CN110260698A - 一种降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置及方法，烟气排放总管将烟气通入高温换热器的进烟口，高温换热器的出烟口与低温换热器的进烟口连接，低温换热器的出烟口与一根用于将换热后得到的低温烟气输出的低温烟气输出管道连接，并在二号管路上安装二号温度传感器；低温烟气输出管道的末端安装有引风机，并在管道内部安装干燥层器；低温换热器的进水口连接外部冷却水水源，低温换热器的出水口与高温换热器的进水口连接，并且该一号输水管还连接一低温生活热水输送管路，高温换热器的出水口与外部供热热水管路连接，将高温热水输出。本申请最大限度的利用烟气余热，提升了能源站的一次能源利用率，并且能减少排气中污染物NOx的排放。
Description
技术领域
本发明涉及烟气污染治理技术领域，具体地讲，涉及一种降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置及方法。
背景技术
目前，环境压力日益剧增，以燃煤为主要燃料集中发电的能源系统面临着压缩产能的现状，以天然气为代表的清洁能源引来了大发展的春天。天然气分布式电站具有临近用户，装机容量小，冷、热、电多种能源同时供应，能源梯级利用，以热定电，启停迅速、方便等特点，是国家大力推动的一种供能方式。
目前，国家对能源站的排放没有明确要求，但能源站机组供冷、供热的烟气余热回收设备溴化锂机组设计排烟温度为170℃，导致余热回收后的能源站排烟温度仍然较高，这与能源站临近用户、近距离供能这一优点相冲突。
能源站主要布置在办公楼，医院、火车站等人群集中的地方，烟囱不高，大量持续的高温烟气排向空气中，会造成城市热岛效应，加剧了夏季冷能的需求，也降低了人民的生活水平。另外，由于排烟温度高，污染物NOx（NO，NO2）在排烟管过程中向NO2转化，排烟成淡黄色，对周边居民造成不良心理暗示，给能源站的绿色能源形象造成了负面影响。
目前，由于能源站周边用户的抗议，部分能源站采取了在溴化锂机组出烟后面加装换热器，将烟气温度降到80℃。由于没有考虑燃气内燃机分布式能源站负荷变动，没有与能源站信息互通，采用设计工况工作，使用过程中，随着时间推移，换热器的效率急剧下降，腐蚀严重，使用周期短。
鉴于此，有必要提出一种降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置及方法，来解决上述的问题。
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，而提供一种结构设计合理、系统完善的用于降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置，并给出其方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置，其特征在于：包括至少一个换热器模块，所述换热器模块包括一个高温换热器和一个低温换热器，所述高温换热器和低温换热器均具有进烟口、出烟口、进水口和出水口；燃气内燃机分布式能源站的烟气排放总管将烟气通入高温换热器的进烟口，高温换热器的出烟口通过一号管路与低温换热器的进烟口连接，并在该一号管路上安装一号温度传感器；所述低温换热器的出烟口通过二号管路与一根用于将换热后得到的低温烟气输出的低温烟气输出管道连接，并在二号管路上安装二号温度传感器；所述低温烟气输出管道的末端安装有引风机，并在管道内部且位于引风机前面位置处安装干燥层器；所述低温换热器的进水口连接外部冷却水水源，并在该进水口处安装一号电动阀门；所述低温换热器的出水口通过一号输水管与高温换热器的进水口连接，并且该一号输水管还连接一低温生活热水输送管路，从而将低温换热器输出的低温热水一部分输送至高温换热器内继续进行换热，另一部分输送至低温生活热水输送管路内，该低温生活热水输送管路上安装有二号电动阀门和三号温度传感器；所述高温换热器的出水口与外部供热热水管路连接，将高温热水输出，并在该出水口处安装四号温度传感器。
优选的，所述低温换热器内部具有多个换热水管，在换热水管外表面喷涂耐酸防腐蚀层，用来抵御烟气中酸性冷凝水的侵蚀，以提高换热器的可靠性。
