一种燃气内燃机氮氧化物高效控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种燃气内燃机氮氧化物高效控制系统及控制方法。本发明专利技术中内燃机的出口与第一级喷氨装置通过一号管道连通，第一级喷氨装置与二号管道的一端连通，二号管道的另一端穿过高压发生器，且二号管道的另一端与SCR反应器的进口连通，SCR反应器的出口与三号管道的一端连通，三号管道的另一端穿过低压发生器，还原剂存储槽与稀释风机通过四号管道连通，五号管道的一端与稀释风机连通，六号管道的一端和七号管道的一端均与五号管道的另一端连通，六号管道的另一端与第一级喷氨装置连通，七号管道的另一端与第二级喷氨装置连通。提高氨氮比分布的均匀程度，提高脱硝效率，降低氨逃逸率，不影响溴化锂机组的制冷效果。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气内燃机氮氧化物高效控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种燃气内燃机氮氧化物高效控制系统及控制方法，属于内燃机能源站烟气脱硝领域，尤其涉及到适用于燃气内燃机高排烟温度的SCR烟气脱硝技术。
技术介绍
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（常温催化剂）的温度窗口为300℃～400℃，燃气内燃机排烟温度超出常规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。因此，如何将技术成熟、投资运行成本低的常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。有鉴于此，在申请号为2015104237097的专利文献中公开了一种机械设计
的氮氧化物排放控制系统，包括控制体、离心轴、离心腔、离心体、离心弹簧、圆弧板、松紧带，拉伸杆的一端穿过调节体上壁面后与移动体上壁面固结在一起，离心腔、离心体、离心弹簧、圆弧板、松紧带均布置在控制体内，离心体的一端布置在离心腔内并通过离心弹簧与离心轴相连接，离心体的另一端为圆弧结构，离心体的另一端与圆弧板密封接触，松紧带布置在圆弧板的外表面。上述对比文件存在高氨氮比分布的不均匀，降低了脱硝效率，提高了氨逃逸率。
技术实现思路
本专利技术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的燃气内燃机氮氧化物高效控制系统及控制方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：该燃气内燃机氮氧化物高效控制系统，其结构特点在于：包括内燃机、高压发生器、低压发生器、冷凝器、节流装置、蒸发器、蒸发泵、吸收器、吸收泵、发生泵、低温溶液交换器、高温溶液交换器、第一级喷氨流量控制阀、还原剂流量控制阀、第二级喷氨流量控制阀、第一级喷氨装置、第二级喷氨装置、整流器、催化层、SCR反应器、还原剂存储槽、稀释风机、一号管道、二号管道、三号管道、四号管道、五号管道、六号管道、七号管道、八号管道、九号管道、十号管道、十一号管道、十二号管道、十三号管道、十四号管道、十五号管道、十六号管道、十七号管道、十八号管道和十九号管道，所述内燃机的出口与第一级喷氨装置通过一号管道连通，所述第一级喷氨装置与二号管道的一端连通，所述二号管道的另一端穿过高压发生器，且二号管道的另一端与SCR反应器的进口连通，所述SCR反应器的出口与三号管道的一端连通，所述三号管道的另一端穿过低压发生器，所述还原剂存储槽与稀释风机通过四号管道连通，所述五号管道的一端与稀释风机连通，所述六号管道的一端和七号管道的一端均与五号管道的另一端连通，所述六号管道的另一端与第一级喷氨装置连通，所述七号管道的另一端与第二级喷氨装置连通，所述还原剂流量控制阀安装在五号管道上，所述第一级喷氨流量控制阀安装在六号管道上，所述第二级喷氨流量控制阀安装在七号管道上，所述第二级喷氨装置、整流器和催化层沿着烟气流动的方向依次安装在SCR反应器内，所述高压发生器与冷凝器通过九号管道连通，所述低压发生器与冷凝器通过十号管道连通，所述冷凝器与蒸发器通过十