CN109529622A - 一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，包括燃气锅炉排烟口、燃气内燃机排烟口、第二台燃气内燃机排烟口、第N台燃气内燃机排烟口、多台溴化锂设备、SCR反应器、低温催化剂、换热器、烟囱、氨气生成器、尿素溶液罐、压缩空气罐、尿素溶液管、压缩空气管、喷枪、调节阀、高温变频风机、旁路烟道、烟道。该系统将多台燃气内燃机烟气汇合后采用一套SCR反应装置进行氮氧化物治理，该系统能效高、简洁、紧凑，节省大量面积和空间，节约了建设成本和运营成本，本发明还涉及一种氨气生成器来制备氨气，并通过对氨气生成器结构的优化设计来提高尿素的氨气转化率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，属于燃气内燃机烟气脱硝领域。
背景技术
燃气内燃机在市政、工业园区、商业地产、楼宇、医院和学校等能源密集区域应用广泛，其通过热、电、冷三种能源方式联合供应实现能源的梯级高效利用，具有灵活、高效、低排放等特点。以上特殊的应用场合为燃气内燃机烟气之中氮氧化物的达标排放提出了较高的要求。
应对燃气内燃机烟气之中氮氧化物的达标排放标准要求较高，选择一般的脱硝工艺技术如选择性非催化还原工艺(SNCR脱硝工艺技术)不能满足要求，需要采用选择性催化还原工艺技术(SCR脱硝工艺技术)，该工艺技术也是目前主流的氮氧化物处理技术，其利用还原剂(如NH3、CO等)在催化剂表面上借助其催化作用把氮氧化物转化成氮气，达到氮氧化物减排的目的。
现有涉及燃气内燃机烟气脱硝技术方案中，专利号CN108744970A公开了一种燃气锅炉与沼气内燃机的联合脱硝系统，该技术虽涉及燃气锅炉与沼气内燃机的联合脱硝问题，但该技术没提到对内燃机和燃气锅炉烟气余热的利用，也未涉及还原剂氨气的生成问题；专利号CN106762064A公开了一种燃气内燃机分布式能源脱硝及消音一体化装置，虽涉及燃气内燃机余热的利用，但该技术未涉及还原剂氨气的生成问题。上面两技术方案均未涉及多台燃气内燃机联合脱硝的问题。
CN108744970A和CN106762064A分别用于燃气内燃机的脱硝，CN108744970A中并未设置溴化锂设备和换热器，其能效低，不能实现同时供冷和供热，以及不能实现节能。CN106762064A采用的是分布式结构，其功能比较单一，同时也未涉及氨气生成相关设备。
为解决多台燃气内燃机或燃气锅炉烟气联合脱硝的问题及燃气内燃机烟气脱硝系统中所需还原剂氨气的生成问题，本发明提出了一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，该系统将多台燃气内燃机烟气汇合后采用一套SCR反应装置进行氮氧化物治理，该系统能效高、简捷、紧凑，节省大量面积和空间，节约了建设成本和运营成本，本发明还涉及了一个氨气生成器来制备氨气，并通过对氨气生成器结构进行优化，以提高尿素的氨气转化率。
发明内容
本发明的主要目的在于解决多台燃气内燃机或燃气锅炉烟气脱硝问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，包括燃气锅炉排烟口1、燃气内燃机排烟口17、第二台燃气内燃机排烟口19、第N台燃气内燃机排烟口21，第一溴化锂设备2、第二溴化锂设备18、第三溴化锂设备20、第N溴化锂设备22、SCR反应器3、催化剂4、换热器5、烟囱6、氨气生成器7、尿素溶液罐8、压缩空气罐9、尿素溶液管10、压缩空气管11、喷枪12、调节阀13、高温变频风机14、旁路烟道15和烟道16；N取正整数。
燃气锅炉排烟口1通过烟道16与第一溴化锂设备2连接；燃气内燃机排烟口17通过烟道16与第二溴化锂设备18连接；第二台燃机内燃机排烟口19通过烟道16与第三溴化锂设备20连接；第N台燃机内燃机排烟口21通过烟道16与第N溴化锂设备22连接；燃气锅炉排烟口1、燃机内燃机排烟口17、第二台燃机内燃机排烟口19和第N台燃机内燃机排烟口21为并联连接。
第一溴化锂设备2、第二溴化锂设备18、第三溴化锂设备20和第N溴化锂设备22通过烟道16汇合连接后通过烟道16与SCR反应器3连接；催化剂4安装于SCR反应器3内；SCR反应器3通过烟道16与换热器5连接；换热器5通过烟道16与烟囱6连接。
旁路烟道15的一端设置在燃气锅炉排烟口1与第一溴化锂设备2之间，旁路烟道15的另一端设置在SCR反应器3前的烟道16上。
