CN105822387B - 地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置，包括SCR反应器、微粒捕捉器、三级喷淋脱硫塔、三级除雾器、除湿冷却机和混风扩散室；所述的SCR反应器、微料捕捉器、三级喷淋脱硫塔、三级除雾器、除湿冷却机和混风扩散室依次连接通过管道连接，所述的SCR反应器进气口与柴油发电机组的排气口通过管道连接。本发明装置将柴油发电机组尾气处理至标准水平，达到排放要求，出口温度精准控制在与环境温度相一致，正负差少于1度。

Description

地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置及处理 方法

技术领域

本发明涉及地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置及处理方法。

背景技术

地下工程柴油发动机是应急供电的重要设备，其排放的尾气包含复杂的有机物和无机物，具有气体、液体、固体等3态，它是一种高温、高速的脉动性气流，噪声大，污染重，尾气中含有上百种不同的化合物，如不经处理而直接排放，会对周边环境及人类生存产生一定影响。特别是在部队这种特殊环境里尾气排放温度超过环境温度造成的热源暴露和烟尘浓度超标造成的黑烟排放往往都是致命的。为了保护国家的财产安全及部队人员的人身安全，为部队研发和制造一种适应各种复杂工况和条件的可靠的柴油发动机尾气环境综合治理系统是迫在眉睫的。

发明内容

本发明目的是提供地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置及处理方法，将柴油发电机组尾气处理至标准水平，达到排放要求, 出口温度精准控制在与环境温度相一致，正负差少于1度。

本发明的方案如下：地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置，包括SCR反应器、微粒捕捉器、三级喷淋脱硫塔、三级除雾器、除湿冷却机和混风扩散室；

所述的SCR反应器、微料捕捉器、三级喷淋脱硫塔、三级除雾器、除湿冷却机和混风扩散室依次连接通过管道连接，所述的SCR反应器进气口与柴油发电机组的排气口通过管道连接；

所述的混风扩散室出口管道及三级除雾器、冷却机连接管道上安装有光纤光栅温度传感器；所述的除湿冷却机、光纤光栅温度传感器与PLC控制器连接。

进一步，所述的微粒捕捉器上设置脉冲反吹器，所述的微粒捕捉器内设置微粒传感器。

进一步，所述的除湿冷却机为主要通过压缩机、冷媒、离心机、冷凝器组合而成；冷风机的四周装有蜂窝状湿帘。

进一步，所述的SCR反应器与柴油发电机组连接管道上安装有消音器。

进一步，所述的混风扩散出口管道顶端设置排气筒，所述的排气筒与PLC控制器外设置红外线屏蔽建筑。

柴油发电机组尾气处理方法,包括以下步骤：

a、柴油发电机组排出的高温尾气进入SCR反应器进行SCR反应，将烟气中的NO、NO₂还原成N₂、H₂O及CO₂；，处理后温度控制在375-385℃；

b、处理后的烟气进入微粒捕捉器进行黑烟处理，处理后温度控制在345-355℃；

c、微粒捕捉器处理后的烟气进入三级喷淋脱硫塔，进行烟气脱硫、降温；

d、脱硫、降温后的烟气经过三级除雾器进行水雾过滤后，温度控制在20-40℃；

e、水雾过滤后经过除湿冷却机降温冷却至环境温度，即可排放；其中，光纤光栅温度传送系统传感器及时快速向PLC传输温度数据，PLC根据系统设定向除湿冷却机发出指令。

进一步，步骤a中，SCR反应的催化剂是V₂O₅、TiO₂和WO₃中的一种或多种。

进一步，步骤c中，微粒传感器监测到微粒在微粒捕捉器内的滤芯上的凝聚，达到一定量时，脉冲反吹器释放高压反吹气流把积聚的微粒过滤，让其沉积于微粒捕捉器的灰斗内。

进一步，所述的三级喷淋脱硫塔由三个喷淋脱硫塔依次高度递减连接，增加高差，利用高差回水。喷淋塔用设置循环水槽，槽内出水端安装PH仪在线监测喷淋水PH值；出水端与回水端之间安装不锈钢隔网，阻隔大物体进入泵体；出水端安装浮球液位计自动补充自来水；回水端底部安装排污管阀，定期排污。

