關(guān)鍵詞：豬圈糞便發(fā)酵,沼氣發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)尾氣脫硝治理

一、豬圈糞便資源循環(huán)使用

豬圈糞便是豬圈排泄物的總稱， 是糧食、農(nóng)作物、秸稈和牧草等形態(tài)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化形式，主要包括畜禽排出的糞便、尿及其與雜草和沖洗廢污水的混合物。將糞便放在厭氧發(fā)酵池中, 培養(yǎng)細(xì)菌, 再靠這些細(xì)菌把糞便中的碳水化合物轉(zhuǎn)化為以甲烷和一氧化碳為主要成分的沼氣最后把沼氣導(dǎo)入發(fā)電設(shè)備中燃燒發(fā)電。這個(gè)過程通常需要 20~30 天, 經(jīng)過處理的糞便殘?jiān)緵]有臭味, 能作為有機(jī)肥料使用, 這種生物能發(fā)電的方法不但能減少用電成本, 而且能徹底利用可能引發(fā)溫室效應(yīng)的甲烷氣體, 另外, 它還能根除未經(jīng)處理的糞便中滋生的大量病菌和令人討厭的臭味。

二、豬圈養(yǎng)殖業(yè)糞污的資源化利用技術(shù)

利用糞污資源，提升處理價(jià)值，研發(fā)糞污資源化利用技術(shù)，主要將畜禽糞便轉(zhuǎn)化為沼氣以及化肥。1、糞污處理轉(zhuǎn)化生產(chǎn)沼氣通過沼氣制造技術(shù)，將畜禽糞污置于一定的溫濕度、酸堿度與碳氮條件作用下，豬圈糞便厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生甲烷等可燃?xì)怏w。產(chǎn)生的沼氣主要應(yīng)用于當(dāng)?shù)氐?strong>養(yǎng)殖場農(nóng)業(yè)用電，剩余的沼液、沼渣可用于農(nóng)田施肥，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)于畜禽糞便的全面綜合有效利用。在標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場，則要優(yōu)先切斷污染源，在避免二次污染的前提條件下進(jìn)行糞便處理與沼氣制作，它的資源化利用技術(shù)流程如下：污水?dāng)嚢柘♂尅匀怀恋怼謇泶箢w粒雜質(zhì)—厭氧發(fā)酵處理—?dú)馑蛛x—脫硫塔處理—貯氣增壓—發(fā)電機(jī)房沼氣利用。2、糞污處理轉(zhuǎn)化生產(chǎn)有機(jī)肥目前通過糞污處理轉(zhuǎn)化生產(chǎn)有機(jī)肥是一大資源化有效利用技術(shù)，主要處理大型規(guī)模化養(yǎng)豬場、養(yǎng)牛場的豬糞牛糞。因?yàn)檫@些糞便水分較多，所以要采用固液分離干清糞的技術(shù)工藝來進(jìn)行處理，即基于“固液分離+二級(jí)厭氧+好氧處理的”綜合化污水處理設(shè)計(jì)。首先，廢水產(chǎn)生以后要通過細(xì)格柵井來除掉廢水中存在的漂浮物，避免漂浮物堵塞水泵以及曝氣裝置。隨后采用離心排污泵對(duì)糞污進(jìn)行固液分離，去除糞便殘?jiān)９桃悍蛛x后要將廢水排入到調(diào)節(jié)池中，通過調(diào)節(jié)池配合AE厭氧罐對(duì)糞便進(jìn)行厭氧發(fā)酵，并將沉積的污泥部分利用斜板沉淀池來實(shí)施最后轉(zhuǎn)化。將轉(zhuǎn)化后的糞便廢水送往第二調(diào)節(jié)池，利用UASB反應(yīng)器來實(shí)施糞污三相分離，制作沼氣。將原料充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行快速發(fā)酵，利用厭氧反應(yīng)器（保證有機(jī)負(fù)荷在3kg?COD/m3?d），再配合好氧池進(jìn)行沼氣轉(zhuǎn)化和脫水處理，最后將糞便與沉淀池脫水污泥轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥。