燃气锅炉排烟口1通过烟道16、旁路烟道15与高温变频风机14连接；高温变频风机14通过旁路烟道15，经过调节阀13与氨气生成器7连接；氨气生成器7通过旁路烟道15、烟道16与SCR反应器3连接；第一溴化锂设备2、第二溴化锂设备18、第三溴化锂设备20和第N溴化锂设备22通过烟道16汇合处与SCR反应器3之间烟道16通过开口经旁路烟道15与氨气生成器7连接；尿素溶液罐8通过尿素溶液管10与喷枪12连接；压缩空气罐9通过压缩空气管11与喷枪12连接；喷枪12沿垂直轴向插入氨气生成器7中。
进一步，布置一氨气生成器7，包括氨气生成器内壁7-1、第一提效环7-2、第一扰流锥7-3、第二提效环7-4、第三提效环7-5和第二扰流锥7-6；氨气生成器内壁7-1为圆筒状；第一提效环7-2的截面为斜扇形面，通过支撑结构与氨气生成器内壁7-1连接；第二提效环7-4和第三提效环7-5的截面为斜扇形分别固定于氨气生成器内壁7-1，第一扰流锥7-3和第二扰流锥7-6均为圆锥形斜面，通过支撑结构与氨气生成器内壁7-1连接；第一提效环7-2、第一扰流锥7-3、第二提效环7-4、第三提效环7-5和第二扰流锥7-6沿氨气生成器7的轴线方向顺次布设。
通过高温变频风机14和调节阀13调节旁路烟道15中的烟气量，使SCR反应器3入口处烟气温度为170～400℃；SCR反应器3出口处、换热器5入口处烟气温度基本为170～400℃，烟气通过换热器5后温度为50～120℃，通过烟囱6排空。
所述的催化剂4为低温催化剂，所述的低温范围为170～400℃。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果。
本发明提出了一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，该系统将多台燃气内燃机烟气汇合后采用一套SCR反应装置进行氮氧化物治理，该系统能效高、简洁、紧凑，节省大量面积和空间，节约了建设成本和运营成本，本发明还涉及了一个氨气生成器来制备氨气，并通过对氨气生成器结构的优化设计来提高尿素的氨气转化率。
附图说明
图1一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统结构示意图。
图中：1、燃气锅炉排烟口，2、第一溴化锂设备，3、SCR反应器，4、催化剂，5、换热器，6、烟囱，7、氨气生成器，8、尿素溶液罐，9、压缩空气罐，10、尿素溶液管，11、压缩空气管，12、喷枪，13、调节阀，14、高温变频风机，15、旁路烟道，16、烟道，17、燃气内燃机排烟口，18、第二溴化锂设备，19、第二台燃气内燃机排烟口，20、第三溴化锂设备，21、第N台燃气内燃机排烟口，22、第N溴化锂设备。
图2氨气生成器结构示意图。
图中：7-1、氨气生成器内壁，7-2、第一提效环，7-3、第一扰流锥，7-4、第二提效环，7-5、第三提效环，7-6、第二扰流锥。
具体实施方式
以下结合图，以某分布式能源站2×4.4MW燃气内燃机机组烟气脱硝系统为例，对本发明作进一步说明。
某分布式能源站2×4.4MW燃气内燃机机组SCR烟气脱硝系统，如图1，燃气内燃机排烟口17和燃气内燃机排烟口19，发电出力均为4.4MW，在燃气内燃机负荷率为100％时烟气量均为干态19888Nm3/h，在标态、干基5％O2条件下NOx均为500mg/Nm3；燃气锅炉的风量为38152.57m3/h，燃气锅炉的排烟温度为400℃；各个并联溴化锂设备的烟气出口温度为145℃；催化剂4适宜温度范围为170～400℃。
通过高温变频风机14和调节阀13调节旁路烟道15中的烟气量，使SCR反应器3入口处烟气温度为175℃；SCR反应器3出口处、换热器5入口处烟气温度基本为175℃，烟气通过换热器5后温度为72℃，通过烟囱6排空。
尿素溶液罐8中浓度为30～50％的尿素溶液通过尿素溶液管10进入喷枪12，压缩空气罐9中压力为0.5～0.6公斤的压缩空气通过压缩空气管11进入喷枪12，喷枪12垂直轴向插入氨气生成器7，尿素溶液在压缩空气和喷枪12喷嘴的作用下在氨气生成器7中雾化，如图2，三个提效环的作用可使雾化后的尿素微液滴与烟气充分混合，混合后的烟气速度提高被加速冲向两个扰流锥，两个扰流锥的作用可使混合后的烟气形成回流，延长尿素微液滴在氨气生成器7中生成氨气的时间，雾化后的尿素微液滴在氨气生成器7中烟气温度400℃条件下分解生成氨气，通过对氨气生成器7如图2的结构优化设计提高了尿素的氨气转化率。
所生成的氨气随烟气进入SCR反应器3，烟气中的氮氧化物与所生成氨气在催化剂4的表面进行催化反应生成氮气，SCR反应器3出口处NOx在标态、干基5％O2条件浓度下为30mg/Nm3。
