1、分布式能源(依靠内燃机提供)
发电部分:按照发电效率为40%计算,供给50kWh的电量需要提供449.6MJ的热量,单纯靠天然气需要12.66m3(每立方米天然气供给35.53MJ热量)。
供热部分:按照能量梯级利用原理,热利用效率为35%计算,可以供给157MJ的热量(折合43.75kWh的能量)。
即消耗12.66m3天然气,可以提供50kWh的电量和43.75kWh的热量。按照德国氮氧化物的排放标准500mg/m3(过量空气系数为1)计算,得到总共的氮氧化物排放量为12.66g。如果按照瑞士和澳大利亚的氮氧化物排放标准250mg/m3(过量空气系数为1)计算,得到总共的氮氧化物排放量为6.33g。
2、燃气锅炉+市电
供热部分(燃气锅炉提供):按照锅炉效率为90%计算,供给43.75kWh的热量,需要天然气4.92 m3(每立方米天然气供给35.53MJ热量)。按照我国氮氧化物的排放标准100mg/m3(过量空气系数为1)计算,得到总共的氮氧化物排放量为984.3mg。
用电部分(市电提供):总共需要负荷50kWh,根据相关数据,选用360g/(kWh)的煤耗量核算,得到耗用的煤量为18kg,按照下面的计算公式:
我国环保总局《关于排污费征收核定有关工作的通知》(环发[2003]64号)中氮氧化物的计算方法假设了燃烧1kg煤产生10m3烟气。
GNOx=1.63×B×(N×β+0.000938)
GNOx—氮氧化物排放量,kg;B–消耗的燃煤(油)量,kg;
N–燃料中的含氮量,%;取0.85%。
β—燃料中氮的转化率,%。取70%
得出其氮氧化物的产生量为202.09g,再加上供热部分得到的氮氧化物排放量984.3mg,其采用此种方法总共产生的氮氧化物排放量为203.08g。
综上所述,通过以上两种数据的计算对比得出:采用分布式能源在氮氧化物排放方面具有较大优势,对于我国的节能减排政策具有积极的意义。
烟气中氮氧化物处理
实验相关研究表明:在采用稀薄燃烧并使用SCR/OXI技术时,尾气中氮氧化合物的含量是较低的。在运用稀薄燃烧并采用SCR/OXI技术时,可以将尾气中氮氧化物的含量降到100 mg/Nm3以下,基本对大气没有污染。SCR系统组成:SCR本体、执行系统、采样系统、控制系统、储存系统等组成。SCR/OXI系统中的反应可以用以下几个方程式表达:
6NO + 4NH3 = 5N2 + 6H2O 4N + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O
6NO2 + 8NH3 = 7N2 + 12H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 = 3N2 + 6H2O
NO + NO2 +2NH3 = 2N2 + 3H2OCO+O2=CO2
2C2H2+3O2=2CO2+2H2O
可以看出,SCR技术中很重要的一个环节就是尿素喷淋,而尿素喷淋量的多少对烟气中氮氧化物的含量影响很大。
当发电机组排出的烟气为2000gr时,只有在NH3的喷洒量为2000gr时,然后尾气中氮氧化物的含量才为零,也就是只有比例为1:1时,效果非常好。在经过SCR/OXI系统处理之后,尾气中所有有害气体的含量相对处理之前都有了一个大幅度的降低,这种尾气不仅能够满足世界各国的排放标准,而且非常环保。
高温烟气的利用
从燃气内燃机发电机组出来的烟气在经过SCR/OXI技术处理后,尾气中的主要成分变成了二氧化碳,而在烟气进入SCR/OXI系统之前,必须进行降温处理,保证进入系统的烟气的温度不能超过500摄氏度,烟气在经过各系统前后的温度变化如下图所示。
可以看出,烟气的温度变化有两次,而其实在烟气温度降低的过程中也包含了能量利用的过程,而且尾气中富含的二氧化碳也是可以加以利用的。通过对温度进行梯级利用,实现能源利用优化,达到节能减排的目的。
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