CN109012177B - 一种全负荷内燃机氮氧化物控制系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全负荷内燃机氮氧化物控制系统及其工作方法，属于内燃机能源站烟气脱硝领域。如何实现内燃机高效率脱硝是目前工作研究的重点。本发明同时布置SCR脱硝系统及碱液吸收系统用于内燃机脱硝，SCR脱硝系统布置于内燃机与溴化锂机组之间，碱液吸收系统布置于溴化锂机组与烟囱之间，当内燃机排烟温度高于400℃时，烟气通过碱液吸收法脱硝，当烟气温度低于400℃时，烟气通过SCR系统脱硝。本发明在全负荷工况下高效脱除NOx的同时，对其他设备运行没有影响，且结构合理，布置安装方便。

Description

一种全负荷内燃机氮氧化物控制系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种全负荷内燃机氮氧化物控制系统及其工作方法，属于内燃机能源站烟气脱硝领域，尤其涉及到适用于燃气内燃机SCR烟气脱硝技术。
背景技术
内燃机燃烧采用活塞压燃方式，机组本身不能实现低氮燃烧，导致排烟尾气中NOx排放质量浓度较高，一般在200mg/m3以上，远超大气污染物排放要求。在大气污染日益严重的形式下，降低大气污染物排放质量浓度已破在眉睫，而NOx排放是大气污染物排放中一项重要的指标，所以，降低内燃机NOx排放质量浓度也将是以内燃机为主的三联供系统的一项重要内容。
内燃机以天然气或燃油为燃料，通过燃烧带动发电机发电，产生高品位电能，某些机型满负荷稳定运行后的排烟尾气温度一般在360℃~400℃之间，当负荷降低时，排烟温度升高。且内燃机缸套水的温度在90℃以上，为充分利用内燃机排放的烟气和缸套水的温度，一般在内燃机后设置烟气热水型溴化锂机组，如申请号为201810096652.8的中国专利，利用高温烟气和缸套水的热量作为溴化锂机组的热源，实现夏季制冷和冬季采暖。
如何实现内燃机高效率脱硝是目前工作研究的重点。
发明内容
随着大气污染物排放标准的日渐严格，降低内燃机NOx排放质量浓度将是以内燃机为主的三联供系统的一项重要内容，本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，而提供一种全负荷内燃机氮氧化物控制系统及其工作方法，能够实现内燃机全负荷的脱硝。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种全负荷内燃机氮氧化物控制系统，其特征在于，包括内燃机，一号温度传感器，一号阀门，二号阀门，喷氨格栅，催化剂层，整流格栅，还原剂流量控制阀，SCR反应器，还原剂储存槽，二号温度传感器，溴化锂机组，烟囱，吸收槽，风机，三号阀门，四号阀门；所述内燃机、SCR反应器、溴化锂机组和烟囱依次连接；所述内燃机与SCR反应器之间设置有一号温度传感器和二号阀门，所述SCR反应器与溴化锂机组之间设置有二号温度传感器，所述溴化锂机组和烟囱之间设置有三号阀门；所述内燃机和溴化锂机组还通过一号旁路直接连接，所述一号旁路上设置有一号阀门；所述溴化锂机组和烟囱还通过二号旁路连接，所述二号旁路上设置有四号阀门和吸收槽，所述风机与四号阀门连接。
进一步而言，所述SCR反应器内设置有喷氨格栅、整流格栅和催化剂层。
进一步而言，所述还原剂储存槽与SCR反应器连接，所述还原剂储存槽和SCR反应器之间设置有还原剂流量控制阀。
进一步而言，所述吸收槽内盛装有碱液，用于吸收烟气中的NOx。
上述的全负荷内燃机氮氧化物控制系统的工作方法如下：高温烟气从内燃机内排出，首先经过一号温度传感器判断烟气温度，当烟气温度低于400℃时，保持一号阀门关闭、二号阀门开启，烟气进入SCR反应器与喷氨格栅喷出的还原剂混合，经过整流格栅的整流，进入催化剂层进行脱硝反应；反应后的烟气进入溴化锂机组进行换热，此时保持四号阀门关闭、三号阀门开启，烟气经烟囱排入大气；当内燃机排出的烟气经过一号温度传感器判断烟气温度高于400℃时，此时保持二号阀门关闭、一号阀门开启，烟气直接进入溴化锂机组内，完成换热；然后，保持三号阀门关闭，四号阀门开启，烟气与风机送入的空气混合，进入吸收槽，烟气中的NOx被吸收，最后烟气进入烟囱排入大气。
进一步而言，SCR反应器中催化剂层采用中温催化剂。
进一步而言，在吸收槽中，风机送入的空气将烟气中的NO氧化成NO2，提高了NOx脱除率。
进一步而言，吸收槽中采用碱液（NaOH或KOH）作为吸收剂。
选择性催化还原法（SCR）是目前国内脱硝主流技术，其原理是在催化剂的作用下，以NH3为还原剂，在高温下有选择性地与烟气中的NOx反应，生成无毒、无污染的氮气和水。一般SCR催化剂（常温催化剂）的温度窗口为300℃~400℃，能满足内燃机高负荷下的脱硝。当中低负荷时，内燃机排烟温度升高，采用碱液吸收法进行脱硝。本发明将这两种脱硝方法配合使用应用到内燃机脱硝中，达到高效脱除NOx的目的。当内燃机排烟温度低于400℃时，采用SCR脱硝，当烟气温度高于400℃时，采用碱液吸收法脱硝。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明结构合理，布置安装方便。