本发明提出了一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，该系统将多台燃气内燃机烟气汇合后采用一套SCR反应装置进行氮氧化物治理，该系统能效高、简洁、紧凑，节省大量面积和空间，节约了建设成本和运营成本，本发明还涉及了一种氨气生成器来制备氨气，并通过对氨气生成器结构的优化设计来提高尿素的氨气转化率。
Claims (4)
1.一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，其特征在于：包括燃气锅炉排烟口(1)、燃气内燃机排烟口(17)、第二台燃气内燃机排烟口(19)、第N台燃气内燃机排烟口(21)、第一溴化锂设备(2)、第二溴化锂设备(18)、第三溴化锂设备(20)、第N溴化锂设备(22)、SCR反应器(3)、催化剂(4)、换热器(5)、烟囱(6)、氨气生成器(7)、尿素溶液罐(8)、压缩空气罐(9)、尿素溶液管(10)、压缩空气管(11)、喷枪(12)、调节阀(13)、高温变频风机(14)、旁路烟道(15)和烟道(16)；N取正整数；
燃气锅炉排烟口(1)通过烟道(16)与第一溴化锂设备(2)连接连接；燃气内燃机排烟口(17)通过烟道(16)与第二溴化锂设备(18)连接；第二台燃机内燃机排烟口(19)通过烟道(16)与第三溴化锂设备(20)连接；第N台燃机内燃机排烟口(21)通过烟道(16)与第N溴化锂设备(22)连接；燃气锅炉排烟口(1)、燃机内燃机排烟口(17)、第二台燃机内燃机排烟口(19)和第N台燃机内燃机排烟口(21)为并联连接；
第一溴化锂设备(2)、第二溴化锂设备(18)、第三溴化锂设备(20)和第N溴化锂设备(22)通过烟道(16)汇合连接后通过烟道(16)与SCR反应器(3)连接；催化剂(4)安装于SCR反应器(3)内；SCR反应器(3)通过烟道(16)与换热器(5)连接；换热器(5)通过烟道(16)与烟囱(6)连接；
旁路烟道(15)的一端设置在燃气锅炉排烟口(1)与第一溴化锂设备(2)之间，旁路烟道(15)的另一端设置在SCR反应器(3)前的烟道(16)上；
燃气锅炉排烟口(1)通过烟道(16)、旁路烟道(15)与高温变频风机(14)连接；高温变频风机(14)通过旁路烟道(15)，经过调节阀(13)与氨气生成器(7)连接；氨气生成器(7)通过旁路烟道(15)、烟道(16)与SCR反应器(3)连接；第一溴化锂设备(2)、第二溴化锂设备(18)、第三溴化锂设备(20)和第N溴化锂设备(22)通过烟道(16)汇合处与SCR反应器(3)之间烟道(16)通过开口经旁路烟道(15)与氨气生成器(7)连接；尿素溶液罐(8)通过尿素溶液管(10)与喷枪(12)连接；压缩空气罐(9)通过压缩空气管(11)与喷枪(12)连接；喷枪(12)沿垂直轴向插入氨气生成器(7)中。
2.根据权利要求1所述的一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，其特征在于：布置一氨气生成器(7)，包括氨气生成器内壁(7-1)、第一提效环(7-2)、第一扰流锥(7-3)、第二提效环(7-4)、第三提效环(7-5)和第二扰流锥(7-6)；氨气生成器内壁(7-1)为圆筒状；第一提效环(7-2)的截面为斜扇形面，通过支撑结构与氨气生成器内壁(7-1)连接；第二提效环(7-4)和第三提效环(7-5)的截面为斜扇形分别固定于氨气生成器内壁(7-1)，第一扰流锥(7-3)和第二扰流锥(7-6)均为圆锥形斜面，通过支撑结构与氨气生成器内壁(7-1)连接；第一提效环(7-2)、第一扰流锥(7-3)、第二提效环(7-4)、第三提效环(7-5)和第二扰流锥(7-6)沿氨气生成器(7)的轴线方向顺次布设。
3.根据权利要求1所述的一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，其特征在于：通过高温变频风机(14)和调节阀(13)调节旁路烟道(15)中的烟气量，使SCR反应器(3)入口处烟气温度为170～400℃；SCR反应器(3)出口处、换热器(5)入口处烟气温度为170～400℃，烟气通过换热器(5)后温度为50～120℃，通过烟囱(6)排空。
4.根据权利要求1所述的一种用于多台燃气内燃机烟气尾部脱硝系统，其特征在于：所述的催化剂(4)为低温催化剂，所述的低温范围为170～400℃。
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