CN204952669U - 一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，它包括反应主舱体和起固定作用的安装架及水泥基座，安装架通过螺栓固定在水泥基座上面，对主舱体起支撑固定作用。主舱体左端连接净化气出口，出口段上端位置开有检测口，用以插入废气分析仪取样探头来检测净化后气体中的氮氧化物含量，主舱体的右端连接废气入口，入口段上面装有流量计量器，其外层包裹保温材料，舱体内腔主要是催化还原装置，催化还原装置包括催化还原反应器和还原雾化液供给系统，还原雾化液供给系统将催化还原反应器与固定在安装架上的还原液储备箱连接起来。本实用新型针对大型沼气发电机组设计，结构、工艺简单、排放达标、占地面积小、安全可靠、投资和运营成本低。

Description

一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置

技术领域

本发明涉及一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，特别指一种垃圾填埋沼气发电机组的氮氧化物排放控制装置，可适用于大型垃圾填埋沼气发电厂和火电厂。

背景技术

近年来空气污染问题日趋严重，我国作为一个发展中的大国，今后相当长一段时间内仍将面临空气污染不断加重的严峻局面。随着工业化进程的加快，人类向大气中排放的氮氧化物越来越多，氮氧化物是引起光化学烟雾和酸雨等的罪魁祸首，极大的威胁人类健康和破坏地球生态环境。随着城镇化进程的加快和人们生活水平的提高，城市生活垃圾的产量急剧增加。垃圾填埋是我国目前处理垃圾的主要手段，用生活垃圾填埋产生沼气发电不仅提供了能源，还大大改善了城市环境。沼气发动机排放的污染物主要为CO、NOx、HC以及少量的SOx和颗粒排放物，参照火电厂大气污染物排放标准(GB1327-2011)，一般垃圾填埋场沼气发动机排放的CO、HC和SOx均在规定的限值内，而氮氧化物的排放量高达600-800mg/m³，某些工况甚至高达1000mg/m³远远高于法规限值200mg/m³。因此，降低沼气发动机的氮氧化物排放成为亟待解决的问题。

目前人们采用减少氮氧化物排放的措施，主要分为机内燃烧控制和机外燃烧后处理控制。其中后处理主要应用的催化还原工艺分为两大部分，即选择性非催化还原法(SNCR法)和选择性还原法(SCR法)。以上两种催化还原方法中，SNCR则投资费用和后续运行处理费用较低，但是催化还原率远不能满足日益严格的国家对于排放废气中氮氧化物的排放要求。SCR法催化还原效率高，排放标准可以达到90％以上，从而被广泛采用的催化还原技术。因此，在沼气发电机组的排放控制上应用选择性催化还原技术将会取得喜人的效果。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种垃圾填埋一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其结构简单、排放达标、占地面积小、安全可靠、投资和运营成本相对较低，适于大面积推广使用。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种垃圾填埋沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其中包括与发电机组废气排放管相连的废气入口段,废气入口段由两段弯管和一段直管连接而成，所述废气入口段的直管上面装有废气引入流量计量器，整个废气入口段外层包裹石棉保温材料,所述废气入口段左端连接主舱体，所述舱体和废气入口段连接部位设有烟尘过滤装置，所述烟尘过滤装置下端设有烟尘收集斗，所述主舱体左端连接净化气出口段，所述净化气出口段由两段弯管和一段直管相连而成，所述直管上边靠近弯管位置开设有符合环保部门检测要求的取样口，通过所述取样口连接废气分析仪的取样探头。

所述主舱体内腔设置催化还原反应装置，所述催化还原反应装置包括多个并排安装的催化还原反应器和还原雾化液喷撒装置，所述催化还原所反应器包括壳体、载体层和催化剂，所述壳体的入口处装设有具有四个喷射方向和良好雾化效果的还原雾化液喷嘴，所述还原雾化液喷撒装置包括催化还原液流量控制装置和空气压缩机。

所述还原液流量控制装置连接还原液储备箱，所述还原液储备箱中设置液压泵装置，所述液压泵外连接24V直流电源，所述主舱体下端固定在安装架上，所述安装架通过水泥基座与地面固定连接。

所述催化还原液流量控制装置外部为塑胶盒体，盒体里面由一块具有记忆功能的集成电路板组成，与所述催化还原液储备箱中的液压电路相连。

所述空气压缩机置于安装架旁边的地面上，具有多个压缩空气出口，所述空气压缩机具有压力调节手动控制阀，可以调节各个空气出口处的压力，所述空气接口前段位置设有出口压力表。

所述还原液储备箱的还原液注入口，在储备箱的侧上部，还原液喷射出口位于箱体正上方，由还原液流量控制盒体盖住，流量控制盒下面连接液压泵，所述液压泵浸入还原液储备箱中的还原液液面以下。

