CN208982144U - 一种内燃机氮氧化物高效控制系统 - Google Patents

一种内燃机氮氧化物高效控制系统 Download PDF

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赵大周
周宇昊
阮炯明
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Abstract

本实用新型涉及一种内燃机氮氧化物高效控制系统。中温SCR脱硝温度窗口为300℃~400℃，而内燃机排烟温度一般高于400℃，中温催化剂长期在高温环境下运行，不仅脱硝效率不高，而且其寿命也大大缩短。本实用新型中内燃机、换热器、中温SCR反应器、烟气型溴化锂机组和烟囱依次连接；蓄水槽与换热器连接，换热器与蒸汽型溴化锂机组连接。将换热器布置于内燃机与中温SCR脱硝系统之间，通过控制换热器的换热量获取中温SCR反应所需的最佳温度350±20℃，同时由换热器产生的蒸汽进入另一台溴化锂机组完成制冷过程。本实用新型能够达到烟气NOx高效脱除的目的，且对溴化锂机组运行影响较小。

Description

一种内燃机氮氧化物高效控制系统
技术领域
本实用新型涉及内燃机能源站烟气脱硝领域，尤其涉及适用于燃气内燃机高排烟温度的SCR烟气脱硝技术。
背景技术
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，稳定运行后的排烟尾气温度一般在400℃以上（正常运行温度在450℃左右），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，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。
由于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。
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（中温催化剂）的温度窗口为300℃~400℃，燃气内燃机排烟温度超出中温催化剂的适应温度范围。因此内燃机烟气需要采用高温SCR催化剂（350℃~450℃）进行脱硝，然而高温SCR催化剂价格高昂，运行维护成本高，且技术不够成熟，如申请号为201610430057.4的中国专利。
因此，如何将技术成熟、投资运行成本低的中温催化剂应用到高烟温的内燃机排气中，是目前研究的重要课题。
实用新型内容
本实用新型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的内燃机氮氧化物高效控制系统，利用中温SCR系统应用于内燃机脱硝系统，达到理想的脱硝效果，而且不影响溴化锂机组的性能。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种内燃机氮氧化物高效控制系统，其特征在于，包括内燃机，一号温度传感装置，蓄水槽，换热器，流量控制阀，二号温度传感装置，喷氨格栅，还原剂流量控制阀，整流格栅，催化剂层，SCR反应器，还原剂储存槽，烟气型溴化锂机组，蒸汽型溴化锂机组，烟囱，水泵；所述内燃机、换热器、SCR反应器、烟气型溴化锂机组和烟囱依次连接，所述内燃机与换热器之间设置有一号温度传感装置，所述换热器与SCR反应器之间设置有二号温度传感装置；所述蓄水槽与换热器连接，所述蓄水槽与换热器之间设置有水泵和流量控制阀；所述换热器与蒸汽型溴化锂机组连接；所述SCR反应器内设置有喷氨格栅、整流格栅和催化剂层，所述还原剂储存槽与SCR反应器连接，所述还原剂储存槽与SCR反应器之间设置有还原剂流量控制阀。本实用新型在内燃机出口布置一换热器，以解决烟气温度对中温催化剂脱硝的限制，SCR反应器布置于换热器之后，脱硝后的烟气进入溴化锂机组。
进一步而言，所述换热器布置在内燃机的排烟出口处。
进一步而言，所述SCR反应器内设置有整流器，用于提高进入催化剂层速度分布的均匀性。
进一步而言，所述催化剂层中包括比表面积高的薄壁催化剂。
上述的内燃机氮氧化物高效控制系统的工作方法如下：高温烟气从内燃机内排出，进入换热器进行热量交换，通过调整流量控制阀，控制换热量；通过监测一号温度传感装置和二号温度传感装置的温度，使得进入SCR反应器的烟气温度维持在350±20℃之间；换热期内的水储存在蓄水槽内，经水泵以及流量控制阀进入换热器，换热后水变成水蒸气进入蒸汽型溴化锂机组进行换热；烟气进入SCR反应器后，与喷氨格栅喷出的还原剂混合，经整流格栅整流后进入催化剂层进行脱硝反应；还原剂储存在还原剂储存槽内，由还原剂流量控制阀进行控制；脱硝反应后的烟气进入烟气型溴化锂机组进行换热，换热后由烟囱排出。
