CN217662566U - 温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要应用于燃气内燃机尾气脱硝净化处理技术领域，特别涉及一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，包括余热利用脱硝设备，余热利用脱硝设备包括壳体，壳体内按照烟气流通方向依次设置相互连通的调温段、SCR反应段及蒸发段，调温段和燃气内燃机之间设置脱硝组件，蒸发段连通消声器，调温段内布置有换热管，换热管的入水口和出水口之间设置调温组件，蒸发段内布置有热管，热管上部置于汽包内，汽包底部连通进水管，汽包顶部设置有蒸汽出口。本实用新型能够保障烟气中氮氧化物在SCR催化剂最高效温度区间发生催化反应，从而保证催化效率，同时将脱硝与余热回收利用设备集成化，在脱硝的过程中可以完成对排烟热量的回收利用。

Description

温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统

技术领域

本实用新型涉及一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，主要应用于燃气内燃机尾气脱硝净化处理技术领域。

背景技术

近几年随着国内新能源发电技术发展，燃气内燃机发电已经普及，但燃气内燃机发电产生的尾气中氮氧化物超标，一般需要做脱硝处理，常用的脱硝工艺为SCR技术。目前SCR脱硝催化剂根据适用温度段分为高、中、低三种，其中高、中、低三种催化剂的适用温度段范围分别为：350℃～500℃、250℃～450℃、180℃～300℃。而目前国产和进口燃气内燃机的排烟温度范围为500℃～600℃，该温度段不适合直接利用催化剂反应，需要对温度进行调整，以达到高、中温催化剂的适用温度。现有的脱硝余热回收利用一体设备通常只有换热和脱硝功能，无法实现对应烟气温度的控制及调节，以适应高、中温催化剂的适用温度。另外为了节约能源一般内燃机发电机组都配套余热回收装置，通过回收烟气中热量产生蒸汽供生产或生活用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种可以调整内燃机发电机组排烟温度，能够满足催化剂保持较高的催化效率，且可将内燃机排烟余热进行回收利用的温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统。

本实用新型所述的温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，包括燃气内燃机和消声器，燃气内燃机和消声器之间通过排气管道连通，排气管道上设置余热利用脱硝设备，余热利用脱硝设备包括壳体，壳体内按照烟气流通方向依次设置相互连通的调温段、SCR反应段及蒸发段，调温段和燃气内燃机之间设置脱硝组件，蒸发段连通消声器，调温段内布置有换热管，换热管的入水口和出水口之间设置调温组件，蒸发段内布置有热管，热管上部置于汽包内，汽包位于壳体顶部，汽包底部连通进水管，汽包顶部设置有蒸汽出口。

所述的脱硝组件包括设置在排气管道上的混合管，混合管位于燃气内燃机和余热利用脱硝设备之间，混合管内设置尿素喷枪，尿素喷枪分别连通空压机和尿素喷射控制单元。

所述的排气管道上设置氮氧化物传感器Ⅰ和氮氧化物传感器Ⅱ，氮氧化物传感器Ⅰ位于燃气内燃机和混合管之间，氮氧化物传感器Ⅱ位于余热利用脱硝设备和消声器之间。

所述的调温组件包括降温储水箱，降温储水箱包括上部的降温部分和下部的储水部分，降温部分和换热管的入水口之间设有入水管路，入水管路上分别设置循环水泵和电动蝶阀，换热管的出水口和降温储水箱之间设置出水管路，出水管路上并列设置电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ，电磁阀Ⅰ通过出水管路与降温部分连通，电磁阀Ⅱ通过出水管路与储水部分连通。电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ的设置使调温组件可独立运行，通过电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ的开关配合可以实现，当关闭电磁阀Ⅱ打开电磁阀Ⅰ时，从调温段回流的高温水进入降温储水箱的降温部分，通过逆流热交换及风机换热，将降温后的循环水回流至降温储水箱的储水部分。当外部需要蒸汽时调温段与蒸发段联合运行，此时需要关闭电磁阀Ⅰ打开电磁阀Ⅱ，从调温段回的高温水不经降温处理直接进入降温储水箱的储水部分再循环至蒸发段利用，减少了能量损失。循环水泵可以并列设置为两个，一用一备。

