Катализатор для ДЭС
Катализатор для дизельных электростанций выполняет то же назначение, что и в любом дизельном двигателе, установленном будь то на автомобиль или на любое промышленное оборудование. Суть катализатора: устранить последствия выхлопа отработанных газов, в которых содержатся такие отравляющие вещества, как углеводород, оксид азота, окись углерода. Работа катализатора сводится к тому, чтобы разложить эти вредные вещества на простые азот, кислород и воду и тем самым максимально снизить вред окружающей среде и здоровью человека. Полное название катализатора: каталитический нейтрализатор (или каталитический конвертер) — он применяется как на дизельных установках, так и на агрегатах, работающих на бензиновом двигателе.
В дизельных электростанциях применение катализатора обусловлено существующими нормами ПДВ — катализатор для дэс . Размеры и конструкция катализатора лучшим образом вписывается в конструкцию дизельной электроустановки и не мешает её работе. Совместно с этим катализатор выполняет роль глушителя — для снижения шума работающего двигателя. При работе катализатора выхлопные газы проходят через сажевые фильтры, в которых осуществляется грубая и тонкая — то есть многоступенчатая — очистка. В результате происходит распад отравляющих веществ на максимально безвредные компоненты.
Как устроен каталитический нейтрализатор
В устройствах, работающих на дизельном топливе, обычно используют двусторонние катализаторы. Основная конструкция — это металлический корпус, имеющий вход от работающего двигателя и выход для очищенных газов. Внутри керамический блок (реже встречается металлический), в котором расположены соты — мелкие пористые ячейки, которые служат материалом для более лучшего контакта вредных веществ с рабочей поверхностью катализатора. Соты делают с покрытием из особого нейтрализующего вещества — обычно для этого применяют палладий или родий, или платину, но в последнее время стали применять даже золото, так как этот элемент более дешёвый по цене, а по качеству не уступает вышеназванным. Дополняет эту конструкцию металлический кожух — его назначение: улучшить теплоизоляцию, а также предохранить устройство от всевозможных повреждений.
В двустороннем катализаторе — для более эффективного его применения — при работе, в выхлопную трубу осуществляется впрыскивание водного раствора мочевины — этим достигается лучшая нейтрализация оксида азота. Необходимость этого обусловлена тем, что двусторонний катализатор работает при более низкой температуре, а для эффектной нейтрализации вредных веществ требуется более высокий разогрев устройства.
Источник
Система очистки выбросов
С момента принятия первых экологических стандартов, разработки и внедрения промышленных систем очистки выбросов количество отравляющих веществ, образуемых в результате работы дизельных двигателей, сократились на два порядка. Более поздние нормативы также оговаривают предельно возможные концентрации CO2 и других парниковых газов. Эти значения необходимо учитывать при выборе установки очистки выбросов.
Состав выбросов дизельных генераторных установок
Дизельный двигатель, как и другие силовые агрегаты внутреннего сгорания, преобразует химическую энергию, содержащуюся в топливе, в механическую. Дизельное топливо (ДТ) – это смесь углеводородов, которая при идеальном процессе сгорания выделяет только диоксид углерода (CO2) и водяной пар (H2O). Эталонные выхлопные газы дизельного двигателя в основном состоят из CO2, H2O и несгоревшей части подаваемого в рабочую камеру силового агрегата дизтоплива.
Выбросы дизель генератора содержат следующий объем веществ:
- CO2 – 2 — 12%;
- H2O – 2 — 12%;
- O2 – 3 — 17%;
- N2 – оставшаяся часть.
Концентрация этих веществ зависит от нагрузки двигателя. С увеличением рабочих показателей содержание CO2 и H2O в отработавших газах увеличивается, а содержание O2 уменьшается. Ни один из основных компонентов (за исключением CO2, способствующего возникновению парникового эффекта) не оказывает неблагоприятного воздействия на здоровье человека или окружающую среду.