三、SCR脫硝技術(shù)治理沼氣發(fā)電機(jī)組尾氣氮氧化物超標(biāo)

選擇性催化還原法（SCR脫硝技術(shù)）對(duì)柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)尾氣中的氮氧化物NOx進(jìn)行治理，利用NH3或尿素（通常采用質(zhì)量比為32.5%的尿素水溶液）作為還原性物質(zhì)，在O2濃度高出 NOx濃度兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上的條件下，在一定的溫度和催化劑作用下，利用NH3將NOx還原為N2和H2O，由于NH3高選擇性地優(yōu)先還原NOx，而不先與O2反應(yīng)，故稱之為“選擇性催化還原”。對(duì)于多余的NH3在SCR載體末端涂覆一定比例的氨逃逸催化劑（ASC），確保NH3與O2反應(yīng)生成N2和H2O，避免NH3泄漏造成二次污染。

綠聯(lián)凈化Leelool氮氧化物治理系統(tǒng)（SCR脫硝系統(tǒng)）工作流程圖

綠聯(lián)凈化Leelool技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過與眾多全球知名發(fā)動(dòng)機(jī)匹配實(shí)踐，高精度傳感器、設(shè)計(jì)的電氣系統(tǒng)與全球電氣元件匹配，實(shí)施精準(zhǔn)協(xié)作，確保SCR和ASC系統(tǒng)中NOx和NH3處理效率滿足全球最嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)。NOx治理效率95%以上。采用車用尿素泵噴射確保尿素溶液消耗量控制在較低水平。控制系統(tǒng)內(nèi)置云端通信系統(tǒng)，實(shí)時(shí)提供治理后污染物排放指標(biāo)；也可接入電站的DCS系統(tǒng)。綠聯(lián)凈化數(shù)據(jù)庫收集有全球主流大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)原始排放數(shù)據(jù)，同時(shí)，為顏巴赫J(rèn)enbacher、曼海姆MWM、卡特CAT、mtu、康明斯Cummins、鉑金斯Perkins、三菱MITSUBISHI、沃爾沃VOLVO、科克GOOGOL等知名發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)提供過數(shù)十臺(tái)1MW以上不同燃料、不同應(yīng)用場景發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的PM、CO和NOx等污染物治理成功經(jīng)驗(yàn)。

選擇性催化還原法（SCR）對(duì)燃?xì)?柴油機(jī)尾氣中NOx進(jìn)行控制，利用NH3或尿素（通常采用質(zhì)量比為32.5%的尿素水溶液）作為還原性物質(zhì)，在O2濃度高出 NOx濃度兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上的條件下，在一定的溫度和催化劑作用下，利用NH3將NOx還原為N2和H2O，由于NH3高選擇性地優(yōu)先還原NOx，而不先與O2反應(yīng)，故稱之為“選擇性催化還原”。對(duì)于多余的NH3在SCR載體末端涂覆一定比例的氨逃逸催化劑（ASC），確保NH3與O2反應(yīng)生成N2和H2O，避免NH3泄漏造成二次污染。

化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

4NH3+3O2→2N2+6H2O    

綠聯(lián)凈化Leelool氮氧化物治理系統(tǒng)（脫硝系統(tǒng)）工作原理圖

綠聯(lián)凈化Leelool技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過與眾多全球知名發(fā)動(dòng)機(jī)匹配實(shí)踐，高精度傳感器、獨(dú)家設(shè)計(jì)的電氣系統(tǒng)與全球頂級(jí)電氣元件匹配，實(shí)施精準(zhǔn)協(xié)作，確保SCR和ASC系統(tǒng)中NOx和NH3處理效率滿足全球最嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)。NOx治理效率95%以上。采用車用尿素泵噴射確保尿素溶液消耗量控制在較低水平。控制系統(tǒng)內(nèi)置云端通信系統(tǒng)，實(shí)時(shí)提供治理后污染物排放指標(biāo)；也可接入電站的DCS系統(tǒng)。