进一步，所述的除湿冷却机为三段工作，分别是前冷、中冷、后冷，进风温度在40℃，相对湿度70%，出风温度-5℃。

本发明数据采集采用光纤光栅温度传感器，测温精度为±0.3℃，测温分率辨为0.01℃ 响应速度快，0.5秒内完成所有测温点同步采集。

多级降温制冷、多级除尘脱酸，单级设备设计放大冗余量和备用设备，系统具有灵活的多级和单级联动运行能力，保证系统运行过程中排放事故为零，系统随主机运转率100%,最终排放达到设计要求。

考虑地下工程的空间局限性，系统设备采用模块化结构，方便地下坑道设备运输和快速组装。在满足系统功能及性能要求的前提下，尽量降低系统建设成本，采用经济实用的技术和设备，利用现有设备和资源，综合考虑系统的建设和维护费用。系统符合向上兼容性、向下兼容性、配套兼容等功能。

本发明处理过的烟气符合以下指标：

l 烟气排放温度：环境温度±1℃（4-40℃ ±1℃）

l 温度信号采集传输、反应速度： ≤0.5秒 (光纤光栅温度传感器)

l 除尘效率：99％以上

l 脱硫效率 60％以上

l 烟气黑度 林格曼1级。

附图说明

图1为本发明装置的连接示意图。

具体实施方式

地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置，包括SCR反应器1、微粒捕捉器2、三级喷淋脱硫塔3、三级除雾器4、除湿冷却机5和混风扩散室6；SCR反应器、微料捕捉器、三级喷淋脱硫塔、三级除雾器、除湿冷却机和混风扩散室依次连接通过管道连接，所述的SCR反应器进气口与柴油发电机组的排气口通过管道连接；混风扩散室出口管道及三级除雾器、冷却机连接管道上安装有光纤光栅温度传感器；所述的除湿冷却机、光纤光栅温度传感器与PLC控制器连接。微粒捕捉器上设置脉冲反吹器，所述的微粒捕捉器内设置微粒传感器。除湿冷却机为主要通过压缩机、冷媒、离心机、冷凝器组合而成；冷风机的四周装有蜂窝状湿帘。SCR反应器与柴油发电机组连接管道上安装有消音器,减少噪音。混风扩散出口管道顶端设置排气筒，排气筒与PLC控制器外设置红外线屏蔽建筑，降低热感应，避免被红外线探测仪发现，暴露目标。

发柴油发电机组尾气处理方法,包括以下步骤：

1、柴油发电机组排出的高温尾气进入SCR反应器进行SCR反应，将烟气中的NO、NO₂还原成N₂、H₂O及CO₂；，处理后温度控制在375-385℃；

SCR的NH3在与NOx反应时主要有以下4个反应：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

4NH3+3O2→2N2+6H2O

2、处理后的烟气进入微粒捕捉器进行黑烟处理，处理后温度控制在345-355℃；

与一般的催化剂不同的是，微粒捕集器的壁面是多孔陶瓷，相邻的两个通道中，一个通道的出口侧被堵住，而另一个通道的进口侧被堵住。这样排气从一个通道进来以后，必须穿过多孔陶瓷壁面进入相邻的通道，而微粒就被过滤在通道壁面上。这种微粒捕集器对炭烟的过滤效果可达90%以上，可溶性有机物也能被部分捕集。通过高压反吹气流把可把微粒捕捉器中积聚的微粒过滤，让其沉积于微粒捕捉器灰斗。微粒捕集器碳烟颗粒物处理效果好，不透光率接近于零。

