhǔn)：NOX<75ng/Nm3@5%O2
二、燃氣發(fā)電機煙氣脫硝工藝發(fā)展現(xiàn)狀
目前，常用的控制NOX的排放的途徑大致分為兩類：
1、燃燒控制，以改進內(nèi)燃機燃燒過程為核心的機內(nèi)凈化技術(shù)， 即以稀薄燃燒技術(shù)和廢氣再循環(huán)為代表的低排放燃燒技術(shù)；
2、末端治理，即在排氣系統(tǒng)中采用化學(xué)或物理的方法對NOx進 行凈化的排放后處理技術(shù)，主要技術(shù)有選擇性催化還原技術(shù) (SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)。
其中選擇性催化還原SCR（Selective Catalytic Reduction），是目前國際主流高效去除尾氣中氮氧化合物的技術(shù)路線：主要針對排氣中的NOx，在一定溫度（一般為 350℃-600℃）范圍內(nèi)，催化劑將NOx分解成無害的氮氣（N2）和水（H2O）。
三、 凱能科技燃氣輪機尾氣SCR脫硝系統(tǒng)特點
1、凱能科技燃氣發(fā)電機尾氣SCR脫硝系統(tǒng)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于柴油發(fā)電機、燃氣內(nèi)燃機和燃氣輪機等尾氣處理上，凱能科技20年致力于煙氣余熱回收和SCR脫硝產(chǎn)品既可以設(shè)計生產(chǎn)制造煙氣余熱利用產(chǎn)品和SCR煙氣脫硝產(chǎn)品，又可以規(guī)劃和配套余熱利用和SCR脫硝系統(tǒng)，使系統(tǒng)和設(shè)備達到良好的使用狀態(tài)。
2、凱能科技已經(jīng)為燃氣發(fā)電機配套千余套余熱鍋爐，極為熟悉燃氣輪機余熱鍋爐結(jié)構(gòu)，更加合理的布置SCR系統(tǒng)設(shè)備，保證煙氣速度場和NH3濃度場的合理和均勻性。
3、凱能科技為保證燃氣輪機尾氣SCR脫硝效果，選用高效進口催化劑。
1、SCR脫硝設(shè)備和煙氣余熱回收一體化設(shè)計，脫硝系統(tǒng)能適應(yīng)鍋爐的啟停及負荷變動，具有良好的適應(yīng)性。
2、SCR脫硝設(shè)備的調(diào)試、啟停和運行不影響內(nèi)燃機的正常運行。
3、對原機組改動小，改造成本低。
4、NOx轉(zhuǎn)化率超過90%，在溫度變化范圍較大的情況下仍能保證較高的轉(zhuǎn)化率；
5、使用尿素作為還原劑，安全可靠。
6、低背壓設(shè)計，對發(fā)動機效率影響較小。
7、能適應(yīng)鍋爐40%BMCR工況至99%BMCR工況之間的任何負荷。
SCR又稱選擇性催化還原系統(tǒng)，其工作原理是將一定量的尿素水溶液以霧狀形態(tài)噴入發(fā)動機排氣管中，尿素液滴在高溫下發(fā)生水解和熱解反應(yīng)，生成所需要的還原劑氨氣（NH3）。氨氣在催化劑的作用下，有選擇性地將煙氣中的氮氧化物（NOx）還原為氮氣（N2）和水（H2O），從而降低煙氣中的NOx濃度。
在電控單元的控制下，尿素泵將尿素從尿素罐中抽出, 加壓、過濾后送到計量噴射單元, 壓縮空氣經(jīng)控制單元調(diào)壓后也送到計量噴射單元, 定量噴射閥打開后, 尿素在壓縮空氣的引射作用下射出,和壓縮空氣混合后經(jīng)噴嘴噴入排氣管。電控單元根據(jù)廢氣流量、催化器的溫度和氮氧化物含量精確計算出所需的尿素噴射量, 發(fā)出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號給定量噴射閥, 噴射閥根據(jù)信號對尿素進行計量, 保證尿素噴射量的精確性。
尿素水溶液分解反應(yīng)：
(NH2)CO+H2O=2NH3+CO2
NOx還原反應(yīng)：
標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)：4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O
慢速反應(yīng)：6NO2+8NH3 → 7N2+12H2O
快速反應(yīng)：NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O
1、SCR脫硝系統(tǒng)特點
a、SCR脫硝裝置結(jié)構(gòu)簡單、無副產(chǎn)品、運行方便、可靠性高、脫硝效率高、一次投資相對較低；
b、還原后的氮氣直接排放到大氣中，且無二次污染；
c、設(shè)備體積小，運行費用低，自動化程度高，可靠性好；
d、系統(tǒng)運行阻力小 ；
e、裝置連接簡單快捷，耐腐蝕性強，整體性能優(yōu)良。
2、SCR脫硝系統(tǒng)組成
a、SCR反應(yīng)器總成
b、SCR催化劑總成
c、SCR控制系統(tǒng)
d、尿素溶液計量噴射系統(tǒng)
e、尿素溶液存儲系統(tǒng)
凱能SCR反應(yīng)區(qū)由三部分組成，部分為尿素噴射混合段，第二部分為導(dǎo)流段，第三部分為SCR反應(yīng)段。內(nèi)部部件都安裝在各段的兩側(cè)，這樣更加有利于內(nèi)部部件的安裝和檢修。
在SCR反應(yīng)段的前端和后端裝有溫度傳感器和NOX傳感器, 對反應(yīng)前后煙氣的溫度及NOx濃度進行檢測。
反應(yīng)段中部為催化劑載體段，該段可拆卸，同時可根據(jù)不同要求安裝不同個數(shù)和型號的催化劑載體應(yīng)用到不同功率的設(shè)備中。
1.催化劑的選擇
在催化劑選擇方面，選取中溫釩基涂層催化劑，溫度窗口350—400℃，催化劑具有脫除效率高（經(jīng)治理后尾氣中NOx 濃度可小于100mg/m3，在活性溫度350℃左右時治理后尾氣中NOx濃度可小于10mg/m3)，脫硝效率可達98%以上，選擇性好、氨泄漏率低等諸多優(yōu)點，是一種特別適合燃氣發(fā)動機尾氣氮氧化物治理的催化劑。且氣流流過催化劑時壓力降較低。幾何外表面積大，單位處理能力強，效率高。
本項目催化劑采用多層布局，其中一層為備用層，催化劑采用整體模塊化抽拉式設(shè)計，安裝方便和后續(xù)更換催化劑方便。
2.催化劑載體的性能特點
◇ 催化劑載體抗壓耐磨強度好，能夠耐受長期沖刷；
◇ 催化劑載體耐堿金屬及砷、汞等毒物；
◇ 催化劑載體選擇性高，能夠抑制三氧化硫的生成，降低催化劑中毒；
◇ 通過斷面硬化技術(shù)，加大增強了催化劑載體的機械性能，延長了使用壽命。
1、燃氣輪機尾氣脫硝裝置控制系統(tǒng)包括：SCR煙氣監(jiān)測系統(tǒng)、尿素噴射系統(tǒng)、還原劑補給系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)、遠程顯示。
2、燃氣輪機尾氣脫硝裝置控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計：集成計算機PLC控制裝置、高精密傳感器、SCR脫硝裝置控制機柜設(shè)計。