所述的进水管与入水管路连通，循环水泵位于进水管与降温储水箱之间，进水管上设置电磁阀Ⅲ。

所述的循环水泵、电动蝶阀、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ及电磁阀Ⅲ均通过电路与控制柜联接。控制柜可以采用PLC控制柜，实现自动化控制，氮氧化物传感器Ⅰ和氮氧化物传感器Ⅱ均连接到尿素喷射控制单元上，能够根据反应后氮氧化物的含量控制尿素的喷射量。

所述的调温段内换热管竖向布置，换热管采用镍基钎焊管，SCR反应段内填充有蜂窝状脱硝催化剂，蒸发段内热管竖向布置有多个。热管采用常规导热管，中间是导热液，它的作用是底部在蒸发段吸收热量，导热液上行到汽包加热水，热交换后再下降至蒸发段吸收热量。

所述的降温储水箱上设置补水管。

余热利用脱硝设备集成了调温段、SCR反应段、蒸发段及汽包，高温烟气依次通过调温段调节烟气温度，再进入SCR反应段与脱硝催化器发生催化反应减低氮氧化物，再进入蒸发器通过热管换热，热量进入汽包产生蒸汽。实现了烟气净化设备与余热回收利用设备高度集成化，减少了设备占用空间，便于现场安装。其中调温段与入水管路和出水管路相连通，可通过控制电动蝶阀开度控制进水量，冷却水连接调温段内部的镍基钎焊管与烟气换热进而调节烟气温度，调温段主要作用是通过换热调节烟气温度。SCR反应段填充有蜂窝状脱硝催化剂，混合尿素溶液的烟气经过脱硝催化剂发生催化反应，降低烟气中的氮氧化物含量。蒸发段主要由热管组成，热管通过与高温烟气热交换将热量传递至汽包产生蒸汽。

通过调温段与SCR反应段之间的控制柜调节电动蝶阀开度，实现对进入SCR反应段的烟气温度的调节，保证了SCR反应段的脱硝效率。降温储水箱由布水器、填料、风机、水箱四部分组成，可以实现降温与储存双重功能。

调温组件设置在混合管与SCR反应段之间，当控制柜检测到燃气内燃机排烟温度超过SCR催化剂适应温度时会自动开启循环水泵，将降温储水箱的水循环至调温段降低排烟温度，使排烟温度范围适合SCR反应段中的催化剂进行催化反应，温度控制是控制柜起动循环水泵后通过电动蝶阀开度控制循环水量实现的，当循环水温度过高时开启电磁阀Ⅰ，关闭电磁阀Ⅱ，使高温水进入降温储水箱，通过逆流热交换及风机换热，将循环水温度降低。蒸发段设置在SCR反应段与消声器之间，当需要对外提供蒸汽时，将电磁阀Ⅲ打开，循环水进入蒸发段，并且为了最大程度的回收所有燃气内燃机排烟热量，将调温系统的电磁阀Ⅰ关闭，电磁阀Ⅱ开启，这样调温段产生的热水进入了余热回收利用系统。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构设计合理，燃气内燃机排烟管上设置有调温功能的调温系统，能够保障烟气中氮氧化物在SCR催化剂最高效温度区间发生催化反应，从而保证催化效率，同时将脱硝与余热回收利用设备集成化，在脱硝的过程中可以完成对排烟热量的回收利用。各部分互为补充又相互配合，所有运行过程可通过PLC控制单元控制，自动化程度高；本实用新型能够使脱硝系统对燃气内燃机氮氧化物反应更高效，减少大气污染物的排放，同时还可以回收烟气中的热量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1.燃气内燃机；2.排气管道；3.氮氧化物传感器Ⅰ；4.尿素喷枪；5.混合管；6.余热利用脱硝设备；6-1.调温段；6-2.SCR反应段；6-3.蒸发段；6-4.汽包；6-5.壳体；7.氮氧化物传感器Ⅱ；8.消声器；9.控制柜；10.电磁阀Ⅰ；11.电磁阀Ⅱ；12.空压机；13.尿素喷射控制单元；14.电动蝶阀；15.电磁阀Ⅲ；16.循环水泵；17.降温储水箱；18、补水管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

