摘要:多方面分析柴油发电机组尾气处理方案,供更多项目借鉴。
关键词:尾气;静电等离子;三元催化;
1引言
柴油发电机组是高层建筑中提供应急电和消防电的重要设备,其机房多数设置在地下室,但是柴油发电机组工作时,因其负荷大,柴油在内燃机里不能充分燃气,将产生大量烟气,如果直接外排,对周围环境会产生较大影响。随着人们对自身健康及生态环境的关注,国家和地方政府也在逐年重视环境保护,为此各开发项目需对柴油发电机组尾气进行处理,达到环保要求后才能排放。现市面上对柴油发电机组尾气处理的方案、设备、厂家很多,对于客户如何选取合理的方案或采用合格的产品就显得尤为重要。
2尾气污染物危害
柴油发电机组工作过程中主要产生含微粒物质(PM)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)
、碳氢化合物(HC)和烟尘的高温尾气,氮氧化物(NOx)是柴油发电机组污染物的其中一种重要成分,氮氧化物(NOx)除可以发生一次污染外,还有偏高的化学活性,产生光化学烟雾,形成酸雨、破坏臭氧层、导致温室效应加剧等等,造成严重的二次污染。
柴油发电机组排放的微粒物质(PM),其粒径通常在0.1~10μm,含有多种有毒致癌物质,可长期悬浮于人们呼吸带范围,通过呼吸作用进入呼吸系统,这些有害的颗粒物会使人患上鼻咽、气管炎、支气管炎,甚至是肺癌等严重的呼吸道疾病。
3方案原则
1工艺成熟可靠,保证达标排放;
2不产生二次污染;
3投资省、设备维护管理方便;
4不影响发电机作业;
4方案标准
多媒体教学平台需满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)附表中对柴油发电机尾气污染物的二级标准:
S02:≤550mg/m3;颗粒物(碳黑层、染料尘):≤18mg/ m3;
N0x:≤240mg/ m3;林格曼黑度:≤Ι级;
5 方案分析
1处理方案的选定;
现市面上常用的柴油发电机组尾气处理方案有以下三种:
导光剂
A、静电等离子
B、三元催化
C、水处理器
据项目及环保局验收反馈,因市面上水处理器的设置不规范,且曾有项目在运用中出现过
爆炸等安全事故,具有一定的危险性,该处理方案现已逐渐被淘汰,为此本文仅对静电等离子和三元催化处理方案进行多方面分析。
2工作原理分析
A、静电等离子工作原理
静电等离子系统是一种多功能的高强化净化设备,即高压静电场腔与等离子舱的合成。
柴油发电机尾气进入该设备时首先通过高压静电场腔,由多级电场对其进行灰尘及油烟的吸附,烟气在通过高压电场进行电离的过程中,使烟气里的灰尘和油烟进行荷电,并在电场力的作用下使灰尘及油污沉积在集尘板上,而后经过过滤的废气进入等离子舱进行降解反应。
在等离子舱内,通过高压窄脉冲电压发生器产生的前沿陡峭、脉冲窄的高压脉冲电晕放电,在常温常压下获得非平衡等离子体,产生大量高能电子和O、OH等活性粒子,对微粒物质、NOx、一氧化碳(CO)、HC等有机物分子进行氧化降解反应,使污染物直接分解或氧化还原最终转化为无害物;
B、三元催化工作原理
三元催化系统主要由催化氧化器(学名叫Diesel Oxidant Catalyst,简称“DOC”英文缩写)、颗粒物捕捉器(学名叫Diesel Particulate Filter,简称“DPF”的英文缩写)、紧急旁通组件等构成。
DOC的有效工作温度范围在200℃~450℃之间,既能氧化颗粒物中的颗粒物,又能减少颗粒物的排放。当柴油发电机的高温尾气流经涂有贵金属材料制成的DOC催化剂的金属净化器芯体时,尾气中的有害物质在催化剂和高温的作用下发生化学反应:一氧化碳(CO)在高温下氧化成无、无毒的二氧化碳气体(CO2);碳氢化合物(HC)在高温下氧化成水(H2O)和二氧化碳(CO2);氮氧化物(NOx)还原成氮气(N2)和氧气(O2)。由于DOC可一起将废气中的三种具体有害物质转化成无害物质,故称三元。并在上述过程中释放氧化热加热DPF,为后续再生提供一定的热源。
DPF可将柴油发电机组产生的烟尘降低90%以上,DPF首先捕获废气中的颗粒,然后氧化所捕获的颗粒以再生捕捉器。所谓再生是指捕捉器内因颗粒物质的逐渐增加会引起发电机组的性能下降,因此必须定期去除沉积的颗粒,恢复捕捉器的过滤性能。再生捕捉器的措
施两种:主动再生和被动再生:主动再生是指利用外部能量提升捕捉器的温度,使颗粒物燃烧。当捕捉器内温度达到550℃时,沉积的颗粒会发生氧化和燃烧。如果温度低于550℃时,过多的沉积物会堵塞捕捉器,就必须利用外部能量(如电加热器)来提高DPF的温度,并使颗粒氧化和燃烧。被动再生是指利用燃料添加剂或催化剂来减少颗粒的点火温度,使颗粒在正常的发电机组排烟温度下点火和燃烧。
高放废液
3优势分析:
A、静电等离子之技术、维护、成本等各方面优势:
①黑烟去除率:85%~98%;CO、HC、NOx去除率:0%;
②有水消耗,可能产生二次污染;
③定期清理维护,每年至少一次,维护较为复杂;
④运行仅产生电费,电费每千瓦时约2元(实际根据电业局收费标准计);
B、三元催化之技术、维护、成本等各方面优势:
①吊装安装在天花板上,无占地面积;
②直接连接在发电机排气管上,成本低;
③黑烟去除率:85%~98%;CO、HC去除率:75%~90%;NOx去除率:30%~40%;
④无电能消耗、无水消耗、无二次污染、无喷淋水倒灌;
⑤定期取出金属过滤器单元,用清水冲洗,去除残留物,晾干后继续使用,维护保养方案较简单;
4其他要求:
对于高层住宅项目的柴油发电机组尾气排放烟道,建筑设计规范及环保局验收有如下要求:
A、柴油发电机组排烟管通过地下室穿出至地面必须采用高空排放;高空排放烟道的有效排烟截面积必须大于柴油发电机组自带排烟筒截面积的1.2倍;延时冲水阀
B、建筑排烟管道采用砖砌排烟道时,需耐火砖和防火砂浆等耐热防火材料砌筑,并对外壁保温处理;建筑排烟道内需设置双层不锈钢成品排烟管(采用1.0mm厚304不锈钢,夹芯玻璃棉保温材料50mm厚,保证排烟管外表面温度低于60℃),烟管自带防爆活门、泄水口、膨胀节等等;并且该成品排烟管必须与柴油发电机组排烟管相接通;