优选的，所述二号管路呈90°弯管状，其竖直段与低温换热器的出烟口连接，其水平段与低温烟气输出管道连接，并在水平段的底部开设冷凝水出口；在二号管路内安装有用于收集烟气中的小液滴的液滴捕集器，捕集到的小液滴随冷凝水一同经冷凝水出口排出后进行集中处理。
本发明中的干燥层器进一步捕集烟气中的水汽，达到对烟气的消白作用。干燥层器中的干燥剂可自由换装，采用自然烘干，或利用能源站内高温环境晾干。
本发明还提供另一技术方案：一种采用上述装置来降低燃气内燃机分布式能源站热污染的方法，设定：换热器模块的数量根据能源站的工况情况而定，多个换热器模块并联设置；每个换热器模块中的高温换热器的进烟口处均设置节气阀门；整个装置由一个控制器进行控制，该控制器与能源站的控制系统通信。
降低燃气内燃机分布式能源站热污染的方法步骤为：首先，初始状态时，第一个换热器模块中的节气阀门保持常开，其他换热器模块中的节气阀门关闭；然后向第一个换热器模块通入烟气，控制器获取一号温度传感器和二号温度传感器监测到的烟气温度，若高温换热器出口处烟气温度低于120°，低温换热器出口处烟气温度低于35℃，则换热器模块不供水，高温换热器和低温换热器均处于升温阶段，随着烟气温度逐步升高，当低温换热器出口处烟气温度高于35℃时，控制器控制一号电动阀门打开一定开度进行供水；随着出烟温度缓慢上升，逐步将一号电动阀门的开度调节至最大；控制器根据四号温度传感器监测到的高温热水的温度以及根据实际需要，调节低温生活热水输送管路上的二号电动阀门，从而进行热水品质的稳定调节；随着时间推移，当高温换热器出烟口的烟气温度升至高于120℃时，随后开启第二个换热器模块，第二个换热器模块开始工作，其节气阀门和各电动阀门的开度根据第一个换热器模块中的高温换热器出烟口的烟气温度、低温换热器出烟口的烟气温度以及热水温度而确定，依次类推，逐步开启后续的换热器模块，直至满足燃气内燃机分布式发电机组全负荷工况；低温烟气经过干燥层器进行干燥消白后，在引风机作用下引入烟囱进行排放。
本发明中，控制器接入到燃气内燃机发电能源站的控制系统中，使换热器模块融入到能源站的供能机组中，随能源站负荷的变化，自动调整，确保换热器热水品质的稳定。
本发明中，通过控制器感知高、低温换热器出烟温度的变化，调整进水量，增减换热器组水侧的流量，使高温换热器在发电机组启动阶段迅速达到酸露点温度（120°）之上，之后一直在酸露点温度之上工作，通过调整低温生活热水出水的流量维持高温热水出水温度稳定，产生的低温生活热水和高温热水用来辅助燃气分布式能源站对外供能。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、最大限度的利用烟气余热，提升了能源站的一次能源利用率，并且能减少排气中污染物NOx的排放；2、能够适应分布式能源站的特点，灵活匹配机组的负荷变化，使产生的热水品质不至于波动太大；3、有效的控制烟气的岀温并对烟气进行消白，使烟气温度稳定在固定范围内，一般为35℃-50℃，有效的消除了城市环境的热污染；4、换热水管外表面喷涂防腐蚀层，有效抵御烟气中酸性成分造成的酸蚀，延长换热器的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中单个换热器模块的结构示意图。
图2是本发明实施例中换热器模块调节流程示意图。
附图标记说明：高温换热器1、低温换热器2、一号温度传感器3、低温烟气输出管道4、引风机5、干燥层器6、二号温度传感器7、一号电动阀门8、一号输水管9、低温生活热水输送管路10、二号电动阀门11、三号温度传感器12、四号温度传感器13、二号管路14、冷凝水出口141。
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。
本实施例为一种降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置，燃气内燃机分布式能源站组织形式为燃气内燃机+双效溴化锂制冷（供热）机组，离心机制冷机组备用和调峰，实现冷、热、电多种能源输出。本实施例安装在溴化锂制冷机组后，用来回收溴化锂制冷机组排烟温度的热量，进一步提升能源站的一次能源利用率，降低能源站排放的热污染。
