一种燃气轮机烟气脱硝系统
技术领域
本实用新型涉及一种燃气轮机烟气脱硝系统，属于大气污染控制领域。
背景技术
随着国家环保政策的日益严格，各种清洁、环保的发电技术应用越来越广泛。燃气轮机作为清洁高效发电技术受到广泛重视，以天然气为原料，大大减少对环境的污染，如采用“燃气—蒸汽联合循环”技术发电，发电效率高达50%以上，同样发电量CO2排放量仅为燃煤电厂的40%左右，烟尘、SO2几乎没有，NOX通常在几到几十个mg/m3，基本都能满足当前达标排放要求。但是燃气轮机在启动和停止阶段，燃烧产生大量的NO和NO2，烟气中含量高达200mg/m3以上，并且因为NO2的存在导致烟羽呈红棕色或黄色，十分刺眼，引起周边居民不满，造成环境污染事件。
有鉴于此，在申请号为201711038818.2的专利文献中公开了一种燃气轮机的脱硝系统和方法，该脱硝系统包括：燃气轮机和还原剂供应装置。
当前，燃气轮机普遍采用的脱硝技术为SCR脱硝催化技术，但投资大，退役的废催化剂为危废，处置困难，并且运行成本高。如何在生产和环保的矛盾中找到一个合适的平衡点，是环保技术人员需要关注的重点。如果能够开发一种可以盈利的脱硝技术，既能脱硝，又能产生经济效益，兼顾生产和环保，肯定是推动行业发展的大好事情。
实用新型内容
本实用新型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轮机烟气脱硝系统。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该燃气轮机烟气脱硝系统，其结构特点在于：包括燃气轮机、余热锅炉、烟囱、脱硝装置、复合型除雾网、烟气再热装置、冲洗水装置、碱液喷淋装置、NO2喷射装置、洗液收集装置、蒸发结晶装置和智能包装装置；所述燃气轮机与余热锅炉连接，所述余热锅炉与烟囱连接，所述烟囱与脱硝装置连接，所述脱硝装置位于复合型除雾网的下方，所述复合型除雾网位于烟气再热装置的下方，所述烟气再热装置位于冲洗水装置的下方，所述碱液喷淋装置和NO2喷射装置均位于脱硝装置内，所述脱硝装置与洗液收集装置连接，所述洗液收集装置连接，所述洗液收集装置与蒸发结晶装置连接，所述蒸发结晶装置与智能包装装置连接。
进一步地，所述燃气轮机与余热锅炉之间的管道与蒸发结晶装置连接，所述蒸发结晶装置与烟气再热装置连接，所述烟气再热装置与余热锅炉连接。
进一步地，所述脱硝装置安装在支撑钢架上，所述脱硝装置竖直布置或横向布置，所述脱硝装置的内部通道为正六边形、圆形或方形。
进一步地，所述烟气再热装置包括烟气再热器，所述烟气再热器的一端与蒸发结晶装置连接，所述烟气再热器的另一端与余热锅炉连接，所述复合型除雾网位于烟气再热器的下方，所述烟气再热器位于冲洗水装置的下方。
进一步地，所述冲洗水装置包括冲洗水储罐、冲洗水喷淋管和冲洗水喷嘴，所述冲洗水喷淋管与冲洗水储罐连接，所述冲洗水喷嘴安装在冲洗水喷淋管上，所述烟气再热装置位于冲洗水喷嘴的下方。
进一步地，所述碱液喷淋装置包括碱液储罐、碱液喷淋支管和碱液喷嘴，所述碱液喷淋支管与碱液储罐连接，所述碱液喷嘴安装在碱液喷淋支管上，所述碱液喷淋支管和碱液喷嘴均位于脱硝装置内，且碱液喷淋支管和碱液喷嘴均位于复合型除雾网的下方。
进一步地，所述NO2喷射装置包括NO2储罐、NO2喷淋支管和NO2喷嘴，所述NO2喷淋支管与NO2储罐连接，所述NO2喷嘴安装在NO2喷淋支管上，所述NO2喷淋支管和NO2喷嘴均位于脱硝装置内，且NO2喷淋支管和NO2喷嘴均位于复合型除雾网的下方。
