一种解决内燃机冷启动NOx脱除问题的系统及其工作方法与流程

本发明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冷启动过程中的烟气脱硝技术。

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。其工作的温度区间为300~550℃（中温、高温）催化剂。

随着大气污染物排放标准的日渐严格，降低内燃机nox排放质量浓度将是以内燃机为主的三联供系统的一项重要内容，目前现有的技术，仅能实现燃气内燃机工作过程中nox排放达标，无法满足冷启动过程中排放的达标。

为此，本发明提出一种解决冷启动过程中燃气内燃机nox排放控制的系统，能够解决包括冷态启动过程的全工况nox排放问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种解决内燃机冷启动nox脱除问题的系统及其工作方法，解决包括冷态启动过程的全工况nox排放问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种解决内燃机冷启动nox脱除问题的系统，其特征在于，包括内燃机，溴化锂机组，蓄热装置，空气泵，还原剂储存槽，烟囱，scr脱硝系统；所述内燃机、scr脱硝系统、溴化锂机组和烟囱依次连接，所述蓄热装置布置在内燃机的排烟出口与scr脱硝系统的进烟口之间，所述scr脱硝系统内包含喷嘴、催化剂层以及温度传感装置，所述温度传感装置布置于催化剂层的表面；所述喷嘴与还原剂储存槽通过管道相连，所述管道上安装有还原剂流量控制阀；所述进入蓄热装置的进气口安装有流量控制阀，同时外接有空气泵。

进一步的，所述蓄热装置的入口有流量控制阀，用于控制蓄热装置的换热量。

进一步的，所述scr脱硝系统内设置有温度传感装置，用于监测催化剂层的表面温度。

进一步的，所述催化剂层中包括比表面积高的薄壁催化剂。

一种解决内燃机冷启动nox脱除问题的系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：

高温烟气从内燃机排出，一部分烟气进入蓄热装置进行热量交换，通过调整流量控制阀控制换热量，交换热量后的烟气与内燃机排出的另一部分混合后进入scr脱硝系统完成脱硝反应，之后烟气进入溴化锂机组制取冷或热，最终烟气通过烟囱排入大气；

当内燃机进行冷态启动时，室外空气经过空气泵进入蓄热装置换取热量，空气经加热后进入scr脱硝系统中加热催化剂，温度传感装置显示的温度如果达到催化剂正常工作范围温度，则内燃机启动，同时喷嘴喷入还原剂进行脱硝反应，此时停止空气泵的工作，开启流量控制阀，对蓄热装置进行蓄能。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明结构合理，布置安装方便。

2、本发明能够解决全工况内燃机脱硝问题且对溴化锂机组影响不大。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：内燃机1、喷嘴2、催化剂层3、溴化锂机组4、流量控制阀5、蓄热装置6、空气泵7、还原剂流量控制阀8、还原剂储存槽9、烟囱10、温度传感装置11、scr脱硝系统12。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1，本实施例中的解决内燃机冷启动nox脱除问题的系统，包括内燃机1、喷嘴2、催化剂层3、溴化锂机组4、流量控制阀5、蓄热装置6、空气泵7、还原剂流量控制阀8、还原剂储存槽9、烟囱10、温度传感装置11、scr脱硝系统12。

内燃机1、scr脱硝系统12、溴化锂机组4和烟囱10依次连接，蓄热装置6布置在内燃机1的排烟出口与scr脱硝系统12的进烟口之间，scr脱硝系统12内包含喷嘴2、催化剂层3以及温度传感装置11，温度传感装置11布置于催化剂层3的表面；喷嘴2与还原剂储存槽9通过管道相连，管道上安装有还原剂流量控制阀8；进入蓄热装置6的进气口安装有流量控制阀5，同时外接有空气泵7。

蓄热装置6的入口有流量控制阀5，用于控制蓄热装置6的换热量。scr脱硝系统12内设置有温度传感装置11，用于监测催化剂层3的表面温度。催化剂层3中包括比表面积高的薄壁催化剂。

工作方法如下：高温烟气从内燃机1排出，一部分烟气进入蓄热装置6进行热量交换，通过调整流量控制阀5控制换热量，交换热量后的烟气与内燃机1排出的另一部分混合后进入scr脱硝系统12完成脱硝反应，之后烟气进入溴化锂机组4制取冷或热，最终烟气通过烟囱10排入大气；

当内燃机1进行冷态启动时，室外空气经过空气泵7进入蓄热装置6换取热量，空气经加热后进入scr脱硝系统12中加热催化剂，温度传感装置11显示的温度如果达到催化剂正常工作范围温度，则内燃机1启动，同时喷嘴2喷入还原剂进行脱硝反应，此时停止空气泵7的工作，开启流量控制阀5，对蓄热装置6进行蓄能。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种解决内燃机冷启动nox脱除问题的系统，其特征在于，包括内燃机（1），溴化锂机组（4），蓄热装置（6），空气泵（7），还原剂储存槽（9），烟囱（10），scr脱硝系统（12）；所述内燃机（1）、scr脱硝系统（12）、溴化锂机组（4）和烟囱（10）依次连接，所述蓄热装置（6）布置在内燃机（1）的排烟出口与scr脱硝系统（12）的进烟口之间，所述scr脱硝系统（12）内包含喷嘴（2）、催化剂层（3）以及温度传感装置（11），所述温度传感装置（11）布置于催化剂层（3）的表面；所述喷嘴（2）与还原剂储存槽（9）通过管道相连，所述管道上安装有还原剂流量控制阀（8）；所述进入蓄热装置（6）的进气口安装有流量控制阀（5），同时外接有空气泵（7）。

2.根据权利要求1所述的解决内燃机冷启动nox脱除问题的系统，其特征在于，所述催化剂层（3）中包括比表面积高的薄壁催化剂。

3.一种如权利要求1或2所述的解决内燃机冷启动nox脱除问题的系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：

高温烟气从内燃机（1）排出，一部分烟气进入蓄热装置（6）进行热量交换，通过调整流量控制阀（5）控制换热量，交换热量后的烟气与内燃机（1）排出的另一部分混合后进入scr脱硝系统（12）完成脱硝反应，之后烟气进入溴化锂机组（4）制取冷或热，最终烟气通过烟囱（10）排入大气；

当内燃机（1）进行冷态启动时，室外空气经过空气泵（7）进入蓄热装置（6）换取热量，空气经加热后进入scr脱硝系统（12）中加热催化剂，温度传感装置（11）显示的温度如果达到催化剂正常工作范围温度，则内燃机（1）启动，同时喷嘴（2）喷入还原剂进行脱硝反应，此时停止空气泵（7）的工作，开启流量控制阀（5），对蓄热装置（6）进行蓄能。

技术总结
本发明公开了一种解决内燃机冷启动NOx脱除问题的系统及其工作方法，包括内燃机，溴化锂机组，蓄热装置，空气泵，还原剂储存槽，烟囱，SCR脱硝系统；在内燃机与溴化锂机组之间布置一套储能系统，正常运行过程中将一部分排烟能量存储起来，当内燃机进行冷启动前，先以压缩空气通过储能装置，提升压缩空气温度并以此预热SCR脱硝系统。当催化剂表面温度满足正常脱硝时，内燃机可以正常启动，同时启动还原剂喷射系统进行NOx的脱除。本发明系统结构合理，布置安装方便；能够解决全工况内燃机脱硝问题且对溴化锂机组影响不大。

技术研发人员：阮炯明;周宇昊;赵大周;张海珍;林达;罗城鑫
受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司
技术研发日：2019.08.29
技术公布日：2019.12.10