CN109647183A - 一种燃气内燃机分布式能源scr脱硝系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统及其工作方法，为了解决目前布置在高压省煤器和高压蒸发器之间的SCR反应器由于受炉内空间所限，检修运维操作不便，催化剂活性未充分利用，运行成本较高的问题。本发明中，燃气内燃机、喷氨格栅、SCR反应器、烟气溴化锂机组、引风机和烟囱依次连通，还原剂供应系统与喷氨格栅连接，脱硝催化剂层设置在SCR反应器内；SCR反应器水平布置，且SCR反应器内脱硝催化剂层布置一层以上并预留一个催化剂层填装空间。本发明具有脱硝效率高、检修运维方便、系统简单、安全可靠、运行费用低等优点，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于工业废气净化环保及能源领域，特别涉及一种燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统及其工作方法。
背景技术
分布式能源以其能效利用高、损耗小、污染少、运行灵活等特点一般建立在人口密集园区，一般使用燃气内燃机为原动机，其工艺流程为燃气内燃机排放的高温烟气经溴化锂机组冷却后由引风机排入烟囱，其工程燃料为清洁能源-天然气，因此排放烟气中粉尘和SO2极少，烟气污染物主要为NOx，而NOx的排放不仅会进一步提升降雨的酸度，而且在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后，还能和碳氢化合物发生光化学和热化学反应，产生以臭氧为主的醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物。这些一次污染物和二次污染物的混合物形成光化学烟雾，严重损害人和动物的健康以及影响植物生长。
目前燃气内燃机脱硝技术尚不成熟，现役完成改造的机组大多采用低氮燃烧技术或SCR脱硝技术，其中SCR脱硝技术中的脱硝反应器一般布置在高压省煤器和高压蒸发器之间，催化剂采用单层布置，上述技术能够使氮氧化物降至50mg/m3以下，满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中规定50mg/m3的标准限值。但是随着环保形势日益严峻，环保排放标准越发严苛，例如2017年深圳市人民政府下发《深圳市人民政府关于印发大气环境质量提升计划（2017-2020年）的通知》（深府[2017]1号）的文件，文件中要求：对燃气机组烟气中氮氧化物排放浓度提出≤15mg/m3（标态、干基、15%O2）的要求。如何进一步提高NOx脱除效率、降低运行成本压力，这对现役燃气机组在新形势下的环保排放提出了更高的要求。
当前先进的低氮燃烧技术能够做到直接将氮氧化物控制在50mg/m3以下，但要想将氮氧化物控制到低于15mg/m3甚至更低则难度极大；而布置在高压省煤器和高压蒸发器之间的SCR反应器由于受炉内空间所限，一般只能布置一层催化剂，此处的烟温一般在400℃左右，而催化剂的活性温度通常为300～420℃，催化剂量要求相对较大且脱硝效率不高，脱硝效率一般不超过60%。此外，当催化剂性能下降或寿命到期需要更换时需钻进炉内狭小空间，检修运维操作不便，催化剂安装难度及施工难度较高，催化剂活性未充分利用，运行成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、高效可靠、环境友好、施工简单、运维不高，适合工作于城市群、居住区的固定式燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统及其工作方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统，其特征在于，包括燃气内燃机、还原剂供应系统、喷氨格栅、SCR反应器、脱硝催化剂层、烟气溴化锂机组、引风机和烟囱；所述燃气内燃机、喷氨格栅、SCR反应器、烟气溴化锂机组、引风机和烟囱依次连通，所述还原剂供应系统与喷氨格栅连接，所述脱硝催化剂层设置在SCR反应器内；所述SCR反应器水平布置，且SCR反应器内脱硝催化剂层布置一层以上并预留一个催化剂层填装空间。
本发明所述SCR反应器内脱硝催化剂层布置一层或两层。脱硝催化剂布置层数可按“1+1”或“2+1”设计，其中“1+1”设计指的是初装一层催化剂，预留一层催化剂填装空间；“2+1”设计指的是初装两层催化剂，预留一层催化剂填装空间。SCR脱硝催化剂适宜烟温在300~420℃之间。
燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统的工作方法如下：烟气由燃气内燃机出口排出后，与还原剂供应系统排出的还原剂混合，并经过喷氨格栅进入SCR反应器，在SCR反应器内经过脱硝催化剂层催化还原反应脱除氮氧化物后，进入烟气溴化锂机组，烟气经烟气溴化锂机组冷却后由引风机排入烟囱；由于SCR反应器预留一个催化剂层填装空间，在脱硝催化剂层的活性无法满足需求时，在预留的催化剂层填装空间装入新的脱硝催化剂层，原有的脱硝催化剂层也继续使用，直到SCR反应器内脱硝催化剂层再次无法满足需求，则拆除原有的脱硝催化剂层并更换为新的，以此循环对脱硝催化剂层进行轮流更换，使脱硝催化剂层中催化剂的活性得到充分利用。
本发明所述脱硝催化剂层内SCR脱硝催化剂可采用蜂窝式催化剂或波纹板式催化剂，如果采用蜂窝式催化剂，催化剂孔数应不小于20孔。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：系统流程简单，能耗少，成本低，可操作性强，对新建燃气内燃机脱硝装置或现役燃气内燃机脱硝装置改造均具有适用性，为锅炉及脱硝装置安全稳定运行创造了良好条件，具有良好的环保与经济效益，应用前景广泛。
附图说明