三号管道连通，所述节流装置安装在十三号管道上，所述蒸发泵与蒸发器通过十九号管道连通，所述蒸发泵与十八号管道的一端连通，所述十八号管道的另一端位于蒸发器内，所述蒸发器与吸收器通过十四号管道连通，所述吸收泵与吸收器通过十七号管道连通，所述吸收泵与十六号管道的一端连通，所述十六号管道的另一端位于吸收器内，所述发生泵与吸收器通过十五号管道连通，所述八号管道的一端与发生泵连通，所述八号管道的另一端依次穿过低温溶液交换器和高温溶液交换器，且八号管道的另一端与高压发生器连通，所述十一号管道的一端与高压发生器连通，所述十一号管道的另一端穿过高温溶液交换器，且十一号管道的另一端与低压发生器连通，所述十二号管道的一端与低压发生器连通，所述十二号管道的另一端穿过低温溶液交换器，且十二号管道的一端与吸收器连通。不仅能够获得常规SCR脱硝所需的温度窗口，达到理想的脱硝效果，而且不影响溴化锂机组的制冷性能；第一级喷氨装置和第二级喷氨装置的安装，可有效提高氨氮比分布的均匀程度，最大限度的提高脱硝效率，降低氨逃逸率。进一步地，所述蒸发泵位于蒸发器外，所述吸收泵位于吸收器外。进一步地，所述第一级喷氨装置为涡流喷氨装置或格栅喷氨装置，所述第二级喷氨装置为格栅喷氨装置。进一步地，所述的燃气内燃机氮氧化物高效控制系统的控制方法，其特点在于：所述控制方法包括如下步骤：第一步：高温烟气从内燃机排出，并与第一级喷氨装置喷出的第一级氨气空气混合气体混合后，流经二号管道进入到SCR反应器，当高压发生器内的溴化锂水溶液在受到二号管道的加热后，由于高压发生器内的溴化锂水溶液中水的汽化，使高压发生器内的溴化锂水溶液浓度升高，高压发生器内的溴化锂水溶液流经十一号管道进入到低压发生器，高压发生器内的水蒸气流经九号管道进入到冷凝器；第二步：高温烟气与第一级氨气空气混合气体的混合气体进入到SCR反应器，并与第二级喷氨装置喷出的第二级氨气空气混合气体混合后，依次流过整流器和催化层进行脱硝反应，流经三号管道排出，当低压发生器内的溴化锂水溶液在受到三号管道的加热后，由于低压发生器内的溴化锂水溶液中水的汽化，使低压发生器内的溴化锂水溶液浓度升高，低压发生器内的溴化锂水溶液流经十二号管道进入到吸收器，低压发生器内的水蒸气流经十号管道进入到冷凝器；第三步：流经九号管道进入冷凝器的水蒸气和流经十号管道进入到冷凝器的水蒸气进入到冷凝器后，被冷凝器中的冷却水凝结，成为高压低温的液态水；第四步：冷凝器中的高压低温的液态水流经十三号管道，通过节流装置进入到蒸发器，膨胀而汽化形成低温水蒸气，并在汽化过程中吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；第五步：低温水蒸气流经十四号管道进入到吸收器，低温水蒸气被吸收器内的溴化锂水溶液吸收，吸收低温水蒸气的溴化锂水溶液通过发生泵进入到高压发生器中，如此往复循环，实现连续制冷。进一步地，所述八号管道中的溴化锂水溶液与十一号管道中的溴化锂水溶液通过高温溶液交换器进行热交管，所述八号管道中的溴化锂水溶液与十二号管道的溴化锂水溶液通过低温溶液交换器进行热交管。提高了燃气内燃机氮氧化物高效控制系统的热效率。进一步地，所述高压发生器与SCR反应器之间的二号管道内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气内燃机氮氧化物高效控制系统，其特征在于：包括内燃机、高压发生器、低压发生器、冷凝器、节流装置、蒸发器、蒸发泵、吸收器、吸收泵、发生泵、低温溶液交换器、高温溶液交换器、第一级喷氨流量控制阀、还原剂流量控制阀、第二级喷氨流量控制阀、第一级喷氨装置、第二级喷氨装置、整流器、催化层、SCR反应器、还原剂存储槽、稀释风机、一号管道、二号管道、三号管道、四号管道、五号管道、六号管道、七号管道、八号管道、九号管道、十号管道、十一号管道、十二号管道、十三号管道、十四号管道、十五号管道、十六号管道、十七号管道、十八号管道和十九号管道，所述内燃机的出口与第一级喷氨装置通过一号管道连通，所述第一级喷氨装置与二号管道的一端连通，所述二号管道的另一端穿过高压发生器，且二号管道的另一端与SCR反应器的进口连通，所述SCR反应器的出口与三号管道的一端连通，所述三号管道的另一端穿过低压发生器，所