进一步而言，所述换热器产生的水蒸气进入蒸汽型溴化锂机组。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本实用新型结构合理，布置安装方便。
2、本实用新型采用中温SCR脱硝方式，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影响不大。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图中：内燃机1，一号温度传感装置2，蓄水槽3，换热器4，流量控制阀5，二号温度传感装置6，喷氨格栅7，还原剂流量控制阀8，整流格栅9，催化剂层10，SCR反应器11，还原剂储存槽12，烟气型溴化锂机组13，蒸汽型溴化锂机组14，烟囱15，水泵16。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，一种内燃机氮氧化物高效控制系统，包括内燃机1，一号温度传感装置2，蓄水槽3，换热器4，流量控制阀5，二号温度传感装置6，喷氨格栅7，还原剂流量控制阀8，整流格栅9，催化剂层10，SCR反应器11，还原剂储存槽12，烟气型溴化锂机组13，蒸汽型溴化锂机组14，烟囱15，水泵16。
内燃机1、换热器4、SCR反应器11、烟气型溴化锂机组13和烟囱15依次连接，换热器4布置在内燃机1的排烟出口处，内燃机1与换热器4之间设置有一号温度传感装置2，换热器4与SCR反应器11之间设置有二号温度传感装置6；蓄水槽3与换热器4连接，蓄水槽3与换热器4之间设置有水泵16和流量控制阀5；换热器4与蒸汽型溴化锂机组14连接；SCR反应器11内设置有喷氨格栅7、整流格栅9、催化剂层10和整流器，催化剂层10中包括比表面积高的薄壁催化剂，整流器用于提高进入催化剂层10速度分布的均匀性；还原剂储存槽12与SCR反应器11连接，还原剂储存槽12与SCR反应器11之间设置有还原剂流量控制阀8。
上述的内燃机氮氧化物高效控制系统的工作方法如下：高温烟气从内燃机1内排出，进入换热器4进行热量交换，通过调整流量控制阀5，控制换热量；通过监测一号温度传感装置2和二号温度传感装置6的温度，使得进入SCR反应器11的烟气温度维持在350±20℃之间。
换热器内的水储存在蓄水槽3内，经水泵16以及流量控制阀5进入换热器4，换热后水变成水蒸气进入蒸汽型溴化锂机组14进行换热。
烟气进入SCR反应器11后，与喷氨格栅7喷出的还原剂混合，经整流格栅9整流后进入催化剂层10进行脱硝反应；还原剂储存在还原剂储存槽12内，由还原剂流量控制阀8进行控制；脱硝反应后的烟气进入烟气型溴化锂机组13进行换热，换热后由烟囱15排出。
虽然本实用新型以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种内燃机氮氧化物高效控制系统，其特征在于，包括内燃机，一号温度传感装置，蓄水槽，换热器，流量控制阀，二号温度传感装置，喷氨格栅，还原剂流量控制阀，整流格栅，催化剂层，SCR反应器，还原剂储存槽，烟气型溴化锂机组，蒸汽型溴化锂机组，烟囱，水泵；所述内燃机、换热器、SCR反应器、烟气型溴化锂机组和烟囱依次连接，所述内燃机与换热器之间设置有一号温度传感装置，所述换热器与SCR反应器之间设置有二号温度传感装置；所述蓄水槽与换热器连接，所述蓄水槽与换热器之间设置有水泵和流量控制阀；所述换热器与蒸汽型溴化锂机组连接；所述SCR反应器内设置有喷氨格栅、整流格栅和催化剂层，所述还原剂储存槽与SCR反应器连接，所述还原剂储存槽与SCR反应器之间设置有还原剂流量控制阀。
2.根据权利要求1所述的内燃机氮氧化物高效控制系统，其特征在于，所述换热器布置在内燃机的排烟出口处。
3.根据权利要求1所述的内燃机氮氧化物高效控制系统，其特征在于，所述SCR反应器内设置有整流器，用于提高进入催化剂层速度分布的均匀性。
4.根据权利要求1所述的内燃机氮氧化物高效控制系统，其特征在于，所述催化剂层中包括比表面积高的薄壁催化剂。
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CN109026297A (zh) * 2018-08-29 2018-12-18 华电电力科学研究院有限公司 一种内燃机氮氧化物高效控制系统及其工作方法

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