图1是本发明实施例的主视结构示意图。
图2是本发明实施例的主视结构示意图。
图中：燃气内燃机1、还原剂供应系统2、喷氨格栅3、SCR反应器4、脱硝催化剂层5、烟气溴化锂机组6、引风机7、烟囱8。
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至图2，一种燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统，包括燃气内燃机1、还原剂供应系统2、喷氨格栅3、SCR反应器4、脱硝催化剂层5、烟气溴化锂机组6、引风机7和烟囱8；燃气内燃机1、喷氨格栅3、SCR反应器4、烟气溴化锂机组6、引风机7和烟囱8依次连通，还原剂供应系统2与喷氨格栅3连接，脱硝催化剂层5设置在SCR反应器4内；SCR反应器4水平布置，且SCR反应器4内脱硝催化剂层5布置一层以上并预留一个催化剂层填装空间。
本实施例中SCR反应器4内脱硝催化剂层5布置一层或两层。脱硝催化剂布置层数可按“1+1”或“2+1”设计，其中“1+1”设计指的是初装一层催化剂，预留一层催化剂填装空间；“2+1”设计指的是初装两层催化剂，预留一层催化剂填装空间。SCR脱硝催化剂适宜烟温在300~420℃之间。
燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统的工作方法如下：烟气由燃气内燃机1出口排出后，与还原剂供应系统2排出的还原剂混合，并经过喷氨格栅3进入SCR反应器4，在SCR反应器4内经过脱硝催化剂层5催化还原反应脱除氮氧化物后，进入烟气溴化锂机组6，烟气经烟气溴化锂机组6冷却后由引风机7排入烟囱8；由于SCR反应器4预留一个催化剂层填装空间，在脱硝催化剂层5的活性无法满足需求时，在预留的催化剂层填装空间装入新的脱硝催化剂层5，原有的脱硝催化剂层5也继续使用，直到SCR反应器4内脱硝催化剂层5再次无法满足需求，则拆除原有的脱硝催化剂层5并更换为新的，以此循环对脱硝催化剂层5进行轮流更换，使脱硝催化剂层5中催化剂的活性得到充分利用。
脱硝催化剂层5型式、体积量以及层数可根据烟气条件及性能要求核算确定。
本实施例中脱硝催化剂层5内SCR脱硝催化剂可采用蜂窝式催化剂或波纹板式催化剂，如果采用蜂窝式催化剂，催化剂孔数应不小于20孔。
通过上述系统，可有效解决现有燃气内燃机1脱硝改造效率不高、检修运维操作不便、催化剂安装难度及施工难度较高、催化剂活性未充分利用、运行成本较高问题，具有良好的环保效益与经济效益。通过本实施例一方面由于脱硝反应器不受炉内空间限制且脱硝反应器内布置有2或3层催化剂，可突破传统燃气内燃机1的SCR脱硝技术脱硝效率瓶颈，实现NOx高效脱除；另一方面考虑到常规燃煤锅炉里此种SCR反应器4脱硝催化剂布置脱硝效率能达到90%甚至更高，而燃气内燃机1排放的高温烟气基本无粉尘、极少量二氧化硫，相对于燃煤锅炉排烟的高浓度二氧化硫、粉尘和NOx环境，燃气内燃机1排烟的脱硝设计条件要好很多，且不会出现粉尘浓度高堵塞催化剂影响脱硝催化剂活性、SO2/SO3转化率高导致硫酸氢铵生成影响下游设备安全稳定运行等副作用，更安全可靠；此外，SCR反应器4水平设置在燃气内燃机1与烟气溴化锂机组6之间，检修运维空间较大，催化剂安装难度及施工难度大大降低，而脱硝催化剂层5的层数采用“1+1”或“2+1”设计模式由于可对催化剂进行轮流更换，催化剂管理更加灵活，催化剂活性得到充分利用，可大大延长催化剂的使用寿命，脱硝催化剂添加和更换的均化成本低，有助于降低投资运行成本费用。
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)
1.一种燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统，其特征在于，包括燃气内燃机、还原剂供应系统、喷氨格栅、SCR反应器、脱硝催化剂层、烟气溴化锂机组、引风机和烟囱；所述燃气内燃机、喷氨格栅、SCR反应器、烟气溴化锂机组、引风机和烟囱依次连通，所述还原剂供应系统与喷氨格栅连接，所述脱硝催化剂层设置在SCR反应器内；所述SCR反应器水平布置，且SCR反应器内脱硝催化剂层布置一层以上并预留一个催化剂层填装空间。
2.根据权利要求1所述的燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统，其特征在于，所述SCR反应器内脱硝催化剂层布置一层或两层。
3.一种如权利要求1或2所述的燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：烟气由燃气内燃机出口排出后，与还原剂供应系统排出的还原剂混合，并经过喷氨格栅进入SCR反应器，在SCR反应器内经过脱硝催化剂层催化还原反应脱除氮氧化物后，进入烟气溴化锂机组，烟气经烟气溴化锂机组冷却后由引风机排入烟囱；由于SCR反应器预留一个催化剂层填装空间，在脱硝催化剂层的活性无法满足需求时，在预留的催化剂层填装空间装入新的脱硝催化剂层，原有的脱硝催化剂层也继续使用，直到SCR反应器内脱硝催化剂层再次无法满足需求，则拆除原有的脱硝催化剂层并更换为新的，以此循环对脱硝催化剂层进行轮流更换，使脱硝催化剂层中催化剂的活性得到充分利用。
4.根据权利要求3所述的燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于，所述脱硝催化剂层内SCR脱硝催化剂采用蜂窝式催化剂或波纹板式催化剂。
5.根据权利要求4所述的燃气内燃机分布式能源SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于，所述蜂窝式催化剂的孔数不小于20孔。
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