柴油发电机DPF和SCR尾气净化器的作业原理

摘要：随着我国经济的连续快速发展，非道路移动机械也加快了城市的发展，柴油发电机的排烟污染问题也日益突出。柴油发电机排气污染物具体有：碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NO）、黑烟颗粒物（PM），柴油发电机排放的PM颗粒物是污染环境的较大来源，占到90%以上。众所周知PM2.5对大气污染的严重性，容易引起人体呼吸系统疾病。环保检测详细控制的指标是柴油发电机的烟度值，影响烟度值的详细指标是排烟中的PM，因此PM成为了治理的关键目标。

      目前，非道路移动机械因为使用时限长、原排非常差、不易报废、不方便监控等因由，许多不达标柴油发电机一直在使用，有些柴油发电机连国II排放限值都未达到。为控制大气PM2.5的指标，现急需治理排放不达标的柴油发电机，加装康明斯BST系列DPF陶瓷载体颗粒捕集器能有效降低排气污染物PM，净化效率达95%以上，柴油发电机组排气光吸收系数值可达≤0.5m-1或林格曼黑度值可满足≤1级。加装康明斯BST系列SCR氮氧化物催化还原装置，NOX催化还原效率达80%-95%以上，满足环保较新要求排放。

（4）GB 20891-2014  《非道路移动机械用柴油发电机排气污染物排放限值及检测途径(第三、第四阶段)》

（5）GB 36886-2018  《非道路移动机械用柴油发电机排烟污染物排放限值及检测方案》

（6）GB/T 17619-1998《柴油发电机电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方案》

（7）GB 2423        《发电机技术电工电子产品环境试验》

（9）HJ 451-2008    《环境保护产品技术型谱柴油发电机排烟后解决装置》

（11）HJ 2027-2013   《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》

（12）GB/T 8190.4    《往复式内燃机排放检测第4部分不同用途发电机的稳态试验循环》

（13）GB/T 16157     《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样策略》

（14）GB 5226        《机械安全 机械电气设备第1部分：通用技术因素》

（15）GB J 232        《电器系统安装工程及验收规程》

（16）GB J 54-83      《低压配电装置及线路设计规范》

（17）GB J 93-1986    《工业智能化仪表工程施工及验收规范》

（18）GB 50254-1996  《电气机构装配工程低压电气施工和验收规范》

      柴油发电机上安装的DPF柴油颗粒捕集器，是一种安装在柴油发电机排放系统中的陶瓷滤清器，可以在微粒排放物质进入大气之前将其过滤出来并捕捉。颗粒捕集器能够减小发电机所产生的烟灰达90%以上，捕捉到的微粒排放物质随后在发电机组运转过程中燃烧殆尽。

      DPF柴油颗粒捕集器工作基本机理是在柴油微粒过滤器喷涂上金属铂、铑、钯等重金属物质，柴油发电机排出的含有炭粒的黑烟，通过专门的排烟管道进入发电机尾气微粒捕集器，经过其内部密集设置的袋式过滤器，将碳烟微粒吸附在金属纤维毡制成的滤清器上。从而减少这些微粒直接通过排气机构，排放到大气中，提高了发电机组尾气排放的质量。外观组成如图1所示。

      在颗粒捕集器上的“二合一 (Two in One)”技术就是把SCR催化剂涂敷在DPF载体内，集SCR和DPF的作用于一体，这样能高效降低成本，并减少装置的装配空间。然而，跟传统的基于 CDPF 再生技术和基于 FBC 再生技术的 DPF 构成相比，基于“二合一”技术的 DPF 需要更大孔隙率和平均孔直径。由于基于 FBC 再生技术，放热转速快，对DPF的热冲击比较大。对于这一情形，通常通过降低目数，增加壁厚，以及减少孔隙率和平均孔直径等规划策略来增加 DPF 的热容量，从而减小其在“发电机进入怠速运转 (Drop in Idle)”情况下的较发热度和温度梯度。CDPF 技术能有效减少 DPF 再生时的温度，有助于增强燃油经济性;但是一般催化剂涂敷量不是很大， 5~10g/L。因此应用于CDPF 技术的 DPF 需要适中的孔隙率和平均孔直径。

      基于“二合一”技术往往要求高达 90~220g/L，甚至更高的催化剂涂敷量。这势必引起 DPF的压差增大，恶化燃油经济性，因而规划高孔隙率和大平均孔直径 DPF 满足高涂敷量、低背压要求。外观组成如图2所示

      根据项目原始规划参数与目标排放规范进行定制设计。该机构包括：SCR反应器、混合单元、尿素存储单元、尿素补充单元、供气单元、计量喷射单元、PLC控制单元及检验旁通（可选）等。

      类型：BST-400DG-SCR/WSK中温催化剂，适用发电机排气温度250-420度。

      SCR是Selective（选购性）  Catalytic（催化）  Reduction（还原）的英文缩写。其工作机理是将还原剂喷入排烟管，使 排烟中的氮氧化合物在催化器的功能下与还原剂反应被还原成氮气和水，SCR装置目前采用的还原剂是尿素。其作业原理如图3所示。

      尿素水溶液在发热下分解成NH3和CO2：

      NH3和排烟中的NO和NO2反应发生氮气和水：

      为避免SCR机构在整个操作步骤中发生氨气泄漏，SCR催化器可设有氨氧化层，在氨氧化层中NH3与O2反应生成氮气和水柴油发电机官网，反应式如下：

       SCR 脱硝技术具体由SCR 反应室、催化剂、混合管、SCR控制装置、喷射柜（尿素泵、尿素箱柴油发电机组型号及参数、尿素溶液传感器、尿素喷射管、尿素回液管）、尿素喷嘴、NOX探头、温度传感器、压力探头、流量计、尿素存储罐（1吨）等部分构造。尿素以计算好浓度(32.5%）的溶液的形态储存于尿素罐中，在尿素喷射箱中在压缩机、尿素泵的功能下送到喷枪，然后在与烟气和空气充分混合进入SCR反应室。当烟气经过SCR反应室的催化层时，发生选择性催化还原反应。

（1）采用的SCR氮氧化物催化还原系统工艺为中温段布置，催化剂在使用较高温度下，可以在 320-400度范围内正常稳定运行，尿素在该温度区域也能彻底分解，达到较佳操作效果，脱硝效率80%-95%大型康明斯发电机厂家。

（2）中温段规划催化剂实用发电机排烟温度250-420度，较佳催化温度320-400度，需要温度超过420度会打开旁通，从旁路排出。以便保护催化剂不被烧坏；SCR装置结构图（如图3所示）。