一种消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，包括烟气冷却模块、NOx吸收处理模块和控制单元，所述烟气冷却模块包括：冷却水雾化单元、储水罐以及布置在排气出口烟道中位于所述冷却水雾化单元的下方用于收集冷却水的冷却水集液池；所述NOx吸收处理模块包括：微生物溶液喷淋单元、吸收室、微生物溶液集液池以及储存和进一步处理来自微生物溶液集液池的微生物溶液并通过微生物溶液泵向所述微生物溶液喷淋单元供给微生物溶液的微生物培养池；本发明专利技术的消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，具有针对性强、NOx的脱除效率高、结构简单、投资及运行成本低等优点。

A device for eliminating engine starting chimney yellow

The invention discloses a method for eliminating gas turbine starting device of chimney risk tobacco, including flue gas cooling module, NOx absorption processing module and a control unit, wherein the gas cooling module includes a cooling water spray unit, storage tank and arrangement is positioned below the cooling water atomization unit in the exhaust flue for cooling water collection the cooling water in liquid pool; the NOx absorption process module includes a microbial solution spraying unit, absorption chamber, microbial solution collecting pool and storage and further processing of microbial solution from the microbial solution collecting pool and through microbial solution pump to the microorganism solution spraying unit supply microbial microbial culture solution tank; gas turbine start early risk tobacco elimination chimney device of the invention, with strong pertinence, the removal efficiency of NOx, has the advantages of simple structure, high investment And the advantages of low operating costs.

【技术实现步骤摘要】
一种消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置
本专利技术涉及污染物脱除
，特别涉及一种消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置。
技术介绍
燃气轮机机组具有能源转换效率高、污染物排放少、启停迅速、运行灵活等特点。近年来，随着天然气资源的大规模开发利用，国家“西气东输”和引进国外液化天然气等工作全面展开，我国燃机装机容量不断增加，占全国电力总装机的比例也逐年升高。目前，随着环保要求的日益严格，燃机启动过程中产生的较高浓度NOx，约为180～200mg/Nm3，已无法满足国家环保排放要求，且烟囱会出现黄棕色烟雾，视觉感官极差，造成了严重的环境污染和很坏的社会影响，因此迫切需要研究燃气轮机启动过程中NOx的脱除方法。燃机排放烟气中NOx有两个来源：热力型NOx和快速型NOx，由于快速型NOx的生成条件苛刻，其占NOx生成量的比例较低，一般低于5％。因此，燃机排放烟气中NOx以热力型为主。热力型NOx是燃烧过程中N2和O2在1500℃以上的高温区按照Zeldovich机理生成的。