康明斯通过对柴油发电机排放分析提出了净化烟气的方法

前言：根据我国监测结果表明，大功率柴油发电机排放烟气中，SO₂和烟尘浓度远低于规定的排放标准。所以到目前为止，柴油发电机组的烟气处理仍然不被关注。但随着将来环保要求的日益严格，大型柴油发电机组排放烟气的处理将日益重视。康明斯柴油发电机公司通过分析大功率柴油发电机排放烟气中的主要污染物情况，提出了一些净化烟气的方法，并对部分方法的优缺点和可行性进行了讲解。
大功率柴油发电机主要的烟气排放物质有哪些呢？
柴油在柴油发电机气缸中，在高温高压和过量空气的条件下燃烧，由于燃烧不完全，柴油发电机排放的废气中的主要有害成分：一氧化碳(CO)；氮氧化合物(NO_X)；碳氢化合物(HC)；硫的氧化物(SO_X)；碳烟及颗粒物(PM)。康明斯厂家曾对大功率柴油发电机在燃用含硫3%的重油的情况下的排气成分进行过测定，结果表明:排放物中占总量77%是惰性气体，16%是无害排放物(O₂和水蒸汽)，有害排放物(包括CO₂)占7%。有害排放物中，CO₂占95%，NOX占3%，SO_X占1.5%，烟尘颗粒占0.2%，HC占0.3%。燃用这种含硫3%的重油1t，产生122kg的NO_X，61kg的SO_X，8.1kg的烟尘。

降低有害物排放量，主要围绕改进燃烧过程进行，主要着眼在柴油发电机本身结构上采取措施，需要进排气系统、燃烧室形状、燃油喷射装置等进行良好的组合和匹配，即改善燃烧条件，以降低有害物的生成量。康明斯公司为净化柴油发电机烟气的一些建议措施如下：
1. 改善柴油发电机的燃烧工况。使之运行于环保状态良好的环保运行工况要求保持机组处于稳定的运行状况，防止工况突变；同时，要注意监督，保证柴油发电机有正确的喷油定时、喷油器雾化良好、高压油泵压力充足、进排气阀与阀座间隙合适、进气量充足等；另外，机组在启动时，宜适当采取低启动方式，以减少柴油发电机启动时因燃烧不完全而排出的黑烟。针对排烟中NO_X形成条件的分析可知，延迟喷油可以减少NOX的排放。延迟喷油，燃烧点后移，高温燃烧期缩短，通过控制NOX的形成条件减少NOX的排放。在一定范围内，喷油定时角每变化1°，产生的NOX相应变化3%～7%，不过这同时会导致燃油消耗量升高和颗粒排放量增加。合适的喷油延迟时间可以使NOX减少20%～30%，而燃油消耗量只增加1%～3%。

2. 高烟囱排放。从目前来看，绝大多数柴油发电机烟囱高度都在30m左右，因此可以提高烟囱高度以减少排烟中SO₂对环境的影响。在GB13223—1996《火电厂大气污染排放标准》中，烟气中SO2最高允许排放量按下式计算：

qm=PVhm×10-6 式中

qm—全厂SO₂最高允许排放量，t/h；

P—排放控制系数；

V—烟囱出口处平均风速，m/s；

h—烟囱等效单源高度，m；

m—地区扩散条件指数。

其中烟囱单源高度等于烟囱几何高度与烟气抬升高度之和，而烟气抬升高度与烟气总量成增函数关系。可见，可以考虑将柴油发电机的各个小烟囱连接到一根大的高烟囱里面通过增加烟囱几何高度与烟气抬升高度来得到尽量大的允许SOx排放量。

3. 燃油净化处理。为了控制成本，大功率柴油发电机主要燃用低质燃料油，油中杂质(包括胶质、金属颗粒)和水分较多。燃油的净化处理是利用重油分离机和燃油滤器，除去燃油中的杂质和水分。比如，分离机对重油中10～15μm的杂质颗粒的去除率在90%以上，可保证出油含水量低于0.2%。这样就保证了柴油发电机燃烧完全，降低了柴油发电机排放烟气中的有害成份，特别是SOX和烟尘的含量。
4. 使用燃油添加剂。燃油全能增效剂的作用机理是用溶在富氧有机溶液的活性燃烧改进剂(EC-2)改造燃油中的S，V，Na等有害元素的存在状态，使它们的无机物分子结构变成较高熔点的松散氧化微粒，不再参加燃烧过程的高温氧化。为了降低排气中有害物对环境的影响，以及为了节油和改善燃烧室部件的状况，康明斯公司为客户使用的柴油发电机添加燃油全能增效剂。由环境监测中心站对试验前和试验期间的烟气污染物浓度进行测试。测试表明，使用添加剂后SO2排放量下降了84.2%，NOX排放量下降了8.1%，烟尘排放量下降了21.1%。
5. 选用低硫油。选用低硫油对降低排放烟气中含SO_X量非常有效。但从目前世界燃油市场的价格情况来看，若柴油发电机选用低硫油，如将所用燃油的含硫量从3.5%下降为1%，燃料费用将增加约15%，而燃料费用约占柴油发电机运行费用的80%，燃用低硫油将增加约12%的发电成本。不过随着将来燃油脱硫技术的提高，脱硫成本的更进一步降低，燃用低硫油将是一个比较有前景的方向。
柴油发电机排放烟气的主要污染物是SO_X，NO_X和烟尘，虽然柴油发电机并没有被归类为高污染的机械类，但随着国家对环保要求的日益严格，应当重视柴油发电机的污染问题。康明斯公司建议柴油发电机应根据地方的环保要求，结合机组的实际情况，采取兼顾环保要求和经济运行的方式来净化排烟，保护环境。