【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内燃机，具体而言，涉及一种内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统及方法。
技术介绍
1、大型天然气内燃发电机组具有较高的发电效率以及快速变负荷能力，常常作为电网的重要调峰调频电源，然而大型内燃机在运行过程中排气温度高达300～500℃，且排气中包含较高浓度的氮氧化物(nox)，浓度为500～800mg/m3，因此针对内燃机烟气排放处理尤为重要。
2、目前，对于内燃机的高温排气一般采用两种方式，一种常见的处理方式是内燃机将高温烟气直接排至大气，该方式造成了严重的能源浪费；第二种处理方式是在内燃机尾部增加余热锅炉和汽轮发电系统，但是受限于内燃机排气的温度，进而余热锅炉产生的蒸汽温度则会较低，导致新建余热发电系统效率较低，而整个余热发电系统的投资较高，经济收益很差；
3、另一方面，内燃机排气中的nox的浓度远超国家大气污染物排放标准，不能直接排入大气，目前针对内燃机nox排气常见的处理方法是采用以尿素或氨水作为还原剂的选择性催化还原方法(scr)，将排气中的nox浓度降低到允许排放的标准范围内，但是该处理方法需要额外增加价格昂贵的scr脱硝催化剂系统，并且在运行过程中消耗大量的尿素或氨水。因此，如何进一步回收内燃机排气余热，提升内燃机排气余热回收效率，降低内燃机排气中高浓度nox以提升内燃机能源利用效率，减少污染物排放，降低运行成本尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统及方法，用以进一步回收内
2、本专利技术第一方面的技术方案提供了一种内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，包括内燃机，煤粉锅炉，煤粉燃烧器，高温换热器，低温换热器，高压加热器以及低压加热器；所述内燃机的输出端依次连接有高温换热器、低温换热器和煤粉锅炉；还包括输入该系统的锅炉给水，锅炉给水通过管道分别输入高温换热器、高压加热器、低温换热器、低压加热器。
3、进一步地，所述高温换热器的输入端设有第一阀门，所述第一阀门用于调节进入高温换热器的高压锅炉给水流量。
4、进一步地，所述低温换热器的输入端设有第二阀门，所述第二阀门用于调节进入低温换热器的低压锅炉给水流量。
5、进一步地，所述高压加热器内的锅炉给水由汽轮机排出的高压蒸汽加热，所述低压加热器内的锅炉给水由汽轮机排出的低压蒸汽加热。
6、进一步地，所述煤粉燃烧器包括一次风管道、排气管、中心管；
7、所述排气管设有进气口和第一喷口，所述进气口用于输入经余热回收后的内燃机排气，所述第一喷口用于将内燃机排气喷入煤粉锅炉的炉膛内；
8、所述一次风管道套设于排气管内且与排气管之间设有间隔，所述一次风管道设有进风口和第二喷口，进风口用于输入含有煤粉的一次风，所述第二喷口用于将混合后的一次风、煤粉、内燃机排气喷入煤粉锅炉的炉膛内；所述中心管设于一次风管道内。
9、进一步地，所述中心管设于一次风管道的中心，所述中心管的一端封闭设置，中心管的另一端贯穿一次风管道的侧壁并与排气管连通。
10、进一步地，所述中心管靠近中心管封闭端的一侧设有若干个第三喷口，所述第三喷口用于输出预设比例的内燃机排气至一次风管道内。
11、进一步地，若干个所述第三喷口均匀分布于中心管的侧壁并且分层设置。
12、进一步地，所述预设比例的内燃机排气为排气管内内燃机排气的10％-20％。
13、本专利技术第二方面的技术方案提供了一种内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制方法，采用本专利技术第一方面的技术方案中任一项所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，包括如下步骤：
14、内燃机产生高温排气进入高温换热器，同时锅炉给水通过管道分别输入高温换热器和高压加热器，内燃机高温排气的余热在高温换热器中被锅炉给水吸收，高压加热器内的锅炉给水通过汽轮机排出的高压蒸汽加热；
15、高温换热器输出一次降温后的内燃机排气至低温换热器中，同时锅炉给水通过管道分别输入低温换热器和低压加热器，经一次降温后的内燃机排气的余热在低温换热器中被锅炉给水二次吸收，低压加热器内的锅炉给水通过汽轮机排出的低压蒸汽加热；
16、低温换热器输出二次降温后的内燃机排气并通过煤粉燃烧器的多层燃烧器喷口中至少一个燃烧器喷口喷出，其中煤粉燃烧器的工作原理为：
17、二次降温后的内燃机排气通过煤粉燃烧器的进气口输入排气管，同时含有煤粉的一次风通过进风口输入一次风管道，排气管与一次风管道之间配置有用于形成气体流动的夹层，内燃机排气作为煤粉燃烧器的周界风在夹层内流动，并通过第一喷口喷入煤粉锅炉的炉膛；
18、同时，二次降温后的内燃机排气中预设比例的内燃机排气还通过设于一次风管道内的中心管上的第三喷口喷入一次风管道与含有煤粉的一次风进行混合，混合后的内燃机排气通过第二喷口喷入煤粉锅炉的炉膛内。
19、本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