燃机启动过程中，为保证燃烧稳定，防止火焰熄灭，采用扩散燃烧方式，而扩散燃烧时燃烧区的温度通常高达2000～2200℃以上，造成NO大量生成；同时启动阶段烟气中含氧量较高，以及燃烧不完全而生成的CO、未燃尽碳氢等，均促成NO向NO2转化，使烟气中NO2浓度显著升高。而NO2是一种红棕色气体，稀释后呈黄棕色，燃机启动过程中的可见黄烟就来自于NO2的高浓度排放。随着负荷的上升，预混燃烧的比重增加，火焰面温度降低，从而有效的降低NO的生成，减少NOx的排放。分析燃机排放烟气中NOx的生成机理，说明高浓度NOx的排放主要出现在燃机启动初期。针对燃机启动过程中NOx排放超标的问题，目前解决的方法主要有两种：一种是通过燃烧调整控制燃烧过程中NOx的生成；另一种是NOx生成后排入余热锅炉后进行尾部烟气脱硝处理。燃烧过程中降低NOx生成的方法主要有：燃烧时注水或蒸汽，采用端部贫燃料燃烧(LeanHeadEnd，LHE)火焰筒，采用干式低NOx燃烧器(DLN)，催化燃烧，采用程氏低NOx技术(ChengLowNOx，CLN)等。其中，LHE火焰筒是通过在火焰区域引入过量空气，降低火焰温度并缩短气体在高温区的停留时间来降低NOx的排放。CLN技术是将蒸汽与气体燃料均匀预混，混合后流体进入燃烧室燃烧，该方法目前主要应用于小型燃机，技术成熟度还不够高，其类似于传统的注水/蒸汽方式，注入的蒸汽会对涡轮热部件的寿命和维修周期产生影响。催化燃烧是通过在燃烧系统加装催化剂，将燃料的贫燃料极限降低到更低的燃料/空气比，燃料在催化剂处进行的氧化反应温度大约为982℃，比常规燃烧系统的温度低，因此可以降低NOx的生成，但由于催化剂的寿命问题，还没得到大规模的工业应用。目前，较多通过燃烧器技改升级采用是干式低NOx技术，利用均相预混方式的湍流火焰传播燃烧方法，使燃料与较多的空气相混合，使其在比较稀释的浓度下进行低温度的燃烧，以降低NOx的生成。该技术被国外垄断，美国GE公司燃烧器技改升级投资费用高达7000万元以上。在实际运行中，均相预混可燃混合物的可燃极限范围比较狭窄，特别是在低温条件下火焰的传播速度比较低，因此CO的排放量就会增大，同时燃烧不稳定，主要表现为燃烧筒内压力剧烈脉动，发出嗡嗡声或尖利的噪声。这种因燃烧不稳而产生的压力大幅脉动，会引起回火、喷嘴熄火等问题，从而造成机组跳机，严重的还会造成燃烧器、火焰筒、透平部件等昂贵热通道部件烧损或者疲劳损伤，从而影响使用寿命。对燃烧后烟气进行处理的方法主要是SCR技术，通过在燃机排放烟气中喷入氨气，其在催化剂的作用下与NOx反应生成氮气和水。SCR系统需要布置在燃机排气通道内，通常是布置在余热锅炉内与催化剂运行温度相匹配的区域。燃机启动过程中余热锅炉的排气温度仅为80℃，不能满足当前SCR脱硝的温度窗口，需开发新的低温催化剂，或采用加温的方式，势必带来较高的运行成本。综上所述，到目前为止，常规的燃机燃烧调整技术或烟气后处理技术虽然能一定程度的降低燃机启动过程中的NOx，但均存在或多或少的问题，有些甚至会影响到燃气轮机安全运行。
技术实现思路
本专利技术提供了一种消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，具有脱除效率高、结构简单、投资及运行成本低、后续次生污染少等优点。一种消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，包括烟气冷却模块、NOx吸收处理模块和控制单元，所述烟气冷却模块包括：冷却水雾化单元，安装在燃机余热锅炉的排气出口烟道中；储水罐，通过冷却水泵向冷却水雾化单元供给冷却水；冷却水集液池，布置在排气出口烟道中位于所述冷却水雾化单元的下方用于收集冷却水；所述NOx吸收处理模块包括：微生物溶液喷淋单元，安装在燃机烟囱内；吸收室，位于所述微生物溶液喷淋单元下方，用于对经过所述冷却水雾化单元的烟气中酸雾滴和NOx的吸收和初步处理；微生物溶液集液池，位于所述吸收室下方收集微生物溶液；微生物培养池，储存和进一步处理来自微生物溶液集液池的微生物溶液并通过微生物溶液泵向所述微生物溶液喷淋单元供给微生物溶液。为了消除燃机启动初期烟囱冒黄烟，本专利技术装置主要针对这一时期的NOx排放处理。一般燃机余热锅炉出口烟气的温度高于80℃，而微生物适宜生长的温度在40℃以下，所以先用冷却水雾化单元产生冷却水喷雾的方法降低烟气温度。