[发明专利]一种高效无二次污染的内燃机氮氧化物控制系统及其工作方法

说明书

本发明涉及一种高效无二次污染的内燃机氮氧化物控制系统及其工作方法，采用Ag/Al₂O₃作为脱硝催化剂，选取无公害环境友好的乙醇（C₂H₅‑OH）为还原剂进行内燃机组脱硝，在还原剂供给管道上取一旁路进入催化剂，乙醇裂解产生H₂，同时在内燃机出口取烟气旁路，利用烟气的热量提供反应所需的温度。经膜分离器分离后，H₂进入脱硝反应器内，可明显提高脱硝效率同时扩大反应温窗。本发明所采用的乙醇不仅可作为还原剂供脱硝反应，还可以自身裂解产生氢气，提高脱硝效率，同时充分利用了烟气的余热，提高了系统的能效，降低了排放。

技术领域

本发明涉及内燃机能源站烟气脱硝领域，尤其涉及到适用于燃气内燃机高排烟温度的SCR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NO_x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NO_x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NO_x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NO_x反应，生成无毒、无污染的氮气和水，为满足内燃机高排烟温度，内燃机一般采用高温分子筛催化剂，然而高温分子筛催化剂价格昂贵，且还原剂NH₃易造成二次污染的问题。

新型HC-SCR催化剂目前被用于柴油机NO_x脱除中，如专利号为200910226179.1的中国专利，其采用的催化剂为Ag/Al₂O₃还原剂，采用的为HC类有机物（如甲醇、乙醇等），当其应用于内燃机脱硝中，其温度窗口仅为700~800K，且脱硝效率不是非常理想，研究表明加入H₂能够提高HC-SCR的脱硝效率且能大幅扩大其温度窗口，然而H₂的来源及供给是很难解决的问题。

随着大气污染物排放标准的日渐严格，降低内燃机NO_x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，新型HC-SCR催化还原技术以无公害的醇类物质作为还原剂而得到应用，然而其脱硝效率的进一步提高以及温度窗口的扩大受制于H₂，而H₂的来源及储存目前也较困难，因此本发明提出一种灵活制取H₂的方式，避免了运输储存等问题，且能够提升系统运行效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种高效无二次污染的内燃机氮氧化物控制系统及其工作方法，利用还原剂及烟气余热得到H₂，能够很好的解决H₂的来源及储存问题。