如图1所示，本实用新型所述的温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，包括燃气内燃机1和消声器8，燃气内燃机1和消声器8之间通过排气管道2连通，排气管道2上设置余热利用脱硝设备6，余热利用脱硝设备6包括壳体6-5，壳体6-5内按照烟气流通方向依次设置相互连通的调温段6-1、SCR反应段6-2及蒸发段6-3，调温段6-1和燃气内燃机1之间设置脱硝组件，蒸发段6-3连通消声器8，调温段6-1内布置有换热管，换热管的入水口和出水口之间设置调温组件，蒸发段6-3内布置有热管，热管上部置于汽包内，汽包位于壳体顶部，汽包底部连通进水管，汽包6-4顶部设置有蒸汽出口。脱硝组件包括设置在排气管道2上的混合管5，混合管5位于燃气内燃机1和余热利用脱硝设备6之间，混合管5内设置尿素喷枪4，尿素喷枪4分别连通空压机12和尿素喷射控制单元13。排气管道2上设置氮氧化物传感器Ⅰ3和氮氧化物传感器Ⅱ7，氮氧化物传感器Ⅰ3位于燃气内燃机1和混合管5之间，氮氧化物传感器Ⅱ7位于余热利用脱硝设备6和消声器8之间。调温组件包括降温储水箱17，降温储水箱17包括上部的降温部分和下部的储水部分，降温部分和换热管的入水口之间设有入水管路，入水管路上分别设置循环水泵16和电动蝶阀14，换热管的出水口和降温储水箱17之间设置出水管路，出水管路上并列设置电磁阀Ⅰ10、电磁阀Ⅱ11，电磁阀Ⅰ10通过出水管路与降温部分连通，电磁阀Ⅱ11通过出水管路与储水部分连通。进水管与入水管路连通，循环水泵16位于进水管与降温储水箱17之间，进水管上设置电磁阀Ⅲ15。循环水泵16、电动蝶阀14、电磁阀Ⅰ10、电磁阀Ⅱ11及电磁阀Ⅲ15均通过电路与控制柜9联接。调温段6-1内换热管竖向布置，换热管采用镍基钎焊管，SCR反应段6-2内填充有蜂窝状脱硝催化剂，蒸发段6-3内热管竖向布置。降温储水箱17上设置补水管18。

工作时，燃气内燃机1排出的烟气首先通过混合管5，并在混合管5内与尿素喷枪4喷出的尿素充分混合，再进入余热利用脱硝设备6中的调温段6-1调节温度，随后进入SCR反应段6-2与催化剂发生催化反应，将烟气净化氮氧化物含量达到排放标准要求，此时烟气再进入蒸发段6-3将烟气中的热量回收产生蒸汽，最终烟气通过消声器8排入大气。

调温系统主要通过循环水泵16将降温储水箱17的循环水输送到余热利用脱硝设备6中的调温段6-1中，通过热交换降低烟气温度，通过对烟气的温度检测反馈，控制柜9控制电动蝶阀14的开度调节冷却水流量，从而实时调整烟气温度。换热后的高温水根据控制柜9控制需要启闭电磁阀Ⅰ10和电磁阀Ⅱ11，可以实现高温水通过降温储水箱17实现独立降温或者不降温直接储存。当关闭电磁阀Ⅱ11打开电磁阀Ⅰ10时，从调温段6-1回流的高温水进入降温储水箱17的降温部分，通过逆流热交换及风机换热，将降温后的循环水回流至降温储水箱17的储水部分。当外部需要蒸汽时调温段6-1与蒸发段6-3联合运行，此时需要关闭电磁阀Ⅰ10打开电磁阀Ⅱ11，从调温段6-1回的高温水不经降温处理直接进入降温储水箱17的储水部分再循环至蒸发段利用，减少了能量损失。