1、催化劑選型：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排溫和項(xiàng)目要求靈活進(jìn)行催化劑選型，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排溫與催化劑選型有極大關(guān)系。 不同排溫與催化劑選型情況不同。柴油機(jī)或者燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)滿載工作時(shí)渦輪后排氣溫度一般在350℃至500℃（個(gè)別國產(chǎn)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排溫會(huì)600℃上下）范圍內(nèi)。260-420℃滿足中溫催化反應(yīng)所需的溫度條件，若渦后排溫高于450℃，有三種選擇：

（1）不需要余熱利用的情形，直接采用散熱器將溫度降至400℃左右進(jìn)入SCR系統(tǒng)；

（2）如果需要對(duì)尾氣進(jìn)行余熱利用，就要考慮分子篩高溫催化劑，抗硫性較弱，SCR催化劑造價(jià)也會(huì)大幅上升；

（3）仍然使用中溫催化劑，采用前后兩級(jí)鍋爐的方式，一級(jí)鍋爐換熱后排氣溫度在400℃左右進(jìn)入SCR反應(yīng)器，之后再進(jìn)入二級(jí)鍋爐進(jìn)行余熱利用。

2、精準(zhǔn)控制：通過與眾多全球知名發(fā)動(dòng)機(jī)匹配實(shí)踐，高精度傳感器、獨(dú)家設(shè)計(jì)的電氣系統(tǒng)與全球頂級(jí)電氣元件匹配，實(shí)施精準(zhǔn)協(xié)作，確保SCR和ASC系統(tǒng)中NOx和NH3處理效率滿足全球最嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)。NOx治理效率96%以上。采用車用尿素泵噴射確保尿素溶液消耗量控制在較低水平。控制系統(tǒng)內(nèi)置云端通信系統(tǒng)，實(shí)時(shí)提供治理后污染物排放指標(biāo)；也可接入電站的DCS系統(tǒng)；

3、定制開發(fā)：Leelool數(shù)據(jù)庫收集有全球主流大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)原始排放數(shù)據(jù)，同時(shí)，為Jenbacher、MWM、CAT、mtu、Cummins、Perkins、MITSUBISHI、VOLVO、GOOGOL等知名發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)提供過數(shù)十臺(tái)1MW以上不同燃料、不同應(yīng)用場景發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的PM、CO和NOx等污染物治理成功經(jīng)驗(yàn)。

以有機(jī)廢水產(chǎn)生的沼氣燃料為例。以下是綠聯(lián)凈化Leelool團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、服務(wù)的的一個(gè)7臺(tái)套1.17MW進(jìn)口知名品牌發(fā)動(dòng)機(jī)研制生產(chǎn)的沼氣發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目運(yùn)行超過10000余小時(shí)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)而來。

目前以沼氣等為主要燃料的內(nèi)燃發(fā)電站基本由企業(yè)出資承建，運(yùn)行時(shí)需要一定的經(jīng)濟(jì)收益確保項(xiàng)目投入產(chǎn)出符合預(yù)期。而在實(shí)際的SCR系統(tǒng)選型招標(biāo)采購時(shí)，由于這個(gè)產(chǎn)業(yè)剛剛興起，全球范圍內(nèi)優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)商極少，注重品質(zhì)的采購單位往往以進(jìn)口燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)良為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)而順延選擇進(jìn)口的SCR系統(tǒng)供應(yīng)商。具體甄選時(shí)，需注意以下三個(gè)方面：