3、微粒捕捉器处理后的烟气进入三级喷淋脱硫塔，进行烟气脱硫、降温；

喷淋脱硫塔内置喷淋装置以360º方向喷淋吸收液，并在筒壁形成一层很薄的不断下流的水膜，一方面烟气中的尘粒在离心力的作用下被甩向周边筒壁，为水膜粘附并沿壁面流下排走；另一方面螺旋前进的烟气与内喷淋装置喷出的细小液滴相遇，由于这些液滴具有极大的表面积，可保证烟气与吸收液的充分接触，从而有效捕集烟气中的尘粒。经过吸收处理，烟气中的SO₂、碳微粒在传递过程中被吸收液脱除，排入沉淀池。净化后的气体经导流板加速后沿外室内壁旋转前进，在离心力的作用下，高效脱水，然后经过后端的水雾过滤器，再进到下一级系统设备。沉淀池的水经过滤后进入供液池，由水泵通过管路进行循环。补充5％NaOH溶液作为吸收洗涤循环使用，沉淀池定期清渣，供液池定期补水及适量的NaOH溶液。洗涤液中投加一定比例的NaOH溶液或石灰溶液可同时除去大部分废气中的气态污染物。

本步骤将上述步骤的高温烟气快速降温到20-40℃，以便下一级降温工艺更好的和快速的降温。

喷淋脱硫塔内的循环泵 采用0.5英寸螺旋喷嘴，喷嘴压力0.7b，10只喷嘴喷淋水量4m3/h。

喷淋塔用设置循环水槽，槽内出水端安装PH仪在线监测喷淋水PH值；出水端与回水端之间安装不锈钢隔网，阻隔大物体进入泵体；出水端安装浮球液位计自动补充自来水；回水端底部安装排污管阀，定期排污。

4、脱硫、降温后的烟气经过三级除雾器进行水雾过滤后，温度控制在20-40℃；

5、水雾过滤后经过除湿冷却机降温冷却至环境温度，即可排放；其中，光纤光栅温度传送系统传感器及时快速向PLC传输温度数据，PLC根据系统设定向除湿冷却机发出指令。

采用光纤光栅精确控温系统，光纤光栅温度传感器快速实时向PLC传输数据PLC依据系统设定向各控制点发出指令。光纤光栅是利用光纤材料的紫外光敏性，即外界入射紫外光和纤芯相互作用而引起纤芯折射率的永久性变化，用紫外激光直接写入法在单模光纤（直径为0.125mm）的纤芯内形成的布拉格相位光栅，经封装保护后形成光纤传感器，可高精度地同时测量温度等多种物理量。光纤光栅温度传感器精度和分辨率高，测温精度为±0.3℃，测温分率辨为0.01℃ 响应速度快，0.16秒内完成所有测温点同步采集，具有定温和差温报警能力。

除湿冷却机四周装有、蜂窝状湿帘，具有很大的表面积，通过水循环系统对湿帘不断增湿；在湿帘冷风机内装有高效低噪节能风机，当风机运行时，湿帘冷风机的产生负压，使机外空气流经多孔湿润的湿帘进入机内，由于湿帘上水的蒸发吸收热量，迫使统经湿帘的空气降温。同时由于湿帘上的水向流经湿帘的空气蒸发，增大了空气的湿度，因此湿帘冷风机具有降温增湿的双重功能。帘不断增湿；在湿帘冷风机内装有高效低噪节能风机，当风机运行时，湿帘冷风机的产生负压，使机外空气流经多孔湿润的湿帘进入机内，由于湿帘上水的蒸发吸收热量，迫使统经湿帘的空气降温。

本发明在中，SCR反应的催化剂选自V2O5、TiO2和WO3中的一种或多种。三级喷淋脱硫塔由三个喷淋脱硫塔依次高度递减连接，增加高差，利用高差回水；洗涤液中投加NaOH溶液或石灰溶液。除湿冷却机为三段工作，分别是前冷、中冷、后冷，进风温度在40℃，相对湿度70%，出风温度-5℃。

烟气量计算

根据《大气污染工程师手册》给出的计算参数：烟气量按12m3/kg计；

Q=F*K*X=12×300×1.1=3960m3/h；

Q:烟气总量；

F;发电机装机容量300Kw；

X：漏风系数取1.1。

系统设计处理风量按4000m3/h，柴油发电机废气初始温度400℃.

