[發明專利]一種燃氣內燃機煙氣凈化方法

有效

• 申請號: 201310406007.9
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103437869A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 陳澤智;龔惠娟;王夢秋;吳未立;王衛星;徐明剛
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;F01N9/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平;苗建

技術領域

本發明涉及一種燃氣內燃機煙氣凈化方法。

背景技術

燃氣發電機組是指以天然氣、煤層氣、沼氣、垃圾填埋氣、秸稈氣化氣、高爐煤氣、焦爐煤氣等燃氣為燃料，以內燃機為燃燒做功設備并驅動發電機輸出電能的發電設備。燃氣發電機組廣泛應用于節能減排與新能源利用領域，屬于國家鼓勵發展的發展方向，近年來得到了快速發展。隨著我國對火電廠煙氣脫硝工作的全面推進和不斷深化，對于發電功率較小但數量眾多的燃氣內燃機發電行業，成為一個新的煙氣脫硝領域。

燃氣內燃機在工作過程中會產生氮氧化物煙氣排放，需要進行煙氣脫硝（即凈化氮氧化物）。但由于燃氣內燃機的充分燃燒與稀薄燃燒工作特性，燃燒溫度高，導致煙氣中氮氧化物濃度明顯高于鍋爐煙氣，煙氣中的氧氣含量也偏高，而且煙氣經過余熱回收后溫度較低。上述這些特點，都給開展煙氣脫硝工作帶來了有別于常規煙氣脫硝（主要是鍋爐煙氣）的困難。

相對于電廠鍋爐煙氣脫硝而言，燃氣內燃機的煙氣脫硝工作具有以下幾方面顯著不同：

首先是氮氧化物排放濃度高，這是由于氣體燃料易于實現充分燃燒，使燃燒溫度高，導致煙氣中氮氧化物濃度偏高。其次，由于燃氣內燃機的工作過程為間歇式，排氣流量、濃度等呈現周期性脈動特征，給通常是在連續流狀態下的脫硝技術的應用，帶來不利影響。

此外，燃氣內燃機還普遍采取稀薄燃燒技術，導致煙氣中的氧含量高，濃度通常大于8%，使煙氣呈現較強的氧化氣氛，這也不利于作為還原反應的脫硝過程的進行。

發明內容

本發明的目的就是針上述現有技術的不足，提供一種基于缸頭脫硝和煙道氣脫硝相結合的燃氣內燃機煙氣凈化方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種燃氣內燃機煙氣凈化方法，其特征是它包括缸頭脫硝和煙道脫硝，所述缸頭脫硝為通過缸頭噴射泵將氨氣加壓至10公斤以上壓力進入缸頭噴射器，所述缸頭噴射器通過信號控制其開啟和閉合，將氨氣噴入發動機燃燒室或排氣門附近的排氣支管內；所述煙道脫硝為通過煙道噴射泵將氨氣加壓至10公斤以上壓力進入煙道噴射器，煙道噴射器再將氨氣噴射到發動機的排煙管中。

所述缸頭噴射器為脈動式噴射工作，開啟時刻在燃燒做功沖程的下止點前50o～下止點后20o范圍內，關閉時刻在排氣沖程的上止點前30o～上止點后10o范圍內。

所述煙道噴射器的開啟和閉合時間，比缸頭噴射器滯后30o～100o。

所述煙道噴射器間隔一個或數個發動機工作循環周期后噴射一次，其間隔周期次數最大為50次發動機工作循環周期。

所述煙道噴射器噴射出的氨氣處于排煙管中SCR催化劑之前。

所述SCR催化劑為礬-鎢-鈦系催化劑或鐵-錳系催化劑或碳基以及碳基負載型催化劑，形狀為蜂窩式、板式或波紋式。

本發明的有益效果有：

本發明的工作原理是以氨氣為還原劑，貯存在氨罐中的壓縮氨氣通過缸頭噴射泵和缸頭噴射器噴入發動機燃燒室內或排氣支管內，進行高溫環境下的機內脫硝凈化；將氨氣通過煙道噴射泵和煙道噴射器噴入煙道SCR催化劑前端，進行催化還原脫硝凈化。適用于內燃機的間隙式工作方式，有效對燃氣內燃機的煙氣進行凈化處理，使之更加符合環保的要求。

具體來講，對于燃氣內燃機實施在缸投噴射氨氣的機內凈化，可以無需催化劑，使得脫硝成本大大降低，但技術難點是應避免噴入氨氣的過度氧化，因此本發明通過控制缸頭噴射器的開啟時序，可提供合理的氨氣噴入量以及在噴射時燃燒室或排氣門附近排氣支管處的廢氣溫度范圍，確保較高的脫硝效率和較低的氨泄漏量。而對于煙道脫硝來說，相對于常規的SCR（選擇性催化還原）脫硝方法，本專利發明了基于時序控制的氨噴射方法，實現了間歇性噴射且噴入量與燃氣發動機間歇性煙氣排出量之間的協調匹配，提高了脫硝效率和氨的有效利用。

附圖說明

圖1為本發明采用的脫硝系統結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步地說明：