一种多用途氮氧化物及黑烟净化装置的制作方法

本实用新型涉及净化装置领域，特别涉及一种多用途氮氧化物及黑烟净化装置。

背景技术：

随着社会的发展，能源的需求多样化、特殊化问题日益突现，应急发电系统在这种条件下如雨后春笋般发芽，虽然目前人们在积极的向风电、水电、太阳能发电方面发展，但是人们的用电还是主要依赖火电和核电，在移动系统如车辆、船只、野外作业，基本依靠柴油发电做动力；它的方便、灵活性，安全等方面决定了其他能源无法完全取代；大量柴油发电机组使用同时也带来对环境的污染。

近年来中国的经济突飞猛进，数据中心项目不断增加，大容量柴油发电机组不断增加，而随之而来的环境问题日益突出，环保要求也随之严格；因此，在现有设备场合中，为保证应急柴油发电机满足使用场合的环保要求，用户方不再像以前那样，替换新的排放等级的柴油发电机组；而是通过增加排烟净化装置的方式，满足使用场合的环保要求。

柴油机排放污染物主要有以下几种：HC,CO,SO_X,NO_X,和PM(微粒)，这其中NO_X是由空气中N₂和O₂在燃烧室的高温，高压作用下发生化学反应生成的，NO_X主要以NO的形式出现，还伴有少量的NO₂，NO_X可以与某些烃类发生化学反应，生成光化学烟雾，对人体有害。

(PM)微粒是由于柴油机燃烧时与空气混合不均匀，造成局部过浓，在高温缺氧情况下排出的，PM中含有可致癌的物质，容易被人体吸入并沉积在肺内。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、效率高、能够清除燃气、柴油发电机组排出的有毒、有害烟气的多用途氮氧化物及黑烟净化装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种多用途氮氧化物及黑烟净化装置，所述净化装置包括：

一尿素罐，用于储存溶解液形态的尿素；

一喷射柜，所述喷射柜的一端通过法兰与燃气、柴油发电机组的排气口连接，所述喷射柜通过导管与尿素罐连接；

一尿素喷射箱，所述尿素喷射箱设置在尿素罐和喷射柜之间，用于将尿素罐内的尿素输送到喷射柜内与喷射柜内的烟气和空气混合；

一SCR反应室，所述SCR反应室与喷射柜的另一端连接，用于对从喷射柜进入到SCR反应室内的混合物进行选择性催化还原反应。

在本实用新型的一个实施例中，所述尿素的浓度为32.5％。

在本实用新型的一个实施例中，所述喷射柜与SCR反应室之间通过法兰连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述尿素喷射箱由PIC控制柜、尿素泵以及空压机组成。

在本实用新型的一个实施例中，所述SCR反应室包括壳体、设置在壳体内的垫层以及催化剂载体。

在本实用新型的一个实施例中，所述催化剂载体为蜂窝结构。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

实用新型结构简单、使用寿命长、净化效率高、能够清除燃气、柴油发电机组排出的有毒、有害烟气；可使尾气排放污染物达到欧IV号标准及国四标准。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

10、尿素罐 20、喷射柜 30、尿素喷射箱 40、SCR反应室。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1所示，本实用新型公开了一种多用途氮氧化物及黑烟净化装置，包括尿素罐10、喷射柜20、尿素喷射箱30以及SCR反应室40；尿素罐10用于储存计算好浓度的溶解液形态的尿素，本实用新型尿素的浓度为32.5％-40％，优选为32.5％，其也可以根据实际需要确定，此处不加赘述；喷射柜20的一端通过法兰与燃气、柴油发电机组的排气口连接，喷射柜20通过导管与尿素罐10连接；尿素喷射箱30设置在尿素罐10和喷射柜20之间，用于将尿素罐内的尿素输送到喷射柜内与喷射柜内的烟气和空气混合；SCR反应室40与喷射柜20的另一端法兰连接，用于对从喷射柜进入到SCR反应室内的混合物进行选择性催化还原反应。

尿素喷射箱由PIC控制柜、尿素泵以及空压机组成，PIC控制柜控制尿素泵和空压机将尿素罐中的尿素抽送到喷射柜内；SCR反应室包括壳体、设置在壳体内的垫层以及催化剂载体，催化剂载体为蜂窝结构，表面接触面积大，增加了催化剂与有害气体充分接触，具有净化效率高、成本低、活性组份附着力强、不易失活和寿命长等优点。

