一種燃氣內燃機分布式能源脫硝及消音一體化裝置的製作方法

2023-10-09 07:47:24 1

本發明屬於分布式能源技術領域，特別涉及一種燃氣內燃機分布式能源脫硝及消音一體化裝置。

背景技術：

天然氣分布式能源作為天然氣的一種清潔高效利用方式，其作為改善大氣汙染的一種有力措施也逐漸得到社會及企業的認可，分布式能源一般安裝在用戶附近，因此帶來汙染排放也毗鄰用戶的擔憂，在實際項目實施過程中，也面臨環評的考核要求。

作為分布式能源的一種，燃氣內燃機，也即活塞式內燃機，其基本工作原理是將燃氣和空氣混合，在其氣缸內燃燒，釋放出的熱能使氣缸內產生高溫高壓的煙氣。煙氣膨脹推動活塞做功，再通過曲柄連杆機構或其他機構將機械功輸出，驅動發電機發電。往復活塞式內燃機發電機組的組成部分主要有曲柄連杆機構、機體和氣缸蓋、配氣機構、進排氣系統、燃氣系統、點火系統、潤滑系統、冷卻系統、起動裝置、發電裝置等。若為增壓內燃機發電機組，還應有增壓系統。

標準機型的燃氣內燃機其NOx排放為500mg/Nm3(5％O2)，若採取稀薄燃燒等技術措施，控制發動機缸內溫度，其NOx排放也僅可控制在250mg/Nm3(5％O2)左右，因此，對於環境要求較高的場合，如醫院、商務區、居住區等，為滿足項目環評要求，可能還需要進一步增加脫硝設施。另外，內燃機排煙噪聲一般大於110～120dBa，通常需增設排煙消音器降低噪聲排放至滿足項目環評及職業健康要求。

天然氣分布式能源中所用內燃機由於NOx排放及噪聲較高，且通常項目一般安裝在用戶附近，因此帶來汙染排放也毗鄰用戶的擔憂，在實際項目實施過程中，也面臨環評的考核要求。為降低NOx排放及降低噪聲影響，現有技術通常為採用SCR方式進行脫硝處理，另外，在煙氣煙道上加裝排煙消音器等方式降低排煙噪聲，如圖1所示。

但與常規電廠脫硝方式不同，天然氣分布式能源應用有其特殊考慮：

1.項目通常布置於與供能對象建築或區域一體的機房內，現場空間及布置條件有限；

2.內燃機煙氣餘熱需要充分利用以提高系統一次能源利用效率，因此，煙氣系統通常需增加煙氣溴化鋰機組、餘熱鍋爐、煙氣換熱器等設備回收利用餘熱，其煙氣阻力較大。除此之外，再加上SCR脫硝及煙氣消音器等設備及煙氣管路系統阻力，可能會超出內燃機一般背壓要求範圍(最大5000～6000Pa)，因此，需儘可能優化降低排煙系統阻力；

3.現有SCR脫硝及煙氣消音器等設備選型及設計時往往單獨考慮各設備自身的技術要求，存在重複設計及要求的情況。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中的問題，提出了一種燃氣內燃機分布式能源脫硝及消音一體化裝置。

一種燃氣內燃機分布式能源脫硝及消音一體化裝置，用於分布式能源中燃氣內燃機的煙氣排放處理，所述脫硝及消音一體化裝置將脫硝和消音這2個工藝環節集成在該裝置內，

該一體化裝置內部形成突擴反應室，在裝置的一端連接的是連通煙氣輸入的混合管段，裝置的另一端連接的是用於煙氣排放的排煙管段，

在所述一體化裝置內設有SCR催化劑層和消音材料層，SCR催化劑層在裝置內處於接近混合管段的一端，消音材料層處於裝置內接近排煙管段的一端，

在混合管段的入口處設有均流器，混合管段還設置有尿素噴射器。

進一步的，該裝置布置於燃氣內燃機排煙出口至餘熱利用設備之間，通過煙管法蘭連接，採用架空支吊架布置或布置於機房地面上。

進一步的，該裝置外殼設置有保溫隔熱層。

進一步的，該裝置設有冷凝排水口，方便排出裝置內冷凝水。

進一步的，在該裝置放置催化劑層的側面，設置檢修門，便於催化劑更換及檢修。

本發明將現有的獨立設置的兩個功能裝置集成於一體，綜合滿足脫硝及消音技術要求；減小設備尺寸，便於優化機房布置。

本發明相對於現有的工藝方案，在達到同樣技術要求下，縮小了裝置體積25％以上；減少了用材，設備安裝操作簡便，使用過程簡便；同時，NOx排放降低脫除率可達95％，噪聲降低可達60dBa。

附圖說明

圖1是現有技術中的工藝流程示意圖。

圖2是本發明的工藝流程示意圖。

圖3是本發明的一體化裝置示意圖。

其中，1——均流器，2——尿素噴射器，3——混合管段，4——SCR催化劑層，5——消音材料層，6——裝置外殼，7——排煙管段。

具體實施方式

如圖2和圖3所示，本發明是應用於內燃機天然氣分布式能源脫硝及消音一體化裝置，採用蜂窩狀SCR脫硝催化劑，具有一定消音降噪效果，另外，再結合項目需求，在裝置內部增設消音段，同時實現降低內燃機NOX排放及降低噪聲排放的效果。

本發明的內燃機天然氣分布式能源脫硝及消音一體化裝置，集中處理內燃機煙氣中NOx、CO排放，及降低排煙噪聲，具有體積小、造價低、安裝使用簡便的特點。在具體實施中，可將該裝置靈活布置於分布式能源機房內，一般可布置於內燃機排煙出口至餘熱利用設備之間，通過煙管法蘭連接，可架空採用支吊架布置或布置於機房地面上。

尿素溶液按照一定流量通過噴射器與內燃機排煙高溫煙氣經均流器在混合管段內熱解、混合，進入一突擴反應室，在蜂窩狀多孔SCR催化劑、氧化催化劑等的作用下脫除煙氣中NOx及CO，而後通過多孔及剛性消音材料層，達到噪聲降低要求後通過一突縮進入排煙管道排出。整體裝置在實施時考慮到煙氣溫度較高，需增加保溫隔熱層，滿足職業安全衛生要求，同時，設置冷凝排水口，方便排出裝置內冷凝水。另外，在裝置放置催化劑層的側面，設置檢修門，便於催化劑更換及檢修。