脱硝组件设置的氮氧化物传感器Ⅰ3和氮氧化物传感器Ⅱ7实现脱硝反应前后检测，烟气进入混合管5后与尿素喷枪4喷出的尿素充分混合再与SCR反应段6-2中的催化剂反应，达到脱除氮氧化物净化烟气的目的。蒸发段6-3工作启动时，控制柜9启动循环水泵16和电磁阀Ⅲ15将降温储水箱17的循环水输送到蒸发段6-3中，通过换热产生用于生产和生活用的蒸汽。

Claims (8)

1.一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，包括燃气内燃机(1)和消声器(8)，燃气内燃机(1)和消声器(8)之间通过排气管道(2)连通，其特征在于：排气管道(2)上设置余热利用脱硝设备(6)，余热利用脱硝设备(6)包括壳体(6-5)，壳体(6-5)内按照烟气流通方向依次设置相互连通的调温段(6-1)、SCR反应段(6-2)及蒸发段(6-3)，调温段(6-1)和燃气内燃机(1)之间设置脱硝组件，蒸发段(6-3)连通消声器(8)，调温段(6-1)内布置有换热管，换热管的入水口和出水口之间设置调温组件，蒸发段(6-3)内布置有热管，热管上部置于汽包内，汽包位于壳体顶部，汽包底部连通进水管，汽包(6-4)顶部设置有蒸汽出口。

2.根据权利要求1所述的一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，其特征在于：脱硝组件包括设置在排气管道(2)上的混合管(5)，混合管(5)位于燃气内燃机(1)和余热利用脱硝设备(6)之间，混合管(5)内设置尿素喷枪(4)，尿素喷枪(4)分别连通空压机(12)和尿素喷射控制单元(13)。

3.根据权利要求1所述的一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，其特征在于：排气管道(2)上设置氮氧化物传感器Ⅰ(3)和氮氧化物传感器Ⅱ(7)，氮氧化物传感器Ⅰ(3)位于燃气内燃机(1)和混合管(5)之间，氮氧化物传感器Ⅱ(7)位于余热利用脱硝设备(6)和消声器(8)之间。

4.根据权利要求1所述的一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，其特征在于：调温组件包括降温储水箱(17)，降温储水箱(17)包括上部的降温部分和下部的储水部分，降温部分和换热管的入水口之间设有入水管路，入水管路上分别设置循环水泵(16)和电动蝶阀(14)，换热管的出水口和降温储水箱(17)之间设置出水管路，出水管路上并列设置电磁阀Ⅰ(10)、电磁阀Ⅱ(11)，电磁阀Ⅰ(10)通过出水管路与降温部分连通，电磁阀Ⅱ(11)通过出水管路与储水部分连通。

5.根据权利要求4所述的一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，其特征在于：进水管与入水管路连通，循环水泵(16)位于进水管与降温储水箱(17)之间，进水管上设置电磁阀Ⅲ(15)。

6.根据权利要求5所述的一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，其特征在于：循环水泵(16)、电动蝶阀(14)、电磁阀Ⅰ(10)、电磁阀Ⅱ(11)及电磁阀Ⅲ(15)均通过电路与控制柜(9)联接。

7.根据权利要求1所述的一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，其特征在于：调温段(6-1)内换热管竖向布置，换热管采用镍基钎焊管，SCR反应段(6-2)内填充有蜂窝状脱硝催化剂，蒸发段(6-3)内热管竖向布置。

8.根据权利要求4所述的一种温度可调型脱硝余热回收利用一体化系统，其特征在于：降温储水箱(17)上设置补水管(18)。

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