Система очистки выхлопных газов для дизель генератора необходима для снижения концентрации вредных веществ. Большинство этих загрязняющих веществ образуется в результате неполного сгорания топлива, реакции между компонентами топливной смеси при высокой температуре и давлении, выгорания смазки и добавок к маслам, а также освобождения неуглеводородных включений в ДТ (серы, присадок). Обычные загрязнители включают несгоревшие углеводороды (CH), оксид углерода (CO), оксиды азота (NOx) и твердые частицы.
В некоторых случаях выбросы дизель генератора могут содержать другие вещества с высокой токсичностью. Это металлы и другие соединения, образующиеся в результате износа двигателя. Удержание новых частиц, обычно не присутствующих в выхлопе, также может быть осуществлено установкой системы очистки выбросов.
Риск образования дополнительных загрязнителей в потоке промышленных выбросов возрастает при:
Добавлении в топливо или смазку п
- рисадок.
- Заправке низкокачественным топливом. Дизельное топливо, используемое в судовых двигателях или крупных генераторных установках, содержит тяжелые металлы и другие, опасные для здоровья
человека и окружающей среды, соединения.
Контроль выбросов дизель генератора
В дизельных двигателях за образование и уменьшение загрязняющих веществ отвечают:
В ней образуются загрязняющие и токсичные вещества, NOx, CO и происходит неполное окисление топлива. На происходящие в камере сгорания процессы оказывают влияние другие системы двигателя, такие как системы управления впускным зарядом воздуха и впрыска топлива. Обеспечив максимально полное сгорание горючего можно уменьшить количество вредных газов на выходе из установки.
Система очистки выхлопных газов.
Последующая очистка происходит в каталитических модулях, дополнительно снижающих концентрацию загрязняющих веществ. В некоторых случаях, например, в стехиометрических двигателях с искровым зажиганием, одного трехкомпонентного катализатора достаточно для достижения требуемого эффекта. В силовых агрегатах, работающих на обедненном углеводородами ДТ с примесями, требуется ряд каталитических устройств, включающих улавливающие фильтры и системы для минимизации образования вторичных загрязнителей (катализатор проскока аммиака (ASC) и др.).
Технологии очистки газовых выбросов
Двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные)
Дизельный катализатор окисления (DOC)
Высокое снижение выбросов CH/CO, конверсия твердых частиц от малых до умеренных.
Используется на автомобилях Euro 2/3 и некоторых промышленных дизельных генераторах, работающих в условиях тяжелой и средней мощности.
Катализаторы окисления частиц
Ограниченное коммерческое применение в отдельных двигателях для тяжелых условий работы.
Дизельные сажевые фильтры (DPF)
Снижение выбросов твердых частиц 90%
Используются в программах модернизации ранее произведенного производственного оборудования.
Основная технология, используемая транспортных средствах; во внедорожных, морских и стационарных двигателях.
Катализаторы восстановления NOx
70-90%, в зависимости от алгоритма работы
Используется в качестве автономного катализатора снижения NOx в некоторых транспортных средствах и дизельных генераторах.
Потенциал снижения выбросов NOx составляет
10-20% в пассивных, до 50% в активных системах.
Используются для модификации устройств первых поколений.
Решение для промышленности: селективная каталитическая очистка
Селективное каталитическое восстановление (SCR) NOx соединениями азота, такими как аммиак или мочевина зарекомендовало себя при применении в промышленных стационарных установках. Технология впервые была применена на теплоэлектростанциях в Японии в конце 1970-х годов, а затем с середины 1980-х годов получила широкое распространение в Европе.
В установках SCR можно использовать две формы аммиака: чистый безводный аммиак и водный. Первая разновидность токсична, опасна и требует высокого давления в резервуарах для хранения и в трубопроводах. Водный аммиак NH3H2O менее опасен и прост в эксплуатации. Типичный промышленный сорт аммиака, содержащий около 27% аммиака и 73% воды по массе, имеет давление пара, близкое к атмосферному, при нормальной температуре и может безопасно циркулировать в инженерных сетях промышленного предприятия.
Выгодная альтернатива или рациональное дополнение: фильтр для очистки выбросов
Дизельные сажевые фильтры (DPF) — это устройства, которые физически улавливают отработанные частицы и предотвращают их выброс в атмосферу. Разработаны фильтрующие материалы, которые демонстрируют:
- высокую эффективность фильтрации, превышающую 90%,
- стойкость к механическим повреждениям;
- термическую устойчивость.