本实施例中，降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置包括换热器模块，换热器模块的数量根据能源站发电机组工况确定。换热器模块包括一个高温换热器1和一个低温换热器2，高温换热器1和低温换热器2均具有进烟口、出烟口、进水口和出水口。
本实施例中，燃气内燃机分布式能源站的烟气排放总管将烟气通入高温换热器1的进烟口，高温换热器1的出烟口通过一号管路与低温换热器2的进烟口连接，并在该一号管路上安装一号温度传感器3，用来监测高温换热器1出烟口的烟气温度。
本实施例中，低温换热器2的出烟口通过二号管路14与一根用于将换热后得到的低温烟气输出的低温烟气输出管道4连接，并在二号管路14上安装二号温度传感器7，二号温度传感器7用来监测低温换热器2出烟口的烟气温度。
本实施例中，二号管路14呈90°弯管状，其竖直段与低温换热器2的出烟口连接，其水平段与低温烟气输出管道4连接，并在水平段的底部开设冷凝水出口141。在二号管路14内安装有用于收集烟气中的小液滴的液滴捕集器，捕集到的小液滴随冷凝水一同经冷凝水出口141排出后进行集中处理。
本实施例中，低温烟气输出管道4的末端安装有引风机5，并在管道内部且位于引风机5前面位置处安装干燥层器6。干燥层器6进一步捕集烟气中的水汽，达到对烟气的消白作用。干燥层器6中的干燥剂可自由换装，采用自然烘干，或利用能源站内高温环境晾干。引风机5可克服烟气管道流通阻力，从而高效的将烟气引出至烟囱进行排放。
本实施例中，低温换热器2的进水口连接外部冷却水水源，并在该进水口处安装一号电动阀门8；低温换热器2的出水口通过一号输水管9与高温换热器1的进水口连接，并且该一号输水管9还连接一低温生活热水输送管路10，从而将低温换热器2输出的低温热水一部分输送至高温换热器1内继续进行换热，另一部分输送至低温生活热水输送管路10内，该低温生活热水输送管路10上安装有二号电动阀门11和三号温度传感器12；高温换热器1的出水口与外部供热热水管路连接，将高温热水输出，并在该出水口处安装四号温度传感器13。
本实施例中，低温换热器2内部具有多个换热水管，在换热水管外表面喷涂耐酸防腐蚀层，用来抵御烟气中酸性冷凝水的侵蚀，以提高换热器的可靠性。
本实施例中，一种采用上述装置来降低燃气内燃机分布式能源站热污染的方法，设定：换热器模块的数量根据能源站的工况情况而定，多个换热器模块并联设置；每个换热器模块中的高温换热器的进烟口处均设置节气阀门；整个装置由一个控制器进行控制，该控制器与能源站的控制系统通信。
降低燃气内燃机分布式能源站热污染的方法步骤为：首先，初始状态时，第一个换热器模块中的节气阀门保持常开，其他换热器模块中的节气阀门关闭；然后向第一个换热器模块通入烟气，控制器获取一号温度传感器3和二号温度传感器7监测到的烟气温度，若高温换热器1出口处烟气温度低于120°，低温换热器2出口处烟气温度低于35℃，则换热器模块不供水，高温换热器1和低温换热器2均处于升温阶段，随着烟气温度逐步升高，当低温换热器2出口处烟气温度高于35℃时，控制器控制一号电动阀门8打开一定开度进行供水；随着出烟温度缓慢上升，逐步将一号电动阀门8的开度调节至最大；控制器根据四号温度传感器13监测到的高温热水的温度以及根据实际需要，调节低温生活热水输送管路10上的二号电动阀门11，从而进行热水品质的稳定调节；随着时间推移，当高温换热器出烟口的烟气温度升至高于120℃时，随后开启第二个换热器模块，第二个换热器模块开始工作，其节气阀门和各电动阀门的开度根据第一个换热器模块中的高温换热器出烟口的烟气温度、低温换热器出烟口的烟气温度以及热水温度而确定，依次类推，逐步开启后续的换热器模块，直至满足燃气内燃机分布式发电机组全负荷工况；低温烟气经过干燥层器6进行干燥消白后，在引风机5作用下引入烟囱进行排放。
本发明中，控制器接入到燃气内燃机发电能源站的控制系统中，使换热器模块融入到能源站的供能机组中，随能源站负荷的变化，自动调整，确保换热器热水品质的稳定。