所述液压泵上面连入流量控制装置中，下端装有细孔过滤网，液压泵的线路与流量控制盒中的电路板相连。

采用上述方案后，本发明垃圾填埋沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置通过废气入口段将发电机组发动机废气排放管和主舱体相连，并在废气入口段设置废气流量计量器和废气保温材料，测量废气进入舱体中催化反应器的流量和控制废气进入催化反应器的温度，在舱体内腔设置催化还原反应器，废气经过舱体右端的烟尘过滤装置除掉烟尘颗粒后进入催化还原反应器，与喷嘴喷出的还原雾化液混合，还原雾化液首先在高温下下分解释放出还原剂NH₃，在催化还原器中载体层中的催化剂作用下，废气中有毒的NO、NO₂与NH₃发生还原反应生成无毒的N₂和水蒸气，从净化气出口段排出进入大气。本发明垃圾填埋沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置很好的根据发电机组废气中的各种成分含量和流量来精确地控制催化还原液的喷人，这样在保证催化还原效率的前提下又不导致催化还原液浪费和氨泄漏。其结构简单、排放达标、占地面积小、安全可靠、投资和运营成本低，适于大面积大范围推广。

本发明的进一步有益效果是：

1、废气入口段的直管上面设置流量计量器，监测废气进入催化反应器的流量，根据废气进入量调节控制后面还原液喷撒系统中流量控制装置的还原液喷射量。

2、整个废气入口段设置石棉保温材料包裹层，保证进入催化反应器的废气温度大于300℃，为催化还原反应器里面的催化还原反应提供合适的温度条件。

3、在主舱体和废气入口段连接处设置烟尘过滤装置，将废气中颗粒较大的烟尘拦截，以免造成颗粒物在催化还原反应器中堆积覆盖催化剂表面而影响催化还原反应的效率。

4、在反应器壳体前端嵌入不锈钢喷嘴，喷嘴的四个还原雾化液喷射方向与废气进入催化还原反应器的方向垂直，喷嘴喷出来的还原雾化液被废气带入到催化反应器，这样使得还原雾化液和废气充分接触混合，同时喷嘴耐高温、耐腐蚀。

5、在液压泵和喷嘴之间设置流量电控装置，根据废气进入催化还原反应器的流量调节控制还原液的喷入量，避免还原液过量和NH3泄漏。

6、在催化还原反应器后端和流量控制装置之间设置氮氧化物传感器和还原液泄漏传感器，反馈电信号给流量控制装置，使整个催化还原反应系统和流量控制系统串联起来形成一个闭环控制系统，能够更精确地控制还原雾化液的喷入量。

7、在喷嘴和流量控制装置之间设置空气压缩机，即为液压泵提供了良好的压力环境，使液压泵不易发生堵塞，同时更加优化了喷嘴的雾化效果。

附图说明

图1为本发明的主视示意图；

图2为本发明的俯视示意图；

图3为烟尘净化装置结构示意图；

图4为还原液供给系统反馈调节流程图。

其中：1-废气入口段，2-石棉保温层，3-烟尘过滤装置，4-烟尘过滤网，5-烟尘收集斗，6-主舱体，7-还原液注入管路，8-还原雾化液喷嘴，9-催化还原反应器，10-氮氧、还原液传感器，11-氮氧、还原液传感器反馈线路，12-取样孔，13-取样探头固定支撑装置，14-净化气出口段，15-夹紧装置，16-简易攀爬装置，17-安装架，18-催化还原液流量控制装置，19-液压泵，20-还原液储备箱，21-水泥基座，22-压缩空气管路，23-空气压缩机，24流量计量器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，以使该领域的技术人员可以更好的理解熟悉本发明并予以实施使用，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明提供一种垃圾填埋沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其中包括与发电机组废气排放管相连的废气入口段1,废气入口段1由两段弯管和一段直管连接而成，废气入口段1的直管上面装有废气引入流量计量器24，整个废气入口段1外层包裹石棉保温材料2,废气入口段1左端连接主舱体6，舱体6和废气入口段1连接部位设有烟尘过滤装置3，参见附图3，烟尘过滤装置3中间为烟尘过滤网4，下端设有烟尘收集斗5，主舱体6左端连接净化气出口段14，净化气出口段14由两段弯管和一段直管相连而成，直管上边靠近弯管位置开设有符合环保部门检测要求的取样口12，通过取样口12可以连接废气分析仪的取样探头。