Дизельные сажевые фильтры – недорогая, но эффективная технология для контроля выбросов сажевых частиц, включая массу и количество частиц. Установки – оптимальное решение для контроля твердой фракции углеводородных выбросов, включая элементарный углерод (сажу) и связанные потоки черного дыма. Фильтры могут иметь ограниченную эффективность или быть полностью неэффективными в контроле над твердыми фракциями выбросов ТЧ органической фракции (OF) и сульфатных частиц.
Стандартные методы – гравитационное осаждение, центробежное разделение или электростатическое улавливание на производствах не используются. Причина — малый размер частиц и низкая плотность дизельной сажи. В условиях серийного и крупносерийного производств рекомендовано использовать катализаторы окисления элементов (частичные фильтры). Они могут улавливать частицы дизельного топлива и обеспечивают гораздо более высокую общую эффективность, чем простые механические фильтры.
Из-за низкой объемной плотности улавливаемых компонентов (в среднем 0,1 г / см3), сажевые фильтры быстро накапливают значительные объемы сажи. Для сравнения — двигатель грузовика или автобуса старшего поколения выделяет порядка 1л сажевых частиц. Воздухонепроницаемый слой вызывает падение давления выхлопных газов в фильтре и отрицательно сказывается на работе двигателя.
Дизельные сажевые фильтры должны обеспечивать удобство удаления твердых частиц из фильтрующего слоя для восстановления его пропускной способности. Регенерация узла выполняется регулярно во время профилактических работ или периодически, после накопления мешающего нормальной работы двигателя количества сажи.
Эффективная очистка выхлопных газов
Компания «ЭКОЭНЕРГОТЕХ» — производитель систем очистки газовых выбросов для производственных и обслуживающих предприятий. Наши передовые решения гарантируют соответствие строгим национальным и международным экологическим стандартам — сейчас и в будущем.
Мы предлагаем решения, которые подходят для всех типов двигателей — разных размеров, мощности и типов топлива. Наши услуги охватывают весь проект от начала до конца, включая консультации, определение рабочих характеристик, проектирование, производство, контроль и ввод в эксплуатацию.
Источник
Катализаторы, каталитические нейтрализаторы для ДГУ, ГПУ И ДВС
Расчетные параметры, габаритные и присоединительные размеры
Объемный расход при температуре 450 °С, м3/час
Температура дымовых газов, °С
Соответствующая мощность, кВт
Большинство газопоршневых двигателей работают по принципу сжигания бедных смесей, при котором благодаря значительному избытку воздуха показатели NOx уже при сгорании не превышают предельных значений NOx ? 500 мг/м3. То есть, экологические требования по NOx обеспечиваются текущими настройками ДВС.
Поэтому каталитические нейтрализаторы снижают только уровень CO. Для удовлетворения современных экологических требований NOx ? 500 мг/м3 дизельные двигатели должны быть оснащены системами дополнительной обработки ОГ со стороны установки. Поэтому для дизельных генераторных установок (ДГУ, ДЭС) применяются такие же катализаторы, как и для газопоршневых установок (ГПУ, ГПА).
Ниже приведены статьи и информационные материалы, которые относятся к данному оборудованию:
Источник
Катализаторы для дизельных генераторов
Катализаторы для ДГУ, ГПУ и ДВС
Опубликовано 04 марта 2017
В конце 2016 года ООО «ТМ МАШ» совместно со структурами «Росатома» разработали линейку катализаторов для дизель-генераторных установок и газопоршневых электростанций, а также для промышленных дизельных и газовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). С точки зрения технической грамотности, данное оборудование следует называть «каталитический нейтрализатор» либо просто «нейтрализатор», но в отечественной терминологии принято называть их просто катализаторами. Мы используем только каталитические блоки, изготовленные на предприятиях «Росатома». Вся остальная инженерная и производственная работа осуществляется силами «ТМ МАШ». Мы определяем количество и формат каталитических блоков, учитывая требования к катализу и противодавлению. В нашем цеху изготавливаются все корпусные и монтажные узлы, устанавливается специальные межблочные прокладки.