（1）國內(nèi)領(lǐng)先的SCR系統(tǒng)供應(yīng)商與國外相當(dāng)。根據(jù)近兩年的浸泡式深入研究后，需要特別提醒的是，在燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)脫硝領(lǐng)域國內(nèi)與國外除開高溫催化劑領(lǐng)域有差距之外，系統(tǒng)開發(fā)上幾乎處于同等水平，主要技術(shù)來自于汽車SCR技術(shù)與火電廠脫硝技術(shù)的融合并基于燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)特性進(jìn)行創(chuàng)新，已經(jīng)取得了突破性成績并做了很好的商業(yè)應(yīng)用。目前國內(nèi)領(lǐng)先的大功率內(nèi)燃機(jī)SCR系統(tǒng)供應(yīng)商如同互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)一樣國內(nèi)外難分伯仲；

（2）國內(nèi)外廠商在全程服務(wù)上有差異。SCR系統(tǒng)不同于燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，并非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。每一個(gè)項(xiàng)目需要根據(jù)目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)排溫、燃?xì)獬煞帧⒐ぷ鳝h(huán)境、治理目標(biāo)、以及實(shí)際工作場景等等進(jìn)行個(gè)性化定制方案，在這個(gè)總市場需求并不大的領(lǐng)域要求國外供應(yīng)商提供及時(shí)快捷的售前服務(wù)目前還沒有出現(xiàn)。極少數(shù)國外代理商只停留在賣產(chǎn)品的層面，不是不想提供服務(wù)，而是沒有合適的人力資源和足夠收益支撐。

（3）定制開發(fā)和運(yùn)行成本上的差異。SCR系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性由目標(biāo)燃?xì)鈿怏w成分和尾氣溫度、催化劑性能和價(jià)格、反應(yīng)器封裝結(jié)構(gòu)和材料工藝、混合管設(shè)計(jì)制造合理性、控制噴射系統(tǒng)精確度、反應(yīng)流場是否合理科學(xué)、前期項(xiàng)目方案定制開發(fā)和后期長遠(yuǎn)應(yīng)急服務(wù)等等核心要素組成，國內(nèi)外同時(shí)具備這些要素于一身的供應(yīng)商少之又少。行業(yè)發(fā)展之初，劣幣驅(qū)除良幣。內(nèi)燃機(jī)SCR系統(tǒng)屬于新生事物，設(shè)計(jì)方、招標(biāo)方、投資方、監(jiān)理方、使用方等相關(guān)板塊都缺乏專業(yè)選型考核標(biāo)準(zhǔn)，一部分投資方存在應(yīng)付驗(yàn)收的驗(yàn)收后期擱置不用的僥幸心理，從而在實(shí)際采購過程中并不容易甄選到綜合能力均衡的供應(yīng)商。一個(gè)重要表現(xiàn)是，供應(yīng)商抓住采購方既要達(dá)標(biāo)又要低價(jià)的心理，低價(jià)中標(biāo)并盲目承諾系統(tǒng)處理指標(biāo)排放達(dá)標(biāo)，而在項(xiàng)目實(shí)施過程中排放不達(dá)標(biāo)無法驗(yàn)收，造成整個(gè)項(xiàng)目不能獲得合法運(yùn)行批文而損失巨大的心理脅迫采購單位加價(jià)的情形屢次出現(xiàn)。還有一種情況是，即使暫時(shí)排放達(dá)標(biāo)，但是由于催化劑的使用壽命短和整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠合理，控制系統(tǒng)不夠精準(zhǔn)，催化劑更換費(fèi)用和尿素消耗量巨大，造成經(jīng)濟(jì)性大大下降，同時(shí)氨排放也超標(biāo)，造成了新的污染。

根據(jù)綠聯(lián)凈化全程提供解決方案的這個(gè)累計(jì)運(yùn)行超過1萬小時(shí)項(xiàng)目測算，尿素消耗不超過0.006元/kWh，經(jīng)濟(jì)性達(dá)到客戶設(shè)計(jì)預(yù)期。不足的地方在于由于本項(xiàng)目NOx治理系統(tǒng)中尿素噴射量不大，采用車用尿素噴射泵，使用壽命在1-1.2萬小時(shí)左右，加上尿素溶液品質(zhì)待加強(qiáng)，尿素泵選型有待進(jìn)一步驗(yàn)證。