进一步地，所述洗液收集装置包括洗液收集管路和洗液收集储罐，所述洗液收集管路的一端位于脱硝装置的下方，所述洗液收集管路的另一端与洗液收集储罐连接，所述洗液收集储罐与蒸发结晶装置连接。
进一步地，本实用新型的另一个技术目的在于提供一种燃气轮机烟气脱硝系统的脱硝方法。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
一种燃气轮机烟气脱硝系统的脱硝方法，其特点在于：所述脱硝方法如下：
a、燃气轮机启动后，产生的高温烟气首先进入余热锅炉；
b、高温烟气经过余热锅炉的换热系统后进入烟囱，然后通过曲折烟道进入脱硝装置；
c、高温烟气在脱硝装置中与喷淋碱液和/或NO2喷雾逆向接触，充分发生反应；
d、喷淋碱液与高温烟气中的NO、NO2反应后，产生的洗液落入洗液收集装置，从而被收集；
e、产生的气雾被复合型除雾网捕集，通过复合型除雾网的湿烟气进入烟气再热装置；
f、湿烟气加热干燥后返回烟囱，然后外排大气；
g、洗液收集装置收集的洗液输送至蒸发结晶装置，洗液蒸发结晶后得到固体副产物；
h、固体副产物输送至智能包装装置，完成包装后外销；
i、烟气再热装置所用热源引余热锅炉的入口高温烟气，引出的高温烟气首先经过蒸发结晶装置，然后由蒸发结晶装置排出，进入烟气再热装置，最终降温后返回余热锅炉；
j、燃气轮机停运后，启动冲洗水装置，充分清洁烟气再热装置外部、复合型除雾网和脱硝装置烟气通道内的残留副产物结晶，洗液进入洗液收集装置储存；
k、燃气轮机再次启动运行后，将储存的洗液输送至蒸发结晶装置，开始制作固体副产物；
l、整个系统经过步骤a～k进行循环，实现燃气轮机脱硝的功能，副产物能产生良好的经济效益。
进一步地，脱硝原理如下：NO+NO2+2OH-→2NO2-+H2O；
当燃气轮机在启动和停运期间，燃烧产生大量NO2和NO，这个阶段不需要向脱硝装置中喷射NO2喷雾，脱硝装置主要脱除燃气轮机自身生成的NO和NO2；
当燃气轮机正常运行时，燃烧产物主要为NO，这个阶段需要向脱硝装置中喷射NO2喷雾，保证脱硝装置正常运行和副产物产量；
当燃气轮机为清洁发电装备，正常运行时，如果烟气中NOX能够达标排放，脱硝装置可以退出运行。
相比现有技术，本实用新型具有以下优点：
1、“变废为宝”，NOX资源化，环保技术收益化。
2、实现燃气轮机启停阶段NOX达标排放，解决技术难题。
3、不采用脱硝催化剂，不产生危废。
4、烟气加热外排，消除燃机“烟羽”现象。
5、燃机烟气洁净度高，副产物纯度高，经济效益好。
6、系统热源自循环，降低运行成本。
7、工艺技术成熟，操作性强，投资少，副产物可盈利。
8、清洁高效，经济环保。
附图说明
图1是本实用新型实施例的燃气轮机烟气脱硝系统的连接关系示意图。
图2是本实用新型实施例的脱硝装置的内部结构示意图。
图中：燃气轮机1、余热锅炉2、烟囱3、脱硝装置4、复合型除雾网5、烟气再热装置6、冲洗水装置7、碱液喷淋装置8、NO2喷射装置9、洗液收集装置10、蒸发结晶装置11、智能包装装置12、支撑钢架13、烟气再热器61、冲洗水储罐71、冲洗水喷淋管72、冲洗水喷嘴73、碱液储罐81、碱液喷淋支管82、碱液喷嘴83、NO2储罐91、NO2喷淋支管92、NO2喷嘴93、洗液收集管路101、洗液收集储罐102。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图2所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