本发明中，通过控制器感知高、低温换热器出烟温度的变化，调整进水量，增减换热器组水侧的流量，使高温换热器在发电机组启动阶段迅速达到酸露点温度120°之上，之后一直在酸露点温度之上工作，通过调整低温生活热水出水的流量维持高温热水出水温度稳定，产生的低温生活热水和高温热水用来辅助燃气分布式能源站对外供能。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置，其特征在于：包括至少一个换热器模块，所述换热器模块包括一个高温换热器（1）和一个低温换热器（2），所述高温换热器（1）和低温换热器（2）均具有进烟口、出烟口、进水口和出水口；燃气内燃机分布式能源站的烟气排放总管将烟气通入高温换热器（1）的进烟口，高温换热器（1）的出烟口通过一号管路与低温换热器（2）的进烟口连接，并在该一号管路上安装一号温度传感器（3）；所述低温换热器（2）的出烟口通过二号管路（14）与一根用于将换热后得到的低温烟气输出的低温烟气输出管道（4）连接，并在二号管路（14）上安装二号温度传感器（7）；所述低温烟气输出管道（4）的末端安装有引风机（5），并在管道内部且位于引风机（5）前面位置处安装干燥层器（6）；所述低温换热器（2）的进水口连接外部冷却水水源，并在该进水口处安装一号电动阀门（8）；所述低温换热器（2）的出水口通过一号输水管（9）与高温换热器（1）的进水口连接，并且该一号输水管（9）还连接一低温生活热水输送管路（10），从而将低温换热器（2）输出的低温热水一部分输送至高温换热器（1）内继续进行换热，另一部分输送至低温生活热水输送管路（10）内，该低温生活热水输送管路（10）上安装有二号电动阀门（11）和三号温度传感器（12）；所述高温换热器（1）的出水口与外部供热热水管路连接，将高温热水输出，并在该出水口处安装四号温度传感器（13）。
2.根据权利要求1所述的降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置，其特征在于：所述低温换热器（2）内部具有多个换热水管，在换热水管外表面喷涂耐酸防腐蚀层。
3.根据权利要求1所述的降低燃气内燃机分布式能源站热污染的装置，其特征在于：所述二号管路（14）呈90°弯管状，其竖直段与低温换热器（2）的出烟口连接，其水平段与低温烟气输出管道（4）连接，并在水平段的底部开设冷凝水出口（141）；在二号管路（14）内安装有用于收集烟气中的小液滴的液滴捕集器。
4.一种降低燃气内燃机分布式能源站热污染的方法，采用权利要求1-3任一权利要求所述的装置，其特征在于：
设定：换热器模块的数量根据能源站的工况情况而定，多个换热器模块并联设置；每个换热器模块中的高温换热器的进烟口处均设置节气阀门；整个装置由一个控制器进行控制，该控制器与能源站的控制系统通信；
方法步骤为：
首先，初始状态时，第一个换热器模块中的节气阀门保持常开，其他换热器模块中的节气阀门关闭；
然后向第一个换热器模块通入烟气，控制器获取一号温度传感器（3）和二号温度传感器（7）监测到的烟气温度，若高温换热器（1）出口处烟气温度低于120°，低温换热器（2）出口处烟气温度低于35℃，则换热器模块不供水，高温换热器（1）和低温换热器（2）均处于升温阶段，随着烟气温度逐步升高，当低温换热器（2）出口处烟气温度高于35℃时，控制器控制一号电动阀门（8）打开一定开度进行供水；随着出烟温度缓慢上升，逐步将一号电动阀门（8）的开度调节至最大；
控制器根据四号温度传感器（13）监测到的高温热水的温度以及根据实际需要，调节低温生活热水输送管路（10）上的二号电动阀门（11），从而进行热水品质的稳定调节；
随着时间推移，当高温换热器出烟口的烟气温度升至高于120℃时，随后开启第二个换热器模块，第二个换热器模块开始工作，其节气阀门和各电动阀门的开度根据第一个换热器模块中的高温换热器出烟口的烟气温度、低温换热器出烟口的烟气温度以及热水温度而确定，依次类推，逐步开启后续的换热器模块，直至满足燃气内燃机分布式发电机组全负荷工况；低温烟气经过干燥层器（6）进行干燥后，在引风机（5）作用下引入烟囱进行排放。
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2019
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