主舱体6内腔设置催化还原反应装置，催化还原反应装置包括多个并排安装的催化还原反应器9和还原雾化液喷撒装置，催化还原所反应器9包括壳体、载体层和催化剂，壳体的入口处装设有具有四个喷射方向和良好雾化效果的还原雾化液喷嘴8，还原雾化液喷撒装置包括还原液流量控制装置18和空气压缩机23，喷嘴8和还原液流量控制装置18通过管路7相连，空气压缩机23和还原液流量控制装置18通过压缩空气管路22相连。还原液流量控制装置18下端连接还原液储备箱20，还原液储备箱20中设置液压泵19，液压泵19外连接24V直流电源，主舱体6下端固定在安装架17上，安装架17通过水泥基座21与地面固定连接。还原液流量控制装置18外部为塑胶盒体，盒体里面由一块具有记忆功能的集成电路板组成，与催化还原液储备箱20中的液压电路相连。

工作时，沼气发电机组发动机产生的废气经过废气入口段1经过烟尘过滤装置3过滤掉较大烟尘颗粒后进入到主舱体6，与喷嘴8喷入的还原雾化液混合在主舱体6内腔的催化还原反应器9中发生催化还原反应，将有毒的氮氧化物还原成无毒的氮气，经过净化气出口段14排出进入大气。还原雾化液的喷入需要良好的流量控制和雾化效果，还原液储备箱20中的还原液经过液压泵19进入流量控制装置18，根据废气入口段1上的流量计量器24显示的废气流量调节设置合适的还原液喷射量，在空气压缩机23的作用下，还原液就可以顺利的进入喷嘴8中，并保证良好的雾化效果。在催化还原反应器9的右端和流量控制装置18之间设置有氮氧、还原液传感器10，监测反应后气体中的氮氧化物含量和还原液的泄漏量，反馈电信号经线路11传到流量控制装置18，进一步调节控制还原液喷入的流量，形成闭环控制系统，参见附图4所示。技术人员可以通过简易攀爬装置16登上安装架17，将废气分析仪的探头伸入取样口12进行采样检测分析，检测净化气中氮氧化物的含量是否满足排放要求。

以上所述实施例仅是为说明本发明所举的较好的实施案例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明的基础上所作的等同替代或者变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权力要求书为准。

Claims (9)

1.一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：它包括与发电机组废气排放管道相连的废气入口段，所述的废气排放管道上设置采样口安装采样探头，所述废气入口段左端连接反应主舱体，所述主舱体左端连接净化气出口段，所述主舱体内腔设置催化还原反应装置，所述催化还原反应装置包括多个并排安装的催化还原反应器和还原雾化液喷撒装置，所述还原雾化液喷撒装置包括还原液流量控制装置和空气压缩机，所述还原液流量控制装置连接还原液储备箱，所述储备箱中设置液压泵装置，所述液压泵外连接24V直流电源，所述主舱体下端固定在安装架上，所述安装架通过水泥基座与地面固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：与发电机组发动机废气排放管连接的废气入口段结构由两段90度弯管中夹一段直管构成，两两连接的管之间设置有密封垫圈。

3.根据权利要求2所述的一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：废气入口段上面设置有进气流量计量装置及表面包裹保温材料。

4.根据权利要求1所述的一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：所述主舱体中装有多个催化还原反应器，其催化还原反应器与废气入口段通过漏斗状结构连接，连接接口处设置烟尘过滤装置，所述烟尘过滤装置下端设有烟尘收集斗。

5.根据权利要求1所述的一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：所述催化还原反应器入口连接还原液供给系统，其所述还原供给系统包括具有四个方向小孔的喷嘴和还原液流量控制装置，所述的喷嘴通过管路和流量调节控制装置出口端相连，所述流量控制装置固定在还原液储备箱的箱盖上面。

6.根据权利要求5所述的一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：所述还原液供给系统设有空气压缩机，所述空气压缩机通过气管连接在流量控制装置的气管接口上。

7.根据权利要求1所述的一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：所述催化还原反应器的左端和流量控制装置之间设有氮氧化物传感器和还原液泄漏传感器，连同还原雾化液供给系统构成一个闭环控制系统。

8.根据权利要求1所述的一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：所述净化气出口段由两段90度弯管和一段直管构成，直管段上面开有符合环保部门检测要求的取样口，通过所述取样口连接废气分析仪的取样探头。

9.根据权利要求1所述的一种沼气发电机组氮氧化物催化还原净化装置，其特征在于：所述主舱体固定在安装架上，所述安装架上设置了夹紧装置，所述夹紧装置设在净化气出口段的采样口靠上位置，安装架上与净化气出口段直管段平行方向的位置设有简易攀爬装置，安装架上与取样口平齐位置设置所述采样探头固定支撑架，所述的整个安装架固定在水泥基座上面。