本实施例中的燃气轮机烟气脱硝系统，包括燃气轮机1、余热锅炉2、烟囱3、脱硝装置4、复合型除雾网5、烟气再热装置6、冲洗水装置7、碱液喷淋装置8、NO2喷射装置9、洗液收集装置10、蒸发结晶装置11和智能包装装置12；脱硝装置4安装在支撑钢架13上，脱硝装置4竖直布置或横向布置，脱硝装置4的内部通道为正六边形、圆形或方形。
本实施例中的燃气轮机1与余热锅炉2连接，余热锅炉2与烟囱3连接，烟囱3与脱硝装置4连接，脱硝装置4位于复合型除雾网5的下方，复合型除雾网5位于烟气再热装置6的下方，烟气再热装置6位于冲洗水装置7的下方，碱液喷淋装置8和NO2喷射装置9均位于脱硝装置4内，脱硝装置4与洗液收集装置10连接，洗液收集装置10连接，洗液收集装置10与蒸发结晶装置11连接，蒸发结晶装置11与智能包装装置12连接；燃气轮机1与余热锅炉2之间的管道与蒸发结晶装置11连接，蒸发结晶装置11与烟气再热装置6连接，烟气再热装置6与余热锅炉2连接。
本实施例中的烟气再热装置6包括烟气再热器61，烟气再热器61的一端与蒸发结晶装置11连接，烟气再热器61的另一端与余热锅炉2连接，复合型除雾网5位于烟气再热器61的下方，烟气再热器61位于冲洗水装置7的下方，
本实施例中的冲洗水装置7包括冲洗水储罐71、冲洗水喷淋管72和冲洗水喷嘴73，冲洗水喷淋管72与冲洗水储罐71连接，冲洗水喷嘴73安装在冲洗水喷淋管72上，烟气再热装置6位于冲洗水喷嘴73的下方。
本实施例中的碱液喷淋装置8包括碱液储罐81、碱液喷淋支管82和碱液喷嘴83，碱液喷淋支管82与碱液储罐81连接，碱液喷嘴83安装在碱液喷淋支管82上，碱液喷淋支管82和碱液喷嘴83均位于脱硝装置4内，且碱液喷淋支管82和碱液喷嘴83均位于复合型除雾网5的下方。
本实施例中的NO2喷射装置9包括NO2储罐91、NO2喷淋支管92和NO2喷嘴93，NO2喷淋支管92与NO2储罐91连接，NO2喷嘴93安装在NO2喷淋支管92上，NO2喷淋支管92和NO2喷嘴93均位于脱硝装置4内，且NO2喷淋支管92和NO2喷嘴93均位于复合型除雾网5的下方。
本实施例中的洗液收集装置10包括洗液收集管路101和洗液收集储罐102，洗液收集管路101的一端位于脱硝装置4的下方，洗液收集管路101的另一端与洗液收集储罐102连接，洗液收集储罐102与蒸发结晶装置11连接。
本实施例中的燃气轮机烟气脱硝系统的脱硝方法，如下：
a、燃气轮机1启动后，产生的高温烟气首先进入余热锅炉2；
b、高温烟气经过余热锅炉2的换热系统后进入烟囱3，然后通过曲折烟道进入脱硝装置4；
c、高温烟气在脱硝装置4中与喷淋碱液和或NO2喷雾逆向接触，充分发生反应；
d、喷淋碱液与高温烟气中的NO、NO2反应后，产生的洗液落入洗液收集装置10，从而被收集；
e、产生的气雾被复合型除雾网5捕集，通过复合型除雾网5的湿烟气进入烟气再热装置6；
f、湿烟气加热干燥后返回烟囱3，然后外排大气；
g、洗液收集装置10收集的洗液输送至蒸发结晶装置11，洗液蒸发结晶后得到固体副产物；
h、固体副产物输送至智能包装装置12，完成包装后外销；
i、烟气再热装置6所用热源引余热锅炉2的入口高温烟气，引出的高温烟气首先经过蒸发结晶装置11，然后由蒸发结晶装置11排出，进入烟气再热装置6，最终降温后返回余热锅炉2；