催化器的作用是降低化学反应的活化能，加快反应速度。

三元催化转化器(THREE-WAY CATALYST)能同时将有害物质碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物转化为水蒸气、二氧化碳和氮气。

氧化型催化器主要对碳氢化合物、一氧化碳起作用。

主要化学反应有：

C_O+1/2O₂＝CO₂

H₄C₂+3O₂＝2CO₂+2H₂O

CO+NO_X＝CO₂+N₂

三元催化转化器要求对空燃比精确地控制在理论值附近才能对三种有害排放物同时实现高效率的转化。

氧化型催化器要有足够的氧气才能达到理想效果，必要时可引入二次空气。

催化器的转化效率除了本身的因素外，还和使用条件密切相关，其中最关键的因素是使用温度和空燃比。

SCR脱硝技术是指在催化剂的作用下，利用还原剂(如NH₃、液氨、尿素)来“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N₂和H₂O，而不与烟气中的氧气发生反应，达到除去烟气中的NOx的目的，脱硝效率约为80％-90％；与其他脱硝技术相比，具有装置结构简单、脱硝效率高、技术成熟、运行可靠、便于维修等特点，并且没有副产物产生，不形成二次污染；燃机发电机组的尾气中的NOx，主要包括NO和NO₂，是造成大气污染的主要污染源之一。

本实用新型SCR反应室的原理是烟气和还原剂(如NH₃、液氨、尿素)与空气的混合物在经过SCR反应室的蜂窝式催化剂载体时，烟气中的NOx(主要是NO以及少量的NO₂)和加入SCR反应室中的还原剂、空气中的O₂发生选择性催化还原反应，生成无污染的N₂和H₂O。

其主要反应式如下：

4NO+(NH₂)2CO+O₂＝4N₂+4H₂O+2CO₂

本实用新型采用同行业具有领导品牌的科莱恩公司的催化剂，科莱恩的脱硝分子筛主要有铁基分子筛SCR和钒基SCR。

铁基分子筛SCR对硫含量非常敏感，但是天然气含硫量极低，一般不超过4ppm，所以并不存在使铁基分子筛SCR中毒的问题。

钒基SCR催化剂：以V₂O₅-WO₃/TiO₂为主要活性组分的SCR催化剂。

铁基-分子筛SCR催化剂：以铁基分子筛为主要活性组分的SCR催化剂。

铁基-分子筛：狭义上讲是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小(通常为0.3-2.0nm)的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性；是高活性，高选择性催化剂的主要材料；Fe作为分子筛的骨架元素，则称之为铁基分子筛(Fe-zeolite)。

燃气三联供脱硝选择铁基分子筛SCR的理由；

关于减少氮氧化合物的排放，SCR技术是全球范围类最常见的解决方案，应用范围涵盖了车用，化工厂，煤电厂，发电机组等各个领域。

根据SCR允许的工作的温度区间不同，一般分为低温SCR催化剂(150℃-260℃左右)，主要使用铜基分子筛SCR催化剂；中温SCR催化剂(260℃-400℃左右)，主要应用钒基SCR催化剂；以及高温SCR催化剂(400℃-600℃以上)，主要应用铁基分子筛SCR催化剂。

商用车，煤电厂均为目前国内SCR脱硝的主要应用领域，其尾气出口温度一般都低于400℃，所以普遍应用中温段的钒基SCR催化剂；而天然气机组三联供项目，尾气的温度远高于400摄氏度，甚至会超过550℃的高温，同时为了余热利用，要求脱硝方案要尽可能的减少热量的损失；基于这些情况，高温段铁基分子筛SCR催化剂相对于钒基SCR催化剂，明显更适合三联供燃气机组脱硝的需求。

优势1；铁基分子筛SCR比钒基SCR工作温度区间更高。

优势2；铁基分子筛SCR的抗热老化性能远高于钒基SCR。

经过550℃高温老化24/48/72小时后，钒基SCR的催化性能有明显降低，但是铁基分子筛SCR性能除了初始的活性损失后始终保持稳定。

优势3；铁基分子筛SCR对有毒物质有更好的耐受性。

天然气虽然是较为清洁的能源，但是在燃气机组运行的过程中，润滑油消耗，尿素溶液消耗以及燃料燃烧任然会产生K，Na等物质，而且随着时间会不断在催化剂上积累，不断降低SCR的活性；对于这些有毒元素的耐受性，铁基分子筛SCR相对于钒基SCR优势。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。