述还原剂存储槽与稀释风机通过四号管道连通，所述五号管道的一端与稀释风机连通，所述六号管道的一端和七号管道的一端均与五号管道的另一端连通，所述六号管道的另一端与第一级喷氨装置连通，所述七号管道的另一端与第二级喷氨装置连通，所述还原剂流量控制阀安装在五号管道上，所述第一级喷氨流量控制阀安装在六号管道上，所述第二级喷氨流量控制阀安装在七号管道上，所述第二级喷氨装置、整流器和催化层沿着烟气流动的方向依次安装在SCR反应器内，所述高压发生器与冷凝器通过九号管道连通，所述低压发生器与冷凝器通过十号管道连通，所述冷凝器与蒸发器通过十三号管道连通，所述节流装置安装在十三号管道上，所述蒸发泵与蒸发器通过十九号管道连通，所述蒸发泵与十八号管道的一端连通，所述十八号管道的另一端位于蒸发器内，所述蒸发器与吸收器通过十四号管道连通，所述吸收泵与吸收器通过十七号管道连通，所述吸收泵与十六号管道的一端连通，所述十六号管道的另一端位于吸收器内，所述发生泵与吸收器通过十五号管道连通，所述八号管道的一端与发生泵连通，所述八号管道的另一端依次穿过低温溶液交换器和高温溶液交换器，且八号管道的另一端与高压发生器连通，所述十一号管道的一端与高压发生器连通，所述十一号管道的另一端穿过高温溶液交换器，且十一号管道的另一端与低压发生器连通，所述十二号管道的一端与低压发生器连通，所述十二号管道的另一端穿过低温溶液交换器，且十二号管道的一端与吸收器连通。...

【技术特征摘要】
1.一种燃气内燃机氮氧化物高效控制系统，其特征在于：包括内燃机、高压发生器、低压发生器、冷凝器、节流装置、蒸发器、蒸发泵、吸收器、吸收泵、发生泵、低温溶液交换器、高温溶液交换器、第一级喷氨流量控制阀、还原剂流量控制阀、第二级喷氨流量控制阀、第一级喷氨装置、第二级喷氨装置、整流器、催化层、SCR反应器、还原剂存储槽、稀释风机、一号管道、二号管道、三号管道、四号管道、五号管道、六号管道、七号管道、八号管道、九号管道、十号管道、十一号管道、十二号管道、十三号管道、十四号管道、十五号管道、十六号管道、十七号管道、十八号管道和十九号管道，所述内燃机的出口与第一级喷氨装置通过一号管道连通，所述第一级喷氨装置与二号管道的一端连通，所述二号管道的另一端穿过高压发生器，且二号管道的另一端与SCR反应器的进口连通，所述SCR反应器的出口与三号管道的一端连通，所述三号管道的另一端穿过低压发生器，所述还原剂存储槽与稀释风机通过四号管道连通，所述五号管道的一端与稀释风机连通，所述六号管道的一端和七号管道的一端均与五号管道的另一端连通，所述六号管道的另一端与第一级喷氨装置连通，所述七号管道的另一端与第二级喷氨装置连通，所述还原剂流量控制阀安装在五号管道上，所述第一级喷氨流量控制阀安装在六号管道上，所述第二级喷氨流量控制阀安装在七号管道上，所述第二级喷氨装置、整流器和催化层沿着烟气流动的方向依次安装在SCR反应器内，所述高压发生器与冷凝器通过九号管道连通，所述低压发生器与冷凝器通过十号管道连通，所述冷凝器与蒸发器通过十三号管道连通，所述节流装置安装在十三号管道上，所述蒸发泵与蒸发器通过十九号管道连通，所述蒸发泵与十八号管道的一端连通，所述十八号管道的另一端位于蒸发器内，所述蒸发器与吸收器通过十四号管道连通，所述吸收泵与吸收器通过十七号管道连通，所述吸收泵与十六号管道的一端连通，所述十六号管道的另一端位于吸收器内，所述发生泵与吸收器通过十五号管道连通，所述八号管道的一端与发生泵连通，所述八号管道的另一端依次穿过低温溶液交换器和高温溶液交换器，且八号管道的另一端与高压发生器连通，所述十一号管道的一端与高压发生器连通，所述十一号管道的另一端穿过高温溶液交换器，且十一号管道的另一端与低压发生器连通，所述十二号管道的一端与低压发生器连通，所述十二号管道的另一端穿过低温溶液交换器，且十二号管道的一端与吸收器连通。2.根据权利要求1所述的燃气内燃机氮氧化物高效控制系统，其特征在于：所述蒸发泵位于蒸发器外，所述吸收泵位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵大周，周宇昊，阮炯明，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33