j、燃气轮机1停运后，启动冲洗水装置7，充分清洁烟气再热装置6外部、复合型除雾网5和脱硝装置4烟气通道内的残留副产物结晶，洗液进入洗液收集装置10储存；
k、燃气轮机1再次启动运行后，将储存的洗液输送至蒸发结晶装置11，开始制作固体副产物；
l、整个系统经过步骤a～k进行循环，实现燃气轮机1脱硝的功能，副产物能产生良好的经济效益。
本实施例中的脱硝原理如下：NO+NO2+2OH-→2NO2-+H2O；
当燃气轮机1在启动和停运期间，燃烧产生大量NO2和NO，这个阶段不需要向脱硝装置4中喷射NO2喷雾，脱硝装置4主要脱除燃气轮机1自身生成的NO和NO2；
当燃气轮机1正常平稳运行时，燃烧产物主要为NO，这个阶段需要向脱硝装置4中喷射NO2喷雾，保证脱硝装置4正常运行和副产物产量；
当燃气轮机1为清洁发电装备，正常平稳运行时，如果烟气中NOX能够达标排放，脱硝装置4可以退出运行。
整个脱硝装置4的内部进行防腐处理；碱液采用常规碱或其氧化物配置，如氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化镁等，或其氧化物；冲洗水装置7布置在烟气再热装置6的上部，对冲洗水下部设施进行清洁、冲洗，最终洗液进入洗液收集装置10，冲洗水装置7在燃气轮机1停机后开启，采用生产用工业用水；复合型除雾网5是一种多层交错布置金属网，用于消除喷淋及喷射产生的雾状物；蒸发结晶装置11采用高温烟气作为热源，用于洗液收集装置10收集的洗液，降温后的烟气返回余热锅炉2。
燃气轮机1启动后，产生的高温烟气进入余热锅炉2，经余热锅炉2换热降温后，烟气温度降低至100℃左右，烟气进入脱硝装置4，此时启动碱液喷淋装置8，由碱液储罐81向碱液喷淋支管82输送碱液，通过碱液喷嘴83向烟气中喷射碱液，碱液与烟气逆向充分接触，碱液与烟气中的NO、NO2发生化学反应，产生溶解性副产物，含有副产物的洗液通过洗液收集管路101进入洗液收集储罐102，洗液收集储罐102中储存的洗液输送至蒸发结晶装置11，产生的固体副产物输送至智能包装装置12，打包好后外销。
洗涤后的烟气携带少量雾沫向上流动，穿过复合型除雾网5时携带的雾沫被拦截脱除，烟气继续向上流动闯过烟气再热装置6，将烟气加热至100℃左右，然后进入烟囱3，洁净烟气通过烟囱3外排。
从余热锅炉2入口处引出一股高温烟气500～700℃，首先进入蒸发结晶装置11，用于洗液蒸发结晶，降温后烟温达到150℃左右，然后引入烟气再热装置6，加热碱液洗涤后的烟气，使洗涤后的烟气温度上升至100℃左右，烟气温度进一步降低至110℃左右，然后返回余热锅炉2。
这个过程可以同时脱除烟气中的NO和NO2，解决燃气轮机1启停过中的NOX超标和红棕色烟羽的问题。
燃气轮机1正常稳定运行后，烟气中NO2浓度较低，不能够完全满足化学反应的需求，此时向烟气中补入NO2，由NO2储罐91向NO2喷淋支管92中输送NO2，然后通过NO2喷嘴93向烟气中喷射NO2，以满足正常化学反应需求，其他系统保持启机过程中的状态正常运行。
燃气轮机1停运后，启动冲洗水装置7，冲洗水从冲洗水储罐71输出，清洁烟气再热装置6、复合型除雾网5和脱硝装置4内部可能存在的副产物结晶，产生的洗液通过洗液收集管路101输送至洗液收集储罐102储存。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