20、本专利技术提供的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统及方法，通过将内燃机与煤粉锅炉进行结合，内燃机产生高温排气进入高温换热器，同时锅炉给水通过管道分别输入高温换热器和高压加热器，内燃机高温排气的余热在高温换热器中被锅炉给水吸收，高压加热器内的锅炉给水通过汽轮机排出的高压蒸汽加热；高温换热器输出一次降温后的内燃机排气至低温换热器中，同时锅炉给水通过管道分别输入低温换热器和低压加热器，经一次降温后的内燃机排气的余热在低温换热器中被锅炉给水二次吸收，低压加热器内的锅炉给水通过汽轮机排出的低压蒸汽加热；低温换热器输出二次降温后的内燃机排气并通过煤粉燃烧器的多层燃烧器喷口中至少一个燃烧器喷口喷出，二次降温后的内燃机排气通过煤粉燃烧器的进气口输入排气管，同时含有煤粉的一次风通过进风口输入一次风管道，排气管与一次风管道之间配置有用于形成气体流动的夹层，内燃机排气作为煤粉燃烧器的周界风在夹层内流动，并通过第一喷口喷入煤粉锅炉的炉膛；同时，二次降温后的内燃机排气中预设比例的内燃机排气还通过设于一次风管道内的中心管上的第三喷口喷入一次风管道与含有煤粉的一次风进行混合，混合后的内燃机排气通过第二喷口喷入煤粉锅炉的炉膛内；直接将经过两次余热回收后的内燃机排气输入煤粉锅炉为煤粉的燃烧提供助燃，通过在煤粉锅炉炉膛内的还原作用，降低内燃机排气中nox的浓度，同时抑制煤粉燃烧过程中nox的生成，进而取消内燃机排气的nox净化scr设备，降低系统成本，煤粉锅炉炉膛回收利用内燃机排气的低温余热，进一步提升能源的利用效率，避免了高温排气直接排放对能源的浪费和环境的污染。
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1.内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，包括内燃机(1)，煤粉锅炉(2)，煤粉燃烧器(3)，高温换热器(4)，低温换热器(5)，高压加热器(6)以及低压加热器(8)；所述内燃机(1)的输出端依次连接有高温换热器(4)、低温换热器(5)和煤粉锅炉(2)；还包括输入该系统的锅炉给水，锅炉给水通过管道分别输入高温换热器(4)、高压加热器(6)、低温换热器(5)、低压加热器(8)。
2.根据权利要求1所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述高温换热器(4)的输入端设有第一阀门(7)，所述第一阀门(7)用于调节进入高温换热器(4)的高压锅炉给水流量。
3.根据权利要求1所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述低温换热器(5)的输入端设有第二阀门(9)，所述第二阀门(9)用于调节进入低温换热器(5)的低压锅炉给水流量。
4.根据权利要求1所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述高压加热器(6)内的锅炉给水由汽轮机排出的高压蒸汽加热，所述低压加热器(8)内的锅炉给水由汽轮机排出
5.根据权利要求1至4任一项所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述煤粉燃烧器(3)包括一次风管道(33)、排气管(34)、中心管(35)；
6.根据权利要求5所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述中心管(35)设于一次风管道(33)的中心，所述中心管(35)的一端封闭设置，中心管(35)的另一端贯穿一次风管道(33)的侧壁并与排气管(34)连通。
7.根据权利要求6所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述中心管(35)靠近中心管(35)封闭端的一侧设有若干个第三喷口(36)，所述第三喷口(36)用于输出预设比例的内燃机(1)排气至一次风管道(33)内。
8.根据权利要求7所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，若干个所述第三喷口(36)均匀分布于中心管(35)的侧壁并且分层设置。
9.根据权利要求8所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述预设比例的内燃机(1)排气为排气管(34)内内燃机(1)排气的10％-20％。
10.内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，包括内燃机(1)，煤粉锅炉(2)，煤粉燃烧器(3)，高温换热器(4)，低温换热器(5)，高压加热器(6)以及低压加热器(8)；所述内燃机(1)的输出端依次连接有高温换热器(4)、低温换热器(5)和煤粉锅炉(2)；还包括输入该系统的锅炉给水，锅炉给水通过管道分别输入高温换热器(4)、高压加热器(6)、低温换热器(5)、低压加热器(8)。
2.根据权利要求1所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述高温换热器(4)的输入端设有第一阀门(7)，所述第一阀门(7)用于调节进入高温换热器(4)的高压锅炉给水流量。
3.根据权利要求1所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述低温换热器(5)的输入端设有第二阀门(9)，所述第二阀门(9)用于调节进入低温换热器(5)的低压锅炉给水流量。
4.根据权利要求1所述的内燃机排气全余热回收及氮氧化物控制系统，其特征在于，所述高压加热器(6)内的锅炉给水由汽轮机排出的高压蒸汽加热，所述低压加热器(8)内的锅炉给水由汽轮机排出的低压蒸汽加热。
5.根据权利要求1至4任一项所述的内燃机排气全余热回收及氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志勇，陈钢，王成，陆利烨，王晓东，
申请(专利权)人：华能太仓发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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