烟气穿过冷却水雾墙时，烟气的温度降低，有利于烟气中NO向NO2的转化，同时烟气与水雾接触，烟气中的NO2溶解于雾滴中，实现了烟气中NO2的初步脱除，且当NO2浓度降低时，也有利于烟气中NO向NO2的转化。在燃机的烟囱内安装阵列布置的喷淋头，实现烟气中NOx的进一步高效脱除和无害化处理。为了节约水资源，减少水资源的浪费，使本专利技术装置更环保，优选的，所述烟气冷却模块还包括：微生物膜分离器，与所述微生物培养池连接，进行微生物和溶液的分离，向所述储水罐提供冷却水。上述结构将微生物培养池连中的培养液作为冷却水进行循环，充分利用水资源。为了节约水资源，减少水资源的浪费，同时减少污水的排放，使本专利技术装置更环保，优选的，所述烟气冷却模块还包括：混合器，混合来自所述冷却水集液池和储水罐的冷却水至适合温度后输送至所述微生物培养池。由于冷却水集液池收集的冷却水中含有和但水温可能高于微生物适宜生长的温度，不能直接排入微生物培养池进行处理，向混合器中注入冷却水，再将含有和的混合液排入微生物培养池。优选的，所述消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置还包括布置在燃机余热锅炉的排气出口烟道中且位于冷却水雾化单元之前的NOx浓度测量仪表，所述NOx浓度测量仪表控制冷却水泵以及微生物溶液泵停止工作。NOx浓度测量仪表监测燃机余热锅炉出口烟气中NOx浓度，达到预设值(例如国家排放标准)后，先关闭NOx吸收处理子模块，再关闭烟气冷却子模块。含有和的微生物溶液被收集排入微生物培养池，在反硝化细菌的长时间处理下降解为N2。长时间处理后，检测微生物培养池中浓度，当浓度低于设计值时，开启微生物膜分离器，得到冷却水，储存在储水罐中，以备下次起机使用。为了使烟气温度均匀降低，优选的，所述冷却水雾化单元的喷嘴为阵列布置，所述喷嘴的雾化锥角大于等于75°，雾化粒径小于等于20μm。喷嘴为阵列布置，安装在余热锅炉出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，包括烟气冷却模块、NOx吸收处理模块和控制单元，其特征在于，所述烟气冷却模块包括：冷却水雾化单元，安装在燃机余热锅炉的排气出口烟道中；储水罐，通过冷却水泵向冷却水雾化单元供给冷却水；冷却水集液池，布置在排气出口烟道中位于所述冷却水雾化单元的下方用于收集冷却水；所述NOx吸收处理模块包括：微生物溶液喷淋单元，安装在燃机烟囱内；吸收室，位于所述微生物溶液喷淋单元下方，用于对经过所述冷却水雾化单元的烟气中酸雾滴和NOx的吸收和初步处理；微生物溶液集液池，位于所述吸收室下方收集微生物溶液；微生物培养池，储存和进一步处理来自微生物溶液集液池的微生物溶液并通过微生物溶液泵向所述微生物溶液喷淋单元供给微生物溶液。

【技术特征摘要】
1.一种消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，包括烟气冷却模块、NOx吸收处理模块和控制单元，其特征在于，所述烟气冷却模块包括：冷却水雾化单元，安装在燃机余热锅炉的排气出口烟道中；储水罐，通过冷却水泵向冷却水雾化单元供给冷却水；冷却水集液池，布置在排气出口烟道中位于所述冷却水雾化单元的下方用于收集冷却水；所述NOx吸收处理模块包括：微生物溶液喷淋单元，安装在燃机烟囱内；吸收室，位于所述微生物溶液喷淋单元下方，用于对经过所述冷却水雾化单元的烟气中酸雾滴和NOx的吸收和初步处理；微生物溶液集液池，位于所述吸收室下方收集微生物溶液；微生物培养池，储存和进一步处理来自微生物溶液集液池的微生物溶液并通过微生物溶液泵向所述微生物溶液喷淋单元供给微生物溶液。2.如权利要求1所述的消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，其特征在于，所述烟气冷却模块还包括：微生物膜分离器，与所述微生物培养池连接，进行微生物和溶液的分离，向所述储水罐提供冷却水。3.如权利要求1所述的消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，其特征在于，所述烟气冷却模块还包括：混合器，混合来自所述冷却水集液池和储水罐的冷却水至适合温度后输送至所述微生物培养池。4.如权利要求3所述的消除燃机启动初期烟囱冒黄烟的装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永刚，王智化，成少安，李培，薛志亮，邵嘉铭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33