Большинство газопоршневых двигателей работают по принципу сжигания бедных смесей, при котором благодаря значительному избытку воздуха показатели NOx уже при сгорании не превышают предельных значений NOx ≤ 500 мг/м3. То есть, экологические требования по NOx обеспечиваются текущими настройками ДВС. Поэтому каталитические нейтрализаторы снижают только уровень CO. Для удовлетворения современных экологических требований NOx ≤ 500 мг/м3 дизельные двигатели должны быть оснащены системами дополнительной обработки ОГ со стороны установки. Поэтому для дизельных генераторных установок (ДГУ, ДЭС) применяются такие же катализаторы, как и для газопоршневых установок (ГПУ, ГПА).
Основываясь на имеющемся опыте в производстве утилизаторов тепла, специалисты «ТМ МАШ» знают параметры работы большинства генераторных и промышленных ДВС. Мы разработали ряд катализаторов таким образом, чтобы закрыть потребность в данном оборудовании для ДГУ и ГПУ электрической мощностью от 200 кВт до 4000 кВт. «ТМ МАШ» производит следующие виды катализаторов:
Объемный расход при температуре 450 °С,
м3/час
Температура дымовых газов, °С
Соответствующая мощность, кВт
Рекомендации по установке и использованию катализаторов:
Для надежной работы катализаторов необходимо учитывать следующее:
- Катализатор встраивается перед глушителем, чтобы предотвратить засорение
отделяющимися
волокнами абсорбера. Засорение катализатора приводит к повышению противодавления
и снижению эффективности устранения вредных
веществ. Волокна очень сложно удалять из каналов катализатора. - Для катализаторах ГПУ во избежание теплового старения следует
поддерживать температуру ОГ на входе в катализатор на уровне 400 — 560°C. Экзотермическая
реакция в катализаторе приводит к
повышению температуры ОГ.
Эта температура не
должна превышать 650°C. - Катализаторы, встраиваемые после дизельных двигателей, должны работать при
температуре более 430°C, т.к. только в этом случае не происходит загрязнение частицами сажи. - Во влажном состоянии необходимо обеспечить защиту катализатора от замерзания.Единственное исключение: остаточная влага от конденсата, образуемого при холодном запуске при низкой температуре окружающей среды. Например, допускается монтаж на крыше контейнера, если полностью исключена возможность проникновения наружной влаги в выпускную трубу.
- В биогазовых установках и
при работе со свалочными или очистными газами
и при работе ДГУ на сырой/товарной нефти или мазуте применение стандартных катализаторов не предусмотрено. - Твердые вещества, которые содержатся в потоке ОГ и образуют отложения на катализаторе, не наносят непосредственного вреда, однако со временем эффективность катализатора снижается. Активная
поверхность частично закрывается. По мере роста отложений происходит засорение отдельных каналов. Поток ОГ может протекать только через оставшиеся свободные каналы. В результате увеличивается
объемная скорость и ухудшается обмен. Рост противодавления в
выхлопной системе приводит к снижению мощности и последующему отключению двигателя. Этот процесс можно контролировать путем простого измерения разности давления.
Срок службы катализаторов во многом
определяется качеством топлива и настройкой ДВС. Обычно замена катализатора происходит либо
при его засорении (в этом случае растет противодавление системы) либо при
постепенном устаревании каталитических блоков
(в этом случае противодавление не растет, но ухудшается качество
окисления CO, что может быть замерено специальным зондом). Как правило, срок
службы катализатора составляет от 1 года до 3 лет.
Ниже приведена некоторая информация о производителе каталитических блоков (завод – входит, в структуру «Росатом»).
- Создание научно-исследовательской лаборатории катализаторов в 1989
- Запуск производства автомобильных катализаторов и поставки продукции
на Европейский рынок в 1994
Производство замкнутого цикла:
- Отделение
контроля качества - Лаборатория
Катализаторов НИР и ОКР - Автоматизированная
линия изготовления каталитических блоков - Закупки
сырья - Отделение
приготовления растворов драгоценных металлов - Отделение
приготовления суспензии
Источник