2、本发明采用SCR脱硝结合液体吸收的方式摆脱了单一的脱硝方式，当内燃机排烟温度低于400℃时，采用SCR脱硝，当烟气温度高于400℃时，采用碱液吸收法脱硝。能很好的应用于内燃机脱硝改造中，并且改造及运行维护成本低、脱硝效率高、技术成熟且对溴化锂机组无影响。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：内燃机1，一号温度传感器2，一号阀门3，二号阀门4，喷氨格栅5，催化剂层6，整流格栅7，还原剂流量控制阀8，SCR反应器9，还原剂储存槽10，二号温度传感器11，溴化锂机组12，烟囱13，吸收槽14，风机15，三号阀门16，四号阀门17。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1，一种全负荷内燃机氮氧化物控制系统，包括内燃机1，一号温度传感器2，一号阀门3，二号阀门4，喷氨格栅5，催化剂层6，整流格栅7，还原剂流量控制阀8，SCR反应器9，还原剂储存槽10，二号温度传感器11，溴化锂机组12，烟囱13，吸收槽14，风机15，三号阀门16，四号阀门17。
内燃机1、SCR反应器9、溴化锂机组12和烟囱13依次连接；内燃机1与SCR反应器9之间设置有一号温度传感器2和二号阀门4，SCR反应器9与溴化锂机组12之间设置有二号温度传感器11，溴化锂机组12和烟囱13之间设置有三号阀门16；内燃机1和溴化锂机组12还通过一号旁路直接连接，一号旁路上设置有一号阀门3；溴化锂机组12和烟囱13还通过二号旁路连接，二号旁路上设置有四号阀门17和吸收槽14，风机15与四号阀门17连接。
SCR反应器9内设置有喷氨格栅5、整流格栅7和催化剂层6。还原剂储存槽10与SCR反应器9连接，还原剂储存槽10和SCR反应器9之间设置有还原剂流量控制阀8。吸收槽14内盛装有碱液，用于吸收烟气中的NOx。
上述的全负荷内燃机氮氧化物控制系统的工作方法如下：高温烟气从内燃机1内排出，首先经过温度传感器2判断烟气温度，当烟气温度低于400℃时，保持一号阀门3关闭、二号阀门4开启，烟气进入SCR反应器9与喷氨格栅5喷出的还原剂混合，经过整流格栅7的整流，进入催化剂层6进行脱硝反应；反应后的烟气进入溴化锂机组12进行换热，此时保持四号阀门17关闭、三号阀门16开启，烟气经烟囱13排入大气。
当内燃机1排出的烟气经过温度传感器2判断烟气温度高于400℃时，此时保持二号阀门4关闭、一号阀门3开启，烟气直接进入溴化锂机组12内，完成换热；然后，保持三号阀门16关闭，四号阀门17开启，烟气与风机15送入的空气混合，进入吸收槽14，烟气中的NOx被吸收，最后烟气进入烟囱13排入大气。
SCR反应器9中催化剂层6采用中温催化剂。在吸收槽14中，风机15送入的空气将烟气中的NO氧化成NO2，提高了NOx脱除率。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种全负荷内燃机氮氧化物控制系统，其特征在于，包括内燃机，一号温度传感器，一号阀门，二号阀门，喷氨格栅，催化剂层，整流格栅，还原剂流量控制阀，SCR反应器，还原剂储存槽，二号温度传感器，溴化锂机组，烟囱，吸收槽，风机，三号阀门，四号阀门；所述内燃机、SCR反应器、溴化锂机组和烟囱依次连接；所述内燃机与SCR反应器之间设置有一号温度传感器和二号阀门，所述SCR反应器与溴化锂机组之间设置有二号温度传感器，所述溴化锂机组和烟囱之间设置有三号阀门；所述内燃机和溴化锂机组还通过一号旁路直接连接，所述一号旁路上设置有一号阀门；所述溴化锂机组和烟囱还通过二号旁路连接，所述二号旁路上设置有四号阀门和吸收槽，所述风机与四号阀门连接；所述SCR反应器内设置有喷氨格栅、整流格栅和催化剂层；所述吸收槽内盛装有碱液，用于吸收烟气中的NOx。
2.根据权利要求1所述的全负荷内燃机氮氧化物控制系统，其特征在于，所述还原剂储存槽与SCR反应器连接，所述还原剂储存槽和SCR反应器之间设置有还原剂流量控制阀。
3.一种如权利要求1或2所述的全负荷内燃机氮氧化物控制系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：高温烟气从内燃机内排出，首先经过一号温度传感器判断烟气温度，当烟气温度低于400℃时，保持一号阀门关闭、二号阀门开启，烟气进入SCR反应器与喷氨格栅喷出的还原剂混合，经过整流格栅的整流，进入催化剂层进行脱硝反应；反应后的烟气进入溴化锂机组进行换热，此时保持四号阀门关闭、三号阀门开启，烟气经烟囱排入大气；当内燃机排出的烟气经过一号温度传感器判断烟气温度高于400℃时，此时保持二号阀门关闭、一号阀门开启，烟气直接进入溴化锂机组内，完成换热；然后，保持三号阀门关闭，四号阀门开启，烟气与风机送入的空气混合，进入吸收槽，烟气中的NOx被吸收，最后烟气进入烟囱排入大气。
4.根据权利要求3所述的全负荷内燃机氮氧化物控制系统的工作方法，其特征在于，SCR反应器中催化剂层采用中温催化剂。
5.根据权利要求3所述的全负荷内燃机氮氧化物控制系统的工作方法，其特征在于，在吸收槽中，风机送入的空气将烟气中的NO氧化成NO2，提高了NOx脱除率。
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