系统阻力计算

根据发电机资料查得发电机废气背压为6700-8000kPa；

干法智能净化器阻力≤600Pa；

SCR系统阻力≤400Pa；

脱硫降温喷淋系统≤700Pa；

精准控温冷却系统≤700Pa；

烟道阻力≤400Pa；

整个系统阻力=600+400+700+700+400=2800Pa；

系统总阻力小于柴油发电机尾气背压。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置，其特征在于,包括SCR反应器、微粒捕捉器、三级喷淋脱硫塔、三级除雾器、除湿冷却机和混风扩散室；

所述的SCR反应器、微料捕捉器、三级喷淋脱硫塔、三级除雾器、除湿冷却机和混风扩散室依次通过管道连接，所述的SCR反应器进气口与柴油发电机组的排气口通过管道连接；

所述的混风扩散室出口管道及三级除雾器、除湿冷却机连接管道上安装有光纤光栅温度传感器；所述的除湿冷却机、光纤光栅温度传感器与PLC控制器连接；

所述的微粒捕捉器上设置脉冲反吹器，所述的微粒捕捉器内设置微粒传感器;

所述的除湿冷却机为主要通过压缩机、冷媒、离心机、冷凝器组合而成；除湿冷却机的四周装有蜂窝状湿帘;

所述的混风扩散出口管道顶端设置排气筒，所述的排气筒与PLC控制器外设置红外线屏蔽建筑。

2.根据权利要求1所述的地下工程柴油发电机站尾气综合治理深度处理装置，其特征在于，所述的SCR反应器与柴油发电机组连接管道上安装有消音器。

3.柴油发电机组尾气处理方法,其特征在于，包括以下步骤：

a、柴油发电机组排出的高温尾气进入SCR反应器进行SCR反应，将烟气中的NO、NO₂还原成N₂、H₂O及CO₂，处理后温度控制在375-385℃；

b、处理后的烟气进入微粒捕捉器进行黑烟处理，处理后温度控制在345-355℃；

c、微粒捕捉器处理后的烟气进入三级喷淋脱硫塔，进行烟气脱硫、降温；所述的三级喷淋脱硫塔由三个喷淋脱硫塔依次高度递减连接，增加高差，利用高差回水；洗涤液中投加NaOH溶液或石灰溶液；

喷淋塔设置循环水槽，槽内出水端安装PH仪，在线监测喷淋水PH值；出水端与回水端之间安装不锈钢隔网，阻隔大物体进入泵体；出水端安装浮球液位计自动补充自来水；回水端底部安装排污管阀，定期排污;

d、脱硫、降温后的烟气经过三级除雾器进行水雾过滤后，温度控制在20-40℃；

e、水雾过滤后经过除湿冷却机降温冷却至环境温度，即可排放；其中，光纤光栅温度传送系统传感器及时快速向PLC传输温度数据，PLC根据系统设定向除湿冷却机发出指令。

4.根据权利要求3所述的柴油发电机组尾气处理方法,其特征在于，步骤a中，SCR反应的催化剂是V₂O₅、TiO₂和WO₃中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的柴油发电机组尾气处理方法,其特征在于，步骤c中，微粒传感器监测到微粒在微粒捕捉器内的滤芯上的凝聚，达到一定量时，脉冲反吹器释放高压反吹气流把积聚的微粒过滤，让其沉积于微粒捕捉器的灰斗内。

6.根据权利要求3所述的柴油发电机组尾气处理方法,其特征在于，所述的除湿冷却机为三段工作，分别是前冷、中冷、后冷，进风温度在40℃，相对